Индивидуальность стекла

Искусные руки мастера способны придать любому материалу неповторимую прелесть. Особенно привлекательно в этом отношении стекло с его функциональными и декоративными свойствами. Благодаря таким его технологическим характеристикам, как хрупкость и прозрачность, можно добиться сильных и необычных художественных эффектов. Сейчас все более популярными становятся оригинальные стеклянные конструкции - стены, мебель и перекрытия, сочетающие тонкое изящество материала со значительной нагрузкой на него.

Изделия из стекла представляют собой тела с аморфной обратимой структурой из минерального расплава. Они образуются в результате переохлаждения расплава и вследствие постепенного увеличения вязкости приобретают все признаки твердых веществ. Сейчас трудно даже представить себе исторический период, когда стекло не было известно человеку. Современные ученые доказали, что превращать особым способом приготовленную смесь в вязкую массу сероватого оттенка, преобразующуюся после охлаждения в твердый материал, люди научились за две тысячи лет до нашей эры. Этот факт подтверждают и археологические раскопки. На территории Египта, Древней Месопотамии и Финикии были найдены стеклянные атрибуты, в основном бусы, которые можно отнести к 2500 г. до нашей эры. В древности стекло было похоже на глину.

После предварительного расплава оно легко поддавалось лепке и формовке. В Вавилонском царстве стекломассу и глазурь применяли для декоративной обработки стеклянных изделий. Первые дошедшие до нас сосуды из стекла были найдены в Египте. Древние мастера изготавливали их следующим образом: из шихты - смеси песка, кремнезема и щелочей - варили стекломассу, вытягивали из нее отдельные нити и наматывали их на металлический прут. Нити раскатывали до тех пор, пока они не превращались в однородную массу, в результате чего получали изделие с чрезвычайно толстыми стенками. Прошли века, производство стекла упростилось и усложнилось одновременно. Основным сырьем в технологии теперь служат кварцевый песок, сода, известняк и мел, а также вспомогательные компоненты (восстановители и глушители). Наиболее трудоемким является процесс формования, который включает в себя прессование (под давлением, при нагреве), прокат (между двумя валами) и вытягивание.

В наше время области применения стекла практически неограниченны: строительство, наука, искусство, техника. Его используют как в декоративных, так и в конструктивных целях. Новейшие разработки предъявляют повышенные требования к традиционным строительным материалам, в частности, для стекла - к механической прочности, спектральному диапазону пропускаемого излучения, теплопроводности и звукопоглощению. Для этого его подвергают специальной обработке. В последние годы в моду вошли ламинированные, армированные, декоративные и другие специальные виды стекла, выбор которых зависит от вкуса и желаний. Сейчас кроме традиционного оконного и витринного стекла существуют стекла повышенной безопасности и прочности; регулирующие тепловые потоки; зеркальные. Несмотря на столь древнюю историю, массовый характер производство стекла приобрело лишь в конце прошлого столетия благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. А уж листовое стекло - вещь и вовсе современная. Технология его изготовления была разработана в нашем веке.

Личные свойства общественного стекла

Механическую прочность стекла характеризует твердость. Она же определяет его сопротивление деформации, которая непременно возникнет, если попытаться "внедрить" в стекло более твердое тело (камень, например). Любопытен практический метод определения микро твердости. В поверхность стекла вдавливается алмазная пирамидка при нагрузке вдавливания от 50 до 100 граммов. Хрупкость стекла - это его возможность сопротивляться удару. При испытании на хрупкость на образец стекла сбрасывают стальной эталонный шар либо бьют его маятником. В обоих случаях прочность определяют работой, затраченной на разрушение образцов. Резку стекла выполняют алмазным или твердосплавким стеклорезом.

