Цветное и декоративное листовое стекло, как и бесцветное строительное (оконное и полированное стекло), вырабатывается методами вытягивания и прокатки.
Способом прокатки изготовляют преимущественно листы более толстого стекла больших размеров, предназначенные для последующей обработки, например полировки, а также вырабатывают плиты из цветного глушеного стекла («марблита»), стекло с узорчатой поверхностью (орнаментное), армированное стекло, в толщу которого закатана металлическая сетка, и некоторые виды декоративных стекол.
Существует две разновидности прокатки стекла: во-первых, с помощью вала, катящегося по неподвижной плоскости (этот способ применялся еще в средние века для изготовления витражных стекол и зеркал), во-вторых, с помощью двух валов, вращающихся навстречу друг другу.
Процесс прокатки стекла на горизонтальной плоскости при помощи катящегося вала является периодическим. На литейный стол выливают из горшка или тигля вязкую стекломассу и раскатывают ее металлическим валом или катком.
Толщина вырабатываемого стекла может достигать 50 мм. В настоящее время этот способ, очевидно, может быть применен при изготовлении цветных плиток разнообразных оттенков путем выливания стекла на металлическую плиту из тиглей лабораторной печи и раскатывания стекломассы вручную. Такие отлитые плитки можно затем использовать при изготовлении витражей.
Для получения больших количеств стекла применяют способ непрерывной прокатки стекла между вращающимися валами прокатной машины. Стекломасса непрерывно вытекая из ванной стекловаренной печи по сливному лотку, попадает между прокатными валами, а затем в отжигательную печь (лер), где она движется на транспортирующих роликах. Затем ленту режут на листы, а для выработки полированного стекла подвергают эти листы с обеих сторон механической обработке: шлифовке и полировке.
При двусторонней шлифовке и полировке лента стекла поступает на обработку неразрезанной. Способом непрерывной прокатки можно, кроме листового стекла, вырабатывать волнистое стекло («стеклянный шифер»), а также профильные детали, например коробчатого, таврового или другого сечения. Ширина ленты прокатываемого стекла достигает 3 м. Скорость выработки стекла толщиной 6 мм составляет 150 м/ч, 30 мм-14 м/ч.
К недостаткам его относятся невозможность выработки стекла тоньше 5 мм, а также необходимость дальнейшей шлифовки и полировки стекла, так как поверхность необработанного, сырого стекла получается мятой (кованой).
Способ непрерывной прокатки стекла в последнее время усовершенствован. Особенно интересен способ непрерывной прокатки листового полированного стекла, разработанный английской фирмой «Пил-кингтон». Стекломасса поступает в ванну на поверхность расплавленного металла. Благодаря высокой температуре в зоне обработки поверхностное натяжение сглаживает неровности на поверхности стекла и выравнивает толщину последней.
Нижняя поверхность ленты стекла также получается «огненно полированной» так как она соприкасается с зеркально гладкой поверхностью расплавленного металла (олова). Таким образом, из отжигательного лера лента выходит уже отполированной с обеих сторон. Её режут на листы и отправляют на склад. Её режут на листы и отправляют на склад. Этот способ называется способом плавающей ленты. Разновидностью даннго способа является процесс получения полированного листового стекла, декорированного с поверхности нерегулярным узором ( стекло “метелица” ), а также внедрением в размягченное стекло окрашивающих ионов под действием приложенного напряжения.
Иногда небольшие количества цветного стекла для витражей прокатывают вручную при помощи несложного приспособления с расположенными горизонтально валами. Зазор между этими валами соответствует желательной толщине прокатываемого стекла. Этот зазор можно регулировать.Набираемая из тигельной печи расплавленная цветная масса нагружается между валами сверху. Валы приводятся во вращение при помощи рукоятки или небольшого электромотора. Прокатанные пластины стекла укладывают на покрытую асбестом лопату и относят в отжигательную печь.
Способом непрерывной прокатки можно получать узорчатое стекло, на одной или обеих поверхностях которого оттиснут рельефный светорассеивающий орнамент. Рисунки узорчатого стекла могут быть чрезвычайно разнообразными.
Соответствующий рисунок выполняют гравированием или накаткой на одном или обоих формующих валах прокатной машины. При этом необходимо учитывать периодичность повторения («раппорт») элементов орнамента на стекле. Следовательно, при максимальном раппорте рисунок будет повторяться на ленте прокатываемого узорчатого стекла каждые 1160 мм.
Узорчатое стекло применяется главным образом в строительстве для рассеивания прямого света, например для исключения просматриваемости(застекленные двери и перегородки) и для защиты от солнечных лучей (окна). Степень рассеивания света необходимо определять для каждого конкретного рисунка. Для этого образец прокатного стекла освещают в темноте узким направленным лучом света и фотографируют. Некоторое количество света иногда проходит сквозь стекло в виде узкого пучка в направлении, совпадающем с направлением падающего луча. Это количество света обусловливает прямое просматривание изображений и предметов, находящихся за этим стеклом.
Если подобное просматривание нежелательно, то стремятся подобрать такой орнамент для прокатного стекла, чтобы на фотографии не наблюдалось прямого прохождения луча через стекло. В этих случаях на фотографии видно, что свет, проникающий сквозь стекла, рассеивается в большей или меньшей степени. Наличие узкого направленного пучка света, отражающегося от поверхности образца, свидетельствует о том, что при рассматривании под большим углом, почти параллельно поверхности стекла, последняя будет отражать окружающие предметы как зеркало.
