



仕上げ、結合、トラブルシューティング
Entry 07 / 15
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ガラスが炎から離れても、作業は続きます。作品を長持ちさせるためのアニーリング、表面仕上げ、材料の組み合わせ、そして作品がひび割れたり、曇ったり、気泡が入ったりしたときに何が間違っていたのかを理解することです。この記事では、ホウケイ酸ガラス3.3の温度を含め、その知識をまとめています。
アニーリング:作品を長持ちさせるために
ガラスが冷えるとき、内側よりも外側が先に固まります。やがて中心部が収縮すると、すでに固まった表面に引っ張られ、その張力がストレスとしてガラスの中に閉じ込められます。ストレスのかかったガラスは完璧に見えても、数日後や数ヶ月後にひび割れることがあります。アニーリングでは、ガラスが形を失わずにリラックスできる温度で作品を保持し、その後ゆっくりと均一に冷やすことで、ストレスを取り除きます。ガラスとは何かをご覧ください。
重要な温度
| ポイント | ホウケイ酸ガラス3.3(約) | 意味 |
|---|---|---|
| 作業点 | 約1,250 °C | 炎の中でガラスをまとわせ、成形し、接合するのに十分柔らかい温度 |
| 軟化点 | 約820 °C | ガラスが自重でたわみ始める温度 |
| アニーリング点 | 約560 °C(1,040 °F) | 数分以内に内部ストレスが緩和される温度 |
| 歪み点 | 約510 °C(950 °F) | これ以下では、実用的な時間内にストレスを緩和できなくなる |
これらは、DuranやPyrex 7740などの実験室用ホウケイ酸ガラス3.3のメーカー値です。着色ホウケイ酸ガラスのロッドはこれに近いですがも、同一ではありませんので、ガラスメーカーの推奨事項を確認してください。多くのランプワーカーは、ホウケイ酸ガラスのアニーリング温度を約565 °C(1,050 °F)に設定しています。
キルンキャリーとバッチアニーリング
最も安全な方法は、キルンキャリー(ガレージとも呼ばれます)を行うことです。作業中もキルンをアニーリング温度に保ち、ガラスが不均一に冷える前に、炎から離れた作品をすぐにキルンに入れます。作業が終わったら、キルン内ですべての作品をアニーリングし、冷却します。
バッチアニーリングとは、完成した作品をファイバーブランケットやバーミキュライトの中で冷やし、後でまとめてアニーリングする方法です。小さくて塊状で、厚みが均一なホウケイ酸ガラス作品ならこれに耐えられることが多いですが、複雑な作品、厚い部分と薄い部分の接合部、包接物はキルンに入る前にひび割れることがあります。バッチアニーリングを行う場合は、冷たい作品にショックを与えないよう、室温からゆっくりとキルンの温度を上げてください。
スケジュールの一例
スケジュールは厚さ、作品の大きさ、キルンによって異なるため、これはあくまで例であり、ルールではありません。
- 作業中は、約565 °Cでガレージに保管します。
- 最後の作品を入れたら、アニーリングします。小さなジュエリーサイズの作品なら通常30~60分、厚い作品ならさらに長くかかります。
- 歪み点をゆっくりと通過するように、例えば1時間あたり数十度ずつ、約480 °C(900 °F)までゆっくり冷却します。ここで急冷すると、再びストレスがかかります。
- ドアを閉めたまま、室温まで自然に冷めるのを待ちます。
時間を節約するためにアニーリング温度をそれほど高く設定しないでください。軟化温度に近づくと、細かいディテールがたわみ始めます。
再アニーリング、ではなく「熱サイクル」ではない
正しくアニーリングされた作品は、再度加熱・冷却しても強くなりません。再アニーリングは、適切にアニーリングせずに冷やした作品、ストレスが見られる作品、または再加工した作品のための修理です。冷たいアニーリング済み作品をそのまま炎に戻さないでください。キルンで徐々に温め、加工してから、再度アニーリングしてください。
偏光光でストレスを確認する
ガラスのストレスは目には見えませんが、偏光光では確認できます。ポラリスコープは、光の上に直角に配置した2つの偏光フィルターで、視野が暗く見えます。その間にあるストレスのないガラスは何も変化しません。ストレスのかかったガラスは複屈折を起こして光を通すため、ストレスは明るい帯や色付きの帯として現れ、通常は接合部、厚い部分、包接物の周囲に見られます。よくアニーリングされた作品は、均一で何も見えません。光の上に2枚の偏光フィルムを置けば、簡易的な装置になります。完璧なテストではありませんが、アニーリングが実際にどのような効果をもたらしているかを確認できます。
仕上げ:コールドワークとサンドブラスト
コールドワークとは、アニーリング後に作品を仕上げるために使用されるあらゆる技術を指します。必ず最初にあらかじめアニーリングしてください。ストレスのかかった作品をコールドワークすることは、ひび割れさせる確実な方法です。
安全第一:粉塵
研磨、穴あけ、研磨、サンドブラストはすべて微細な粉塵を発生させます。ガラス自体は無定形であり、珪肺症を引き起こす結晶性シリカではありませんが、微細なガラスや研磨剤の粉塵を吸い込むことは依然として有害です。基本的なルールは以下の通りです。
- 濡らして作業する。グラインダー、ドリル、回転工具は常に水を流しながら使用します。これにより、粉塵が空気中に舞うのを防ぎ、ガラスを冷やします。
