Глушение стекла можно определить как разновидность окрашивания стекла. Глушение стекла вызывается частицами, выделяющимися в стекле при охлаждении или дополнительной тепловой обработке вследствие ограниченной растворимости некоторых веществ в стеклах. Размер частиц здесь значительно больше, чем при коллоидном окрашивании, поэтому рассеяние света значительно преобладает над поглощением и пропусканием. Поскольку частиц в стекле выделяется много, рассеяние света идет во все стороны. В зависимости от размеров и количества выделившихся частиц можно получить эффект глушения от слабого – опаловые стекла, до интенсивного – молочные стекла. Сами частицы могут быть белыми или цветными Глушеные фторидами и фосфатами стекла имеют, к примеру, белые частицы, а типа хромового и медного авантюрита – цветные частицы. Цветное глушение происходит также при укрупнении размеров частиц при коллоидном окрашивании. Глушение может быть достигнуто при образовании неодноростей при расслоении стекла; известно глушение стекла пузырьками газов.

Для получения так называемых молочных и накладных изделий из сортовых стекол используется глушение в основном фтором и фосфором, а также сульфидом цинка. Сульфид цинка обладает ограниченной растворимостью, которая снижается по мере охлаждения стекла. Он способен выделяться при определенной температуре и концентрации в виде мелких кристаллов. Глушение стекла может меняться от светлого опалового до белого, молочного с полосами, желтого и коричневого цвета от сульфида железа; изделия часто называют мраморовидными.

Условия варки глушеных стекол, особенно цветных, аналогичны условиям варки цветных прозрачных стекол. Для окрашивания глушеных стекол применяются те же красители, что и для окраски прозрачных стекол. В силу того, что окрашивание наблюдается в отраженном свете, то действие красителей иногда отличатся от их действия в прозрачном стекле. Для получения глушеных стекол насыщенных цветов количество красителя должно быть увеличено.

Обесцвечивание стекла. Уменьшение светопрозрачности бесцветного стекла или появление заметных цветовых оттенков, особенно желтых, зеленых, голубых, снижают эстетическую ценность изделий; эти нежелательные явления обусловлены содержащимися в исходном сырье примесями оксидов железа и устраняются обесцвечиванием. Примеси сотых долей процента окидов железа придают стеклу в зависимости от степени окисления зеленый, желто-зеленый или сине-зеленый оттенки. С присутствии серы появляется коричневый оттенок Перевод соединений железа в оксидную форму, менее интенсивно окрашивающую стекло, может быть достигнут главным образом за счет окисления в процессе варки, т.е. происходит химическое обесцвечивание; в качестве химических обесцвечивателей используются нитраты натрия и калия, оксиды мышьяка, марганца и церия.

Однако зачастую химического обесцвечивания оказывается недостаточно и применяется физическое обесцвечивание, сущность которого основана на оптическом сложении цветов, при этом вводится понятие дополнительного цвета, который в сумме с данным дает белый цвет. Для наглядного изображения цветов, использующихся при оптическом сложении удобно использовать равносторонний треугольник, в вершинах которого записаны основные цвета: красный – К, зеленый – З, синий – С (рис.12). Образующиеся при оптическом наложении цвета записываются на сторонах треугольника: желтый = К+З; голубой = С+З; пурпурный = К+С. Как видно из рисунка, цвета, расположенные в вершинах треугольника и на соответственно противоположных сторонах, являются дополнительными : синий+желтый, зеленый +пурпурный, красный+голубой.

При физическом обесцвечивании стекла в его состав вводят в небольших количествах определенные красители, которые окрашивают стекло в цвет, дополнительный к цвету, создаваемому оксидами железа. В результате сложения цветов видимый оттенок исчезает и стекло становится бесцветным. В отличие от химического обесцвечивания в этом случае общая светопрозрачность стекла несколько снижается. Как уже говорилось, оксиды железа создают в стекле зеленые, желто-зеленые и сине-зеленые оттенки, соответственно для обесцвечивания должны вводиться красители, окрашивающие стекло соответственно в красный (розовый), синий и пурпурный (пурпурно-фиолетовый) цвета. Для этой цели используют селен и оксид эрбия (розовый цвет), оксид кобальта (синий цвет), оксиды никеля, марганца, неодима (пурпурный и пурпурно-фиолетовый цвета).

Пороки стекломассы

От качества стекла зависит и качество изделий из него, особенно сортовой посуды, декоративных и художественных изделий. Качество же стекла характеризуется химической и физической однородностью и отсутствием инородных включений. Пороки стекла вызываются технологическими нарушениями процессов стекловарения. Пороки стекломассы делятся на три группы: твердые включения (кристаллы и камни); газообразные включения (пузыри); стекловидные включения (свили и шлиры).

Твердые включения – наиболее опасный порок стекломассы. Они вызывают местные напряжения, которые мешают нормальному отжигу изделий, понижают их механическую прочность и термическую устойчивость, а также являются причиной саморазрушения изделий. Твердые включения, частично растворившиеся в стекле, обычно сопровождаются свилью и пузырями. Пороки в стекле появляются при кристаллизации стекломассы, при наличии некоторых труднорастворимых минералов шихты, при разъедании огнеупора и при наличии посторонних загрязнений. Продукты разрушения огнеупоров появляются в результате низкого качества огнеупоров, высокой температуры стекловарения, наличие в составе стекла значительного количества щелочей, борного ангидрида, оксида свинца, разъедающих огнеупоры. Продукты кристаллизации возникают вследствие кристаллизации самого стекла. Кристаллизация чаще всего возникает на поверхности стекломассы около газовых пузырей, на границе с огнеупорами, вокруг шихтных и шамотных камней, на свилях. Продуктами кристаллизации могут быть различные кристаллы, химический состав которых обусловлен составом стекломассы.

