Изготовление витражей

Витраж — произведение декоративного искусства изобразительного или орнаментального характера из цветного стекла, рассчитанное на сквозное освещение и предназначенное для заполнения проёма, чаще всего оконного, в каком-либо архитектурном сооружении (прозрачные картины или узоры из стекла или на стекле).

Разновидности витражей:

1) Классический витраж – выполняется на основе Н-образного свинцового профиля, создающего рисунок, в который запаиваются нарезанные или отлитые по шаблонам кусочки стекла.

2) Фацетированный витраж – создается из предварительно ограненных фацетированных кусочков стекла. Фацет – это обработка кромки (фаски) по лицевой стороне стекла путем среза его под углом от 0◦ до 45◦, ширина фацета доходит до 60мм. Стекла скрепляют между собой с помощью латунного профиля, который закрепляют на стенке с помощью специального клея (такой профиль более крепкий).

3) Витраж «Тифани» - создается за счет того, что кусочки стекла оборачиваются узкой медной фольгой и спаиваются оловом.

4) Фьюзинг – это технология создания бесшовных витражей. На целом листе стекла собирается рисунок будущего витражи из кусков цветного стекла, стеклянных гранул, шихты, дротов и т.д. Затем стекло разогревают в печи от 600 до 850◦С, где оно спекается в монолитный материал, образуя единую рельефную композицию.

Художественная керамика

Керамика – это неметаллические, неорганические изделия, полученные из однородной смеси порошкообразных материалов с водой или другими жидкостями различными методами формования и упрочненные в процессе обжига.

Другими словами, керамика – поликристаллический неметалический твердый материал, полученный методами керамической технологии, включающей подготовку формовочной массы (шликера), формование, сушку и обжиг.

Основой керамики являются оксиды, как самые распространенные химические соединения земной коры. Специальные керамические материалы представлены бескислородными соединениями-карбидами, нитридами, силицидами и т.п.

Сырьем для изготовления керамики служат минералы природного происхождения и искусственные материалы, которые подразделяются на:

– пластичные материалы – глины (землистая минеральная масса с преобладанием глинистых веществ и примесями в виде зерен кварца, полевых шпатов, слюды, оксидов и гидрооксидов железа и марганца, а также органические вещества, растительные и животные остатки). С водой глина образует пластичную смесь, способную при высыхании сохранять приданную ей форму. После обжига эта масса приобретает свойства камня.

По цвету обожженного черепка различают беложгущиеся глины (белый черепок), светложгущиеся (светло- желтый, светло-серый черепок), темножгущиеся (красный, коричневый оттенок черепка).

– отощающие материалы – это добавки к пластичным материалам, снижающие пластичность и усадку масс при сушке и обжиге. Их вводят в керамические массы для регулирования их структурно-механических и технологических свойств. К ним относятся кремнеземистые материалы, шамот (обожженная глина), череп (бой) глазурованных и неглазурованных изделий. В керамической промышленности в основном применяют кремнеземистые материалы: жильный кварц, кварцевые пески, кварцевые отходы каолиновых обогатительных фабрик (побочный продукт), кварц из пегматитов, диатомит, трепел, а также бой изделий.

– плавни – вещества, которые способствуют образованию при обжиге легкоплавких соединений и снижению температуры обжига изделий. Они раньше других материалов переходят во время обжига в расплавленное состояние и служат растворителями для остальных компонентов. К ним относятся легкоплавкие материалы или те, которые, вступая во взаимодействие с другими компонентами, образуют легкоплавкие соединения – полевые шпаты, карбонаты щелочноземельных металлов (кальция и магния).

Фазовый состав керамики:

1. Кристаллическая фаза – представляет определенные химические соединения или твердые растворы. Эта фаза составляет основу керамики и определяет значение механической прочности, термостойкости и других ее основных свойств.

2. Стекловидная фаза – находится в керамике в виде стекла, связывающего кристаллическую фазу. Обычно керамика содержит 1-10 % стеклофазы, которая снижает механическую прочность и ухудшает тепловые показатели. Однако стеклообразующие компоненты облегчают технологию изготовления изделий.