Алмазный - тот, в оправу которого вставлено зерно алмаза таким образом, чтобы оно имело два угла - тупой и острый. Острый при резке должен двигаться вперед, тогда алмаз свободно скользит по стеклу, не задерживаясь на имеющихся, на стекле неровностях. Если же вести алмаз тупым углом вперед, зерно быстро выпадет или сойдет в сторону со своего места. Чтобы при резке стекла не приходилось постоянно пользоваться транспортиром, замеряя угол наклона алмаза, на оправе стеклореза делают особую метку, которая при резке всегда должна быть обращена к линейке. Но какой бы твердый не был алмаз, и он со временем тупится. Тогда приходится обращаться за помощью к ювелиру (или часовщику), чтобы он перевернул зерно на другую грань.

Твердосплавный стеклорез обычно бывает трех роликовым. Ролики и есть режущая часть. Каждый из них рассчитан на резку 350 погонных метров стекла. После сильного затупления ролик точат на специальном бруске с алмазной пылью или электроточиле. Различные фигуры из стекла можно вырезать самодельным "карандашом-стеклорезом", сделанным из древесного угля. Уголь растирают в ступке в мелкий порошок и замешивают его в гуммиарабике (вязкая прозрачная жидкость, выделяемая некоторыми видами акаций; растворяется в воде, образуя клейкий раствор). Полученное густое тесто раскатывают в крупные палочки и хорошо их просушивают. Непосредственно перед резкой край стекла надпиливают трехгранным напильником. Затем зажигают карандаш с одного конца и касаются им надпиленного края стекла. Горячим кончиком карандаша ведут в нужном направлении. По образовавшимся трещинам стекло легко ломается.

Стекла, как и люди, стареют - со временем увеличивается их хрупкость. Поэтому при работе со старыми стеклами их сначала надо промыть, просушить, протереть тряпкой, чуть смоченной скипидаром, и снова просушить, защитив от пыли. Отверстия в стекле лучше всего делать с помощью ручной дрели, так как при работе электроинструментом стекло в месте сверления сильно нагревается. Сверла используют в основном алмазные. Центр сверления намечают "крестиком" с помощью стеклореза. Роль смазки выполняет технический скипидар, в котором разведена канифоль. Первую каплю этого раствора наносят на "крестик", а затем постепенно добавляют уже при сверлении, так чтобы углубление всегда было заполнено смазкой.

После просверливания на 0,7-0,8 толщины, когда острие почти выходит на другую сторону, стекло переворачивают. Легким ударом острия сверла вводят его в просверленный конус и продолжают работу "до победного конца" уже с другой стороны. Такая "хитрость" позволяет избежать трещин, получения неровных краев отверстия, а также уменьшить его конусность. Существуют и другие способы сверления стекла. Главные свойства стекла - оптические, так как именно им сложнее всего найти замену. Это преломление, отражение, дисперсия (разложение светового луча на спектр при его преломлении), поглощение, рассеивание света. Основной недостаток материала - его полостность, которая обуславливает оптические искажения. Устранить их позволяет формование на расплаве металла (олова). К химическим свойствам стекла относятся стойкость к воздействию воды, раствора солей, газов, влаги и атмосферы, коррозии.

Физические и механические свойства материала - это плотность, прочность, хрупкость, твердость и теплопроводность. Благодаря невысокой стоимости, большой вариативности и декоративности стекло широко используют в оформительских целях. Способов изготовления художественных изделий из стекла и технологий их обработки множество. Так, разнообразные фигурки выдувают из специальных трубок (стеклодувный способ), красочные и витиеватые по форме, отличающиеся богатством палитры и игрой текстуры изделия делают из многослойного (накладного) стекла с различными накладками.

Как украсить стекло?

Нанесение цветной крошки

Крошку получают путем измельчения листового стекла или растрескивания стеклянной нити после погружения ее в холодную воду. Ее наносят на предварительно разогретую заготовку и вплавляют в изделие под воздействием высоких температур.

Печатка на стекле

Небольшие комочки цветного стекла при помощи штампа превращают в различные по форме цветовые пятна.