- 微粒子用(FFP3またはP100)の防塵マスクを着用し、サンドブラストを含むすべてのドライ作業では、保護メガネまたはフェイスシールドを着用してください。
- 濡らして掃除する。掃き掃除ではなく、拭き掃除やモップがけを行い、積もった粉塵が再び空気中に舞わないようにします。
- 水回りでは電気機器を安全に扱う:濡れた状態で使用するために作られた機器を、保護された回路で使用してください。
サンドブラスト
その名称にもかかわらず、ガラスを砂でブラストしてはいけません。シリカ砂は吸入可能な結晶性シリカに分解され、重度かつ永続的な肺疾患を引き起こします。そのため、多くの国でサンドブラストへの使用は禁止または厳しく制限されています。粉塵回収装置を備えた密閉型のブラストキャビネットで、専用の研磨剤を使用してください。
| 材料 | 特性 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 酸化アルミニウム | 硬く、鋭く、再利用可能で、一般的な選択肢 | フロスト加工、彫刻、深いエッチング |
| 炭化ケイ素 | より硬く、切削速度が速いが、高価 | 高速かつ深い加工、硬い表面 |
| ガラスビーズ | 丸く、穏やか | 柔らかなサテン仕上げ。彫刻には不向き |
- マスキング:ビニール、耐熱テープ、またはフォトレジストフィルムで、エッチングしたくない部分を保護し、正確でクリーンなデザインを実現します。
- テクスチャ:圧力、距離、粒度、時間を調整して、繊細なフロスト加工から深い彫刻まで、さまざまな効果を作り出します。
- コントラスト:一部のエリアをサンドブラストし、他を研磨したままにするか、彫刻作品のディテールを引き立てるために使用します。
研磨、ポリッシング、彫刻
- ダイヤモンド工具:正確な研磨、余分な材料の除去、エッジの仕上げのためのダイヤモンドホイール、ディスク、ビット。
- ポリッシング:徐々に細かくなる研磨剤を順に使用し、次の粒度に移る前に各粒度による傷を取り除きます。その後、フェルトまたはコルクホイールに酸化セリウムなどのポリッシングコンパウンドを使用して仕上げ、透明感と輝きを取り戻します。
- 彫刻:細かいディテールやサインには、濡らした状態で回転工具に装着した小さなダイヤモンドバーを使用します。さまざまなチップを試してください。
- ファイアポリッシング:炎で素早く通すと輝きが戻りますが、ディテールが柔らかくなるため、作品を再度アニーリングする必要があります。
より滑らかな仕上げのためのグラファイト
仕上げはトーチでも始まります。グラファイトの滑らかな表面と高い耐熱性は、熱いガラスをマーヴァーで加工するのに理想的です。特殊な形状のグラファイト工具を使えば、特定のテクスチャを作成したり、形状を非常に正確に仕上げたりでき、その結果、後のコールドワークを減らすことができます。少し冷やしたグラファイトまたはタングステン製のプンティも、よりきれいに離れ、プンティの移し替えの際に残る跡を減らします。
ガラス、金属、その他の材料の組み合わせ
ホウケイ酸ガラスの本当の芸術性は、技術と材料を組み合わせることにあります。その根底にあるルールは適合性です。一緒に融合されたものはすべて、一緒に膨張し、収縮しなければなりません。
ホウケイ酸ガラスとソフトガラス
ホウケイ酸ガラスとソフトガラスを融合させることはできません。ランプワーカーが使用するスケールでは、ホウケイ酸ガラス3.3の膨張係数(COE)は約33ですが、ソフトガラスは通常90~104であり、約3倍です。接合された作品が冷えるとき、ソフトガラスはホウケイ酸ガラスよりもはるかに大きく収縮しようとし、その張力でひび割れを起こします。多くの場合すぐに、場合によっては後になってひび割れます。また、これらは非常に異なる温度で加工されます。ホウケイ酸ガラスを加工するのに十分な高温の炎では、ソフトガラスは沸騰し、焼け、色を失います。科学ガラスの職人は、膨張率を段階的に調整する一連の中間ガラスであるグラデーションシールを通してのみ、これらを接合します。作業台では、ロッドを分けて保管し、ラベルを付け、スクラップを混ぜないようにしてください。
ホウケイ酸ガラス内でも適合性は重要です。着色ホウケイ酸ガラスは透明ガラスに近いように作られていますが、色によっては他の色よりも膨張率がわずかに大きく、または小さくなります。新しい組み合わせは小さな作品でテストし、完成したデザインに使用する前にポラリスコープで確認してください。
ホウケイ酸ガラスにおける金属
金属がガラスのCOEと適合していれば使えると考えるのは簡単です。実際には、ほとんどの金属は、ほぼすべての金属よりも膨張率が低いホウケイ酸ガラスと一致しません。金属が耐えられるかどうかを決めるのは、その厚さ、トーチの温度で溶けるか酸化するか、そしてその膨張率がガラスとどの程度異なるかです。
| 金属 | ホウケイ酸ガラス(約3.3)との膨張率 | 実際の使用 |
|---|---|---|
| 純銀 | 約18~19、962 °Cで溶ける | 主にスモーキングに使用。炎で気化し、透明ガラスには黄色や琥珀色を、暗い色の上には青や緑を与えます。フォイルやリーフは、金属のままであるよりも、溶けたり色に変化したりする傾向があります。より太いワイヤーはガラスをひび割らせる可能性が高いです。 |