3. Газовая фаза заполняет все закрытые поры (2...4 %), имеющиеся в материале. Причинами образования газовой фазы служат воздух, заключенный в порах, газообразные продукты реакций разложения органических и других веществ, входящих в состав материалов, в процессе обжига. По этой фазе керамику подразделяют на плотную, без открытых пор и пористую. Наличие даже закрытых пор снижает механическую прочность керамики.

Керамике свойственна поликристаллическая структура, в которой припеченные друг к другу зерна кристаллического вещества, могут быть разделены участками стекла (так называемой стеклофазой) или порами. Эти три основные фазы - кристаллическая, аморфная и газовая - в той или иной степени представлены практически во всех керамических материалах (рис.1).

Схематическое изображение структуры фарфора: серый фон - стеклофаза; мелкие черные участки - кристаллы муллита; белые поля - крупные зерна кварца, пористость незначительна

Изделия художественной керамики обладают определенными свойствами:

1) физико-химическими (структура, химический и фазовый состав черепка изделия);

Физико-химические свойства изделий характеризуются структурой материалов черепка изделий, из которых они изготовлены, и глазури, их покрывающей.

Под структурой керамического материала понимают особенность его строения, которая определяется размером и формой зерен, их распределением и контактом между собой, количественными и качественными параметрами фазового состава, пористостью.

Фазовый состав – это количественное соотношение кристаллической, стекловидной и газовой фаз в структуре материала изделия

2) физическими (плотность, пористость, водопоглощение, термическая стойкость и тепловое расширение, теплоемкость и теплопроводность);

Плотность – величина, равная массе вещества, отнесенной к занимаемому им объему. Различают истинную, среднюю (кажущуюся) и насыпную плотности.

Истинная плотность материала q характеризуется массой единицы объема абсолютно плотного материала, т.е. без учета пор и пустот

Средняя (кажущаяся) плотность q_m характеризует отношение массы материала ко всему занимаемому им объему, включая поры

Пористость – степень заполнения объема материала порами.

Общая пористость П_обш определяется отношением суммарного объема открытых и закрытых пор образца к его объему и выражается в процентах:

Открытая пористость П_отк определяется отношением объема открытых пор, т.е. доступных для воды и сообщающихся между собой и внешней средой, к объему образца и выражается в процентах: П_отк=[(m₂-m₁)/(m₂-m)]×100, где т₂ – масса сухого образца, г; m – масса гирь, уравновешивающих насыщенной жидкостью образец, г; т₂ – масса образца, насыщенного водой, г.

Закрытая пористость П_зак характеризуется отношением объема всех пор в материале, не сообщающихся с внешней средой, к объему образца со всеми порами. Определяют закрытую пористость как разность общей и открытой пористости:

Водопоглощение W_погл – способность материалов впитывать и удерживать в своих порах воду, зависит от пористости материала и характеризуется степенью заполнения открытых пор керамического материала при кипячении в воде; выражается в процентах:

где m₁ – масса сухого образца, г; m₂ – масса образца, насыщенного водой, г.

Объемное водопоглощение определяют по формулегде V – объем образца в естественном состоянии, см³.

Гигроскопичность – способность материала поглощать водяные пары из атмосферы. Гигроскопичность зависит от вида материала и характера его пористости. Она определяется как отношение массы влаги, поглощенной образцом из воздуха, к массе сухого образца.

Термическая стойкость – способность керамических материалов противостоять разрушению при внезапном резком нагревании или охлаждении, когда в материале в результате термических напряжений возникают микротрещины, понижающие прочность изделий или приводящие к их разрушению. Термическая стойкость керамических материалов зависит от их физико-химических и механических свойств, формы и размера изделий, условий их нагревания и охлаждения.