Изготовление изделий из фактурного стекла (кракле)

Стекло, украшенное различным орнаментом (как вариант - орнамент инея), создают с помощью резкого перепада температур: разогретое стекло погружают в холодную воду, после чего вновь нагревают, в результате его поверхность растрескивается и на ней появляется своеобразный рисунок.

Декорирование шихтой

Заготовку обваливают в шихте и наплавляют на нее слой бесцветного стекла. Разнообразия добиваются с помощью различных красителей, а при добавлении соды внутри стекла образуются маленькие воздушные пузырьки.

Живопись на стекле

Живопись на стекле выглядит очень эффектно, но технология его росписи очень сложна. Результат зависит от применяемых красок и способа обработки поверхности.

Декалькомания

Декорирование стекла и хрусталя заключается в переводе деколей (своеобразных переводных картинок) на их поверхность. Достоинство этого метода - относительная простота технологии.

Высокая печать

Краску специального состава наносят на поверхность стекла резиновыми штемпелями.

Окрашивание драгоценными металлами

Это очень изысканный метод декорирования стекла и искусственного хрусталя с помощью приготовленных особым способом драгоценных металлов (серебра, золота, платины).

Облицовка стеклянной плиткой (прием создания "игры поверхности")

Стеклянную плитку размещают по диагонали, в разбежку, шов в шов. Оригинальность интерьеру придает асимметричное расположение стеклянной плитки.

Витраж собственными руками

Витражи известны еще со времен Римской империи. В древности их производили из небольших, сплавленных между собой кусочков голубого, зеленого, желтого, красного, фиолетового стекла и оформляли тонкой рамкой из красной меди. Многие профессиональные художники (Н.К.Рерих, В.Н.Васнецов, Ф.О. Шехтель) часто обращались к витражной живописи. Настоящий витраж составляется из кусочков цветного стекла, вставляемых в металлическую раму. Раньше для изготовления рам использовался свинец, а сейчас - нержавеющая сталь и алюминий. Такие технологии, к сожалению, достаточно сложны для домашнего творчества. Поэтому вместе со специалистами Интернет-ресурса "Левша" сконцентрируем свое внимание на более доступных техниках изготовления псевдовитражей.

Перед изготовлением любого витража нужно разработать цветной эскиз в натуральную величину. После разработки эскиза накройте его стеклом, на котором будет изготовлен витраж. Оно должно быть чистым и обезжиренным. Первый метод изготовления витража основан на использовании растворимых цветных тканей, таких как ацетатный шелк, который легко растворяется ацетоном и нитролаками. Вырежьте кусочки тонкой ткани необходимой конфигурации и цвета согласно рисунку будущего витража. Покройте стекло тонким слоем прозрачного нитролака и просушите. Затем тот же нитролак наносится на отдельные зоны, и к ним приклеиваются лоскуты заготовки. Приклеивание необходимо производить максимально точно, так как ткань практически сразу начинает растворяться, и ее невозможно будет передвинуть. Приклеив лоскут на отведенное для него место, промажьте его сверху нитролаком и переходите к следующему. Заполнив элементами витража все стекло, нанесите еще один слой нитролака, а поверх пару слоев паркетного.

Следующим этапом изготовляется псевдорама. Для этого эпоксидная смола смешивается с отвердителем в соотношении 1: 8-10. Полученная масса смешивается с тальком и алюминиевой или бронзовой пудрой до момента, когда смесь приобретет металлический блеск и не будет растекаться по стеклу. Затем полученную массу заправляют в кондитерский шприц или использованный тюбик из под зубной пасты и ровным валиком выдавливают по очертаниям витража. При этом важно не допускать пересечений между линиями, так как валики не должны наезжать друг на друга. Рекомендуется производить все действия с нитролаком в хорошо проветриваемом помещении или на отрытом воздухе, а с эпоксидной смолой нужно работать в резиновых перчатках. Растворителем для эпоксидки является бензин.