Эффект отражения усиливается, если первоначальный световой луч направлен на образец под большим углом, почти параллельно поверхности стекла. Наконец, на некоторых фотографиях видно, что некоторые орнаменты дают не направленное, а рассеянное отражение света. Такие стекла уменьшают количество проходящего сквозь них света и могут служить, например, для защиты от прямых солнечных лучей.
Для получения безопасного стекла, которое при разрушении, например при пожаре, не рассыпается на отдельные осколки, иногда в толщу ленты стекла в момент прокатки закатывают стальную арматурную сетку. Такое стекло называется армированным. Оно применяется главным образом для застекления верхних световых проемов зданий.
Способ непрерывной прокатки позволяет вырабатывать прозрачное цветное стекло для витражей. Так же как и при вытягивании листового стекла, в данном случае можно рекомендовать смену красителей в засыпаемой шихте без остановки процесса прокатки стекла. Это позволит получить большее разнообразие оттенков витражного стекла.
В момент прокатки в ленту стекла можно добавлять разнообразные декоративные элементы: крошку цветного стекла, стеклянные шарики, кусочки слюды, стеклянное волокно. Кроме того, непосредственно после прокатных валов лента стекла еще сохраняет температуру, достаточную, например, для закрепления легкоплавких стекловидных красок и окрашивающих окисных пленок. Последние наносят в виде растворов путем распыления.
Этим способом получают в основном светозащитные стекла, но благодаря достаточно интенсивной окраске их можно рекомендовать в качестве и витражных.
Узорчатое стекло можно выпускать и цветным. В витражах интересные эффекты может дать узорчатое стекло, окрашенное вплавленными в его поверхность стекловидными прозрачными красками. Кроме того, для достижения декоративных эффектов можно составлять пакеты из цветного стекла и фактурного узорчатого стекла.
В настоящее время способом периодического проката иногда вырабатывают утолщенное непрозрачное (глушеное) облицовочное стекло «марблит». Прокатные листы марблита (от франц. marbre-мрамор) имеют толщину 6…7 мм, а иногда до 15 мм. Их после отжига режут на плитки размерами от 50 х 100 до 200 х х 300 мм или панели размером 1000 х х 3000 мм. Марблит может быть окрашен в разнообразные цвета различными красителями. В некоторых случаях вырабатывают марблит с мраморными разводами. Расплавленное стекло зачерпывают из ванной печи стальным ковшом, вмещающим 100 кг стекломассы. При выработке мраморного марблита вторым ковшом зачерпывают стекломассу другого цвета, добавляют к предыдущей и перемешивают.
Прокатка осуществляется на машине, имеющей массивный стол, на который выливают стекломассу, и на котором раскатывают ее стальными валами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга. Второй вал несколько меньше по диаметру, чем первый, и опущен на 0,35 мм ниже. Благодаря этому лицевая поверхность марблита получается настолько гладкой, что не требуется дальнейшей механической полировки.
После отжига листы режут на плиты и панели и заправляют края последних шлифованием. Этот способ является периодическим, так как выработка ведется только по окончании наваривания новой порции стекла в печи. На машине периодического проката можно вырабатывать и утолщенное прозрачное цветное стекло для витражей, а также декоративное отделочное стекло с вплавленными в поверхность стекла в процессе прокатки декоративными элементами: крошкой цветного стекла, включением стеклянного волокна и т.п. Тонкое прокатное цветное стекло для витражей толщиной 4 … 5 мм можно прокатывать также на машинах периодического действия, где стекломассау прокатывают между двумя валами.
Одной из разновидностей декоративного листового стекла является облицовочное стекло стемалит. Листы стемалита имеют с одной стороны декоративное покрытие, нанесенное при помощи всплавляемых стекловидных красок. Его применять в качестве облицовочного материала как в интерьере, так и в экстерьере зданий. Листы стемалита чаще всего используют в виде элементов наружной облицовки многослойных навесных панелей каркасных зданий. Стемалит можно вырабатывать отожженным и закаленным.
При закалке механическая прочность стекла на растяжение и изгиб возрастает в 5 раз. Технология изготовления стемалита заключается в следующем. Листы оконного, прокатного сырого, полированного или узорчатого стекла режут по заданным размерам (до 1200 x3200 мм). Толщина листов составляет 5… 15 мм. Острые кромки листов шлифуют. Эта операция называется фацетированием.
Вдоль одной из длинных сторон (иногда по короткой стороне) насверливают неглубокие отверстия для металлических зажимов, на которых листы подвешивают вертикально в процессе закалки. Затем их пропускают через моечные и сушильные устройства. В это время подготавливают вплавляемые стекловидные краски. Способ подготовки красок зависит от способа нанесения их на стекло. Например, краску можно наносить путем распыления при помоши аэрографа.
После нанесения краски производят сушку покрытия, затем листы стекла направляют в щелевидную закалочную электрическую печь. При нагревании происходит размягчение поверхности стекла и приплавление к ней стекловидных красок. Продолжительность нагрева зависит от размеров листов стекла, их толщины и свойст стекловидных красок. В процессе нагрева не происходит коробления листов стекла, так как они подвешены вертикально и выравниваются за счет силы тяжести.
Расплавляющаяся стекловидная краска ровным слоем распределяется по поверхности листов стекол. Стекловидные краски можно наносить по трафарету и получать на нем разнообразные рисунки.