| 金(純金または高カラット) | 約14、1,064 °Cで溶ける | スモーキング、またはピンクや赤のためのリーフとして使用。強いスモーキングは金属的な色になることがあります。 |
| タングステン | 約4.3~4.5、約3,400 °Cで溶ける | 最も近い適合性。科学ガラスの作品では、細いタングステンワイヤーをシールガラスを通して硬いガラスに封入します。スタジオでは主に工具用金属(ピック、プンティ)として使用されます。 |
| プラチナ | 約9、1,768 °Cで溶ける | 炎の中で安定しており酸化しませんが、その膨張率はホウケイ酸ガラスではなくソフトガラスと一致します。非常に細いワイヤーまたはフォイルのみテストする価値があります。 |
| 銅 | 約17、1,085 °Cで溶ける | ホウケイ酸ガラスでは通常問題があります。ワイヤーやメッシュは冷却時にガラスをひび割らせ、銅は炎の中で激しく酸化します。非常に薄いフォイルは、たわむのに十分柔らかいため、時々耐えることができますが、まずテストしてください。 |
2つの安全上の注意点。スモーキングは金属蒸気を発生させるため、顔から蒸気を遠ざける強力な局所排気装置の下でのみ行ってください。また、メッキ、コーティング、または不明な金属を包み込まないでください。メッキは剥がれ落ちることがあり、コーティングや合金は毒性のある蒸気を放出する可能性があります。
有機物および見つけた材料
- 有機包接物:葉、繊維、その他の有機物は、熱いガラスに包み込まれると炭化してガスを放出し、作品を弱める可能性のある暗い跡や気泡を残します。包み込むことができるのは、有機物が完全に燃えた後に残るミネラル灰、または準備されテストされた材料です。
- 見つけた材料と残留物:私自身の制作では、ガラスを残留物や見つけた材料と組み合わせて、異なる種類の永続性を与えています。
- 複数の層:包み込み、スモーキング、パターン加工を1つの作品に組み合わせます。各層が新しい次元を加えます。
動きを閉じ込める
- 動きを暗示する:熱いガラスを伸ばし、ねじり、回転させることで、渦巻き、波、炎などの流れるような形を彫刻します。
- 奥行きのための層:透明な層と着色された層を重ねて、奥行きと動きの錯覚を作り出します。
- 光学効果:レンズ、透明ガラス、閉じ込められた気泡は、異なる角度から見たときに動きを変化させます。
トラブルシューティング
ほとんどの問題は、熱、清潔さ、適合性の3つの要素に集約されます。
| 問題 | 考えられる原因 | 試すべきこと |
|---|---|---|
| 作業中にひび割れる | 熱ショック、不均一な加熱 | ガラスをゆっくりと導入する。作品全体を温かく保つ |
| 数日後にひび割れる | 不適切なアニーリング、不適合な材料 | キルンキャリー。ポラリスコープ。組み合わせのテスト |
| 灰色、暗い、または金属的な斑点 | 還元炎、内側コーン | 中性または酸化炎。すすを焼き払う |
| 濁った色 | 過熱、炎の化学反応、反応 | 熱を弱める。炎と組み合わせを確認する |
| 色に気泡が入る | 過熱による沸騰 | より低温で、より遠くで加工する |
| 気泡 | 閉じ込められた空気、汚れたガラス | 片方の端から包み、熱いうちにランスで処理する |
| 曇った、かさぶたのような表面 | 脱ガラス化 | ガラスを清潔にする。再加工を減らす |
ひび割れ
作品がひび割れたとき、その理由がわかります。作業中の場合は通常、熱ショックです。ガラスを導入するのが早すぎたか、別の部分を加熱している間に薄い部分が冷えてしまったためです。完成後の場合は、通常、ストレスが原因です。アニーリング不足、アニーリング時間が短すぎる、冷却が早すぎる、または材料が不適合です。均一に加熱し、必ずキルンでアニーリングし、ポラリスコープを使用してストレスがどこに集まっているかを確認してください。
焦げとすす
ガラスが還元炎(燃料が多すぎて酸素が少なすぎる炎)、または内側コーンの中で保持されると、焦げ跡が現れます。すすが表面に積もり、金属を含む色、特に銀や銅の色は還元されて灰色、茶色、または金属的な色になります。炎を中性またはわずかに酸化気味に調整し(炎と熱の読み方を参照)、炎が最も熱くクリーンな、内側コーンの先端のすぐ外側で作業してください。表面のすすは通常、酸化炎で焼き払えます。包み込みの下に閉じ込められたすすは残ります。
濁った色
色が濁って見える、またはくすんで見える場合、ガラスが過熱されているか、炎の化学反応が間違っているか、または色が互いに反応している可能性があります。温度、炎、色の組み合わせを実験し、金属がなぜそのように振る舞うのかについてはガラスの色を参照してください。
沸騰する色
多くの着色ロッドは透明ガラスよりも低い温度にしか耐えられません。熱をかけすぎると沸騰し、表面が泡立ち、小さな気泡が形成され、色が灰色になることがあります。着色ガラスを優しく予熱し、炎のより遠い場所で溶かしてください。
気泡
気泡はガラスを扱うときに空気が閉じ込められることで発生します。ガラスをまとわせる、包み込む、折り曲げる、またはフリットを置くときに、粒子の間に空気が閉じ込められます。汚れたガラスや湿ったガラスはさらに気泡を増やします。ゆっくりと作業し、片方の端から包んで空気を押し出し、ガラスを清潔に保ってください。不要な気泡は、加熱し、尖った工具でランスし、滑らかにできることがよくあります。
脱ガラス化