Перейдем к следующему, наиболее известному, способу изготовления псевдовитражей. Это витраж из битого стекла и силикатного клея. Необходимо заготовить цветные стекла нужного размера. Подготавливают эскиз в натуральную величину, прикрепляют с обратной стороны к стеклу. Обезжиривают поверхность нашатырным спиртом и наносят контурный рисунок темным маркером или краской. Покрывают стекло слоем силикатного клея (жидкого стекла) и выкладывают мозаику из цветных осколков стекла в соответствии с рисунком. Через 4-6 часов поверхность витража заливают сплошным слоем клея так, чтобы он покрывал все выступающие осколки. Чтобы клей не стекал, по краям можно установить временную рамку из деревянных реек. Кроме силикатного клея используют эпоксидный клей или полиэфирную смолу.

Можно выполнить витраж из целиковых цветных стекол по следующей технологии. Подготавливаем эскиз и крепим его с обратной стороны прозрачного секла, как и в предыдущих случаях. Вырезаем из целых цветных стекол участки рисунка необходимой конфигурации. На прозрачном стекле-основе делаем "сухой" набор витража. Пространство между кусочками цветного стекла заливается раствором следующего состава: цемент - 1 часть, песок - 3 части, клей (типа ПВА) - 1 часть. Для удобства при этой операции можно взять даже полиэтиленовую тару из-под шампуня, в пробку которой вставляется стеклянная или пластмассовая трубка диаметром 4-5 мм. Перед заливкой края цветных стекол в местах соединения с силикатным стеклом тщательно смазываются раствором с помощью деревянной палочки. После подсыхания производится основная заливка. При такой обработке раствор не подтекает под цветные стекла, и витраж получается аккуратным.

Иногда очень сложно найти стекло нужного цвета. Бесцветное стекло можно окрасить цапон-лаком. В качестве красителя применяют и анилиновые краски: желтая - аурамин, риванол; синяя - метиленовая синяя; зеленая - бриллиантовая зелень (можно приобрести в аптеке); красная - родамин. Чтобы покрытие было равномерным, поверхность стекла обливают лаком, давая излишку стечь. Если стекло подвергается сильному солнечному воздействию, лучше использовать для окраски стекла глифталиевый лак. Он представляет собой раствор искусственной смолы (глифталя) и анилиновой краски того или иного цвета в винном спирте.

Если цапонового или глифталевого лака нет, можно приготовить спиртовой цветной лак следующего состава: 500 мл этилового (винного) спирта, 1 г анилиновой краски, 1 г шеллака. Новое достижение современных технологий - микрофильтрующие стекла. Микроскопические призмы, нанесенные на участки стекла по специальным технологиям, отражают своими гранями солнечное излучение. По внешнему виду такие стекла практически не отличаются от обычных. При их изготовлении рисунок наносят только на отдельные участки с таким расчетом, чтобы солнечное излучение попадало на грани микроскопических призм при минимальном значении угла встречи. С его уменьшением растет доля отражения солнечной энергии.

Пленки для окон

Защитные и декоративные пленки, представляющие собой многослойную систему из клея и полиэстера, широко используют для обработки стекол, придавая им новые свойства, которые в зависимости от вида, толщины и количества слоев пленок могут меняться. Установку дорогих ударопрочных стекол, защищающих помещение от постороннего вторжения, может позволить себе не каждый. Стекла, поверхность которых покрыта пленкой, стоят намного дешевле. Конечно, пленка не обладает свойствами ударопрочного стекла, но для ее разрушения требуется некоторое время, и при наличии современных средств охранной сигнализации его бывает вполне достаточно для прибытия охранных служб. По аналогии с ламинированными стекла с пленочным покрытием не разлетаются на осколки, которые часто становятся причиной травм и увечий, а удерживаются в оконной раме, надежно защищая помещение от вторжения. К тому же пленки дают возможность снизить теплопотери до 40% по сравнению с обычными стеклами. Их применение быстро окупается за счет экономии энергоресурсов, затраченных на отопление.