Значительно уменьшить склонность стекла к кристаллизации можно корректированием его химического состава. Ликвидировать кристаллы можно повышением температуры.

Газообразные включения делят на пузыри (диаметром более 0,8 мм) и «мошку» (диаметром менее 0,8 мм). По форме газовые пузыри бывают сферическими, эллипсоидными, волосяными. В них могут содержаться различные газы: кислород, азот, окись и двуокись углерода, сернистый газ, окислы азота, пары воды, воздух а также их смеси. Пузыри в стекле могут быть первичного и вторичного происхождения. Первичные пузыри могут возникать и оставаться в стекломассе в основном из-за недостаточно высокой температуры процесса осветления, его скоротечности, недостаточного количества осветлителей Вторичные пузыри могут появиться и в полностью осветленном стекле. Их возникновение вызывается повторным нагреванием стекломассы (в таких случаях появляется «мошка»), взаимодействием стекломассы с газами печи, выделением газов из огнеупоров, механическим занесением газов и воздуха в стекломассу, попаданием металлического железа в стекломассу (при попадании в стекломассу железо вызывает обильное выделение пузырей, которые часто бывают окружены бурой оболочкой стекла, окрашенного окислами железа). Чем больше размер пузырей, тем ближе к месту или моменту выработки они образовались.

Химическая обработка стеклоизделий

Химическая обработка стеклоизделий включает в себя декоративное травление художественных рисунков и полирование алмазной резьбы. В основе этих видов обработки лежат химические процессы взаимодействия стекла с фтористым водородом, плавиковой кислотой и ее солями.

При химической обработке фтористый водород и плавиковая кислота разрушают поверхностную кремнекислородную пленку и кремнекислородные образования – основу стекла; другие оксиды, входящие в состав стекла, также реагируют с фтористым водородом и плавиковой кислотой, образуя фториды и завершая таким образом процесс разрушения стекла. Так как в зоне реакции выделяется и кремнефтористоводородная кислота, то кроме фторидов образуются и соли кремнефтористоводородной кислоты. Если при обработке стекла образуются нерастворимые соли, прочно связанные со стеклом, протравленная поверхность стекла остается матовой, если растворимые – прозрачной.

Химической обработке часто подвергают не все изделие, а только некоторые участки; остальная поверхность, которая должна остаться необработанной, защищается кислотоупорным покрытием. Защитные покрытия изготавливают из восков (пчелиного, озокерита), углеводородов ( парафина, цезерина), высших жирных кислот (стеарина), смол (канифоли, битума, каучука), жиров и масла (льняного, олифы, животного жира), синтетических полимеров (поливинилхлорида), металлов (свинца). Компоненты защитных покрытий комбинируют таким образом, чтобы смеси получились жидкими и их можно было наносить кистью при обычной температуре, или расплавлялись только при повышенной температуре и наносились путем погружения в расплав или обваливанием. Покрытие должно хорошо наноситься на стекло, обладать хорошим сцеплением со стеклом, быть эластичным и прочным при остаточно тонким слое. Защитные покрытия наносят кистью, погружением в расплав, с помощью трафаретной печати, штемпелем, распылением.

При матовом травлении эффект матовости дают нерастворимые кристаллы солей, образующихся при взаимодействии плавиковой кислоты со стеклом. Кристаллы нерастворимых солей защищают поверхность стекла от дальнейшего разрушения, тогда как в промежутках между образовавшимися кристаллами плавиковая кислота продолжает свое разрушающее действие до тех пор, пока не образуются нерастворимые соли. Благодаря этому на поверхности стекла образуются неровности, усиливающие рассеяние света и обусловливающие матовый характер поверхности. Фактура поверхности зависит от состава стекла, скорости протекания реакции, размеров кристаллов и их количества.

При одинаковом травильном растворе на натрий-кальций-силикатных стеклах получается плотная и достаточно грубая фактора, на кальций-свинец-силикатных – более тонкая и полупрозрачная. Повышение температуры ускоряет образование плотной матовой фактуры. При малой скорости протекания реакций повышается равномерность травления, поэтому большие поверхности обрабатывают разбавленными матирующими растворами.

Размеры кристаллов зависят от условий их образования, например, при травлении в водном растворе кристаллы получаются относительно крупными; крупные кристаллы правильной формы делают поверхность стекла более прозрачной. Если травильный раствор приготовлен в виде пасты, то образуются мелкие кристаллы; чем больше кристаллов на единице площади стекла, тем плотнее и менее прозрачна его фактура.

При светлом травлении в результате реакций образуются растворимые соли и стекло получается гладким и блестящим. В следствие того, что соли не защищают стекло, плавиковая кислота может разрушить стекло на большую глубину. При светлом травлении применяют более концентрированную кислоту, которая быстро растворяет стекло, однако фактура стекла может получиться неравномерной и это можно использовать как декоративный прием.