曇った、フロスト加工された、またはかさぶたのような表面は、ガラスが結晶化し始めたことを意味します。これは、ガラスが結晶が成長する温度範囲に長時間留まったときに起こり、通常は過剰な加工が原因です。また、汚れ(指紋、ほこり、マーカーの残留物)が結晶の核となります。一部の色、特に不透明なものは、より起こりやすいです。アルコールでロッドを清潔にし、不必要な再加熱を避けてください。ガラスがなぜ結晶化するのかについてはガラスとは何かを参照してください。
温度勾配
不均一な熱はこれらの問題の多くを引き起こしますが、意図的に使用すれば道具になります。作品全体を変形させずに鋭いディテールを作るには、ベースをわずかに冷たく保ちながら、作業するエリアに強い熱を集中させます。冷たい部分がひび割れないように、作品全体を定期的に炎に戻してください。
これらの知識はすべて、作業台での反復を通じてのみ役に立つようになります。最後の記事、練習:ヒント、マスター、そして旅では、その練習がどのように成長するかについて説明しています。
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01What does annealing remove?
Stressed glass can look perfect and still crack days or months later.
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02What happens below the strain point (about 510 °C)?
So pieces are held near the annealing point, then cooled slowly through the strain point.
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03What does a polariscope show?
Two crossed polarising filters over a light: well-annealed glass looks even and quiet.
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04Why grind and drill glass wet?
Fine glass and abrasive dust is harmful to breathe. Clean wet too: wipe and mop rather than sweep.
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05What should glass never be blasted with?
Silica sand produces respirable crystalline silica, which causes severe lung disease.
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06Can borosilicate and soft glass be fused together?
Scientific glassblowers join them only through a graded seal of intermediate glasses.
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07Which metal comes closest to the expansion of borosilicate?
Tungsten (about 4.3) is the closest, but in the studio it is mostly a tool metal.
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08What happens to leaves or fibres encased in hot glass?
Only fully burned mineral ash, or a prepared and tested material, can be encased.
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09What usually causes grey, dark or metallic patches?
Adjust towards a neutral or slightly oxidising flame; surface soot usually burns off.
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10Is heating and cooling a finished piece again ("thermal cycling") good practice?
A correctly annealed piece does not get stronger from extra cycles.
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