Тепловое расширение. Керамические изделия при температурных изменениях в процессе эксплуатации подвергаются тепловому расширению (линейное и объемное), которое определяется температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). ТКЛР характеризует относительное изменение линейных размеров образцов керамического материала при их нагревании на 1°С. Температурный коэффициент линейного расширения – один из важнейших показателей керамических материалов и глазурей. Только при соответствии ТКЛР черепка изделия и глазури можно получить качественные изделия, в противном случае появляются трещины на глазури (если ТКЛР черепка больше ТКЛР глазури) или происходит ее отслаивание (если ТКЛР черепка меньше ТКЛР глазури).

Теплоемкость – способность материала поглощать тепловую энергию при нагревании. Теплоемкость характеризуется количеством теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1°С.

Теплопроводность – способность материала пропускать теплоту через свою толщу от одной своей поверхности к другой. Она зависит от физико-химических свойств материала, его пористости, прочности и др. С повышением теплопроводности увеличивается термостойкость материала.

3) механическими (прочность, твердость, истираемость);

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению в результате действия внешних нагрузок.

Ударная вязкость материала характеризуется пределом прочности при ударном изгибе. Ударная вязкость – один из важнейших эксплуатационных показателей керамических изделий, так как он определяет способность материалов не давать трещин и не разрушаться под воздействием ударных изгибающих нагрузок. Оценивается работой до разрушения надрезанного образца при ударном изгибе, отнесенной к площади его сечения в месте его надреза; выражается в Дж/м².

Твердость – способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого более твердого материала. Твердость характеризует прочность поверхностных слоев материала. Даже пористая гончарная керамика способна легко царапать стекло, из-за присутствия в своем составе частиц кварца, чья твердость по шкале Мооса равна 7. Большая часть технической керамики и огнеупоров изготавливается на основе оксида алюминия - очень твердого материала (твердость по шкале Мооса - 9), хорошо известного также в форме полудрагоценных минералов - сапфира, рубина, аметиста. Наиболее полно это свойство керамики используется в абразивных керамических материалах, изготавливаемых из твердых и сверхтвердых соединений: оксида алюминия, карбида кремния, карбида бора, нитрида бора и углерода (алмаза).

Истираемость – способность материала сопротивляться воздействию истирающих усилий. Истираемость характеризуется уменьшением массы изделия в результате износа его поверхности в процессе эксплуатации.

4) эстетическими (белизна фарфора и фаянса, блеск глазури, совершенство формы и декора, целостность композиции).

Белизна для фарфоровых и фаянсовых изделий – признак высокого качества. Она определяется как процент отраженного поверхностью изделия светового потока по сравнению с белизной эталона – баритовой пластинки (BaSO₄), белизна которой принята за 100 %. Белизну фарфоровых и фаянсовых изделий определяют фотометрами. Белизна изделий зависит от чистоты исходных сырьевых материалов (особенно каолинов), наличия в них красящих оксидов железа Fe₂O₃, титана ТiO₂, зернового и минералогического состава компонентов массы, состава газовой атмосферы и режима обжига.

Просвечиваемость т (%) фарфоровых изделий характеризуется отношением интенсивности светового потока Ф, прошедшего через фарфоровый черепок, к световому потоку Ф₀, падающему на него: т = (ф/ф₀) . 100.

Просвечиваемость придает «теплоту» и привлекательность фарфоровым изделиям. Она зависит от структуры фазового состава и толщины стенок фарфоровых изделий и колеблется в пределах от 0,2 до 2%.

Просвечиваемость фарфоровых изделий, так же как и белизну, определяют фотометром.

Блеск глазури – важный фактор в оценке эстетических свойств изделий художественной керамики. Светорассеивание поверхности при направленном освещении обнаруживают по блеску, проявляющемуся в том, что яркость поверхности в направлении зеркального отражения оказывается больше, чем в других направлениях.

Блеск поверхности глазурного покрова тем больше, чем выше коэффициент преломления слоя глазури, так как с его повышением увеличивается зеркальная составляющая, создающая впечатление блеска (эталоном блеска принят блеск увиолевого¹стекла, равный 65 %).

Органолептические показатели различных видов художественной керамики оцениваются визуально художественно-техническими советами по баллам.