Спаттеринг - это научно-технический термин, используемый для описания процесса бомбардировки какой-либо основы атомами металлов, диэлектриков или полупроводниковых материалов. При такой бомбардировке на поверхности основы образуется тончайшая пленка (толщина слоя определяется заранее). Процесс спаттеринга поистине революционный, он позволяет получить кристально прозрачную пленку, дающую естественный, без видимых искажений, обзор. Высококачественные материалы и сплавы, используемые в данном процессе, делают пленку более прочной, малоизнашиваемой, и исключают потенциальную деметаллизацию, которой подвержены пленки предыдущих поколений. Толщина пленок - от 112 до 380 мкм.

Основными функциями защитных пленок являются:

* Укрепление стекла

* Безосколочность

* Теплосбережение

* Солнцезащита

* Огнестойкость

* Шумозащита

* Тонирование

* Защита информации

* УФ-защита

* Односторонняя видимость

Защитные пленки обычно устанавливают там, где нет необходимости использовать дорогостоящее безосколочное бронестекло или иные механические защитные средства. Защитные пленки незаменимы там, где существует прямая угроза взрывов и последствий, вызванных образующимися в результате осколками, опасность вооруженного нападения (и, разумеется, поражения стекла - случайного или умышленного - камнями, бутылками и им подобными предметами). А так же в районах, где часты землетрясения или другие стихийные бедствия, и там, где реальна угроза доступа к оборудованию или информации насильственными способами.

Удар по стеклу создает в нем отверстие приблизительно того же размера, что и орудие удара, и для того, чтобы образовать отверстие с размером, достаточным для доступа внутрь помещения, требуется значительное количество ударов. Защитная пленка исключает воровство, выдерживая удары, от которых неоклеенное стекло сразу разлетелось бы на осколки. При этом, даже если оклеенное пленкой стекло повреждено, оно все равно остается в раме, и, как показала практика, задерживает злоумышленника на 10-15 минут.

Существует классификация защитных остеклений: Остекление, выдерживающее удар брошенного в него предмета (камень. палка и т.п.) без образования сквозного отверстия, определяется как "устойчивое к удару", класс защиты А. Остекление, выдерживающее удар предмета и временно препятствующее умышленному пробиванию в нем отверстия, через которое может пролезть человек, - это класс защиты Б, или "устойчивое к пробиванию остекление". И, наконец, класс В "пулестойкое защитное остекление", задерживающее пулю, выпущенную из ручного огнестрельного оружия - без сквозного пробивания стекла. Приоритетное свойство защитного остекления - при сохранении прозрачности оказывать сопротивление силовому воздействию.

Укрепляем позиции пленкой

Специалисты мрачно шутят, что если бы стекло изобрели сегодня, оно, скорее всего, было бы запрещено для использования по причине несоответствия современным стандартам безопасности. Осколки разбитого стекла действительно представляют серьезную угрозу для здоровья, а порой и жизни человека. Согласно статистике бытовых травм, на долю тяжелых и смертельных ранений, нанесенных ими, приходится не менее трети травматических случаев. От них не застрахован никто, и происходят они по самым разным причинам: расшалившийся ребенок не заметил стеклянной двери, или камень отскочил от колеса автомобиля, или задумавшийся взрослый поскользнулся на полированном полу...

Пленки, наклеенные на стекло, позволяют уменьшить опасность поражения осколками, успешно выдерживая даже взрывную волну. Поврежденное стекло, удерживаемое пленкой, остается в раме или выпадает целым куском, а не разлетается на острые осколки, способные повредить дорогостоящее оборудование, бытовую технику, мебель, товары на витрине, не говоря уже об ущербе здоровью. При нанесении на стекло защитная пленка образует огнестойкую композицию, способную сдерживать огонь до 45 минут что, согласно нормативам ВНИИ противопожарной обороны МВД РФ, соответствует II классу огнестойкости.

Под воздействием открытого пламени на защитной пленке наблюдается непродолжительное поверхностное горение без продвижения фронта огня. При устранении источника огня пламя немедленно гаснет. Локализованный таким образом пожар, безусловно, принесет значительно меньший ущерб, при этом не образуются токсичные дымы. Например, пленка толщиной 112 мк способна сдерживать огонь от 30 до 37 минут (сама пленка не горит, только оплавляется), что соответствует II классу огнестойкости.

Одним из главных достоинств пленок, которое учитывается при проектировании и строительстве, является низкая теплопроводность. По некоторым данным использование пленок уменьшает теплопотери на 35-40%. В холодное время года пленки, в зависимости от типа напыления, могут уменьшить потери тепла на 16-35 %, отражая обратно в помещение то тепло, которое иначе ушло бы наружу сквозь "голое" стекло. Пленки как бы "выравнивают" холодные и теплые зоны в доме, унифицируя температуру внутри здания.

Солнечное излучение небезопасно. Ультрафиолетовый диапазон - это та часть солнечного спектра, которая вызывает ожоги, а при чрезмерном воздействии может быть причиной тяжелых заболеваний. Ультрафиолетовые лучи являются также основной причиной выгорания мебели, ковров, обоев и предметов, выставленных в витринах магазинов. Солнцезащитная пленка отфильтровывает до 99% ультрафиолетового излучения, причем ультрафиолетовые лучи успешно поглощаются не только тонированными, но и прозрачными пленками. Металлизированные защитные пленки обладают способностью создавать эффект односторонней видимости, они исключают утечку информации по электромагнитному и виброакустическому каналам. Защитные пленки с металлическим напылением обладают способностью снижать интенсивность или вовсе отфильтровывать микроволновое излучение (энергию в радиочастотном диапазоне).

Согласно "Заключению по результатам испытаний защитных пленок", разработанному в прошлом году в рамках работ, проведенных Российским государственным гуманитарным университетом (имеющим лицензию Государственной технической комиссии РФ на деятельность в области защиты информации), "пленки позволяют получить высокие результаты при защите от специально организованных каналов утечки информации ("жучков") и от опасных излучений сигналов различными техническими средствами на частотах выше 200 МГц. При лабораторных опытах на частоте 300 МГц наблюдалось затухание 20-25 децибел, а на частотах выше 1000 МГц - более 40 дБ. Достигаемое затухание позволяет в 10-100 раз уменьшить расстояние возможного перехвата информации, содержащейся в опасном сигнале".

И в завершении обзора пленок, хочется остановиться еще на одном типе продукции, которая присутствует сегодня на рынке среди многообразия пленок, и выделить спектрально - селективные фильтры, известные на американском рынке под торговой маркой Heat Mirror (Тепловое зеркало) и на Российском рынке как Комфорт Экран (Comfort Screen). Основные, функциональные свойства спектрально-селективные пленки приобретают благодаря тонкому металлическому слою в составе многослойного покрытия. Тип металла и его толщина определяются диапазоном пропускаемых длин волн, а также интенсивностью пропускания видимого света и отражения инфракрасного теплового излучения.

Спектрально-селективные пленочные фильтры устанавливаются либо в стеклопакеты, либо в межрамное пространство окон со спаренными или раздельными переплетами. В стеклопакете пленка устанавливается между дистанционными рамками. В межрамном пространстве она закрепляется по периметру на существующей оконной раме или натягивается на дополнительную рамку механически или термическим способом. Установка таких фильтров повышает отражение тепла в помещении, уменьшает конвективные потоки вблизи окон и улучшает шумозащитные свойства окон.

Необходимым критерием оценки строительного материала, предназначенного для оформления, является его психологическое восприятие. По тактильным ощущениям стекло - холодное и гладкое, что, несмотря на новейшие технологии, объясняет его ограниченное применение в качестве теплоизоляции. Ассоциативная хрупкость не позволяет широко использовать стекло в несущих конструкциях, а его прозрачность - делать из этого материала наружные стены верхних этажей, так как несмотря на его прочность, остается чувство беспокойства.