玻璃艺术作品中气泡的产生原因及去除方法①

2016-07-23杨美华南京艺术学院设计学院江苏南京210013

南京艺术学院学报(美术与设计) 2016年2期

关键词：产生原因气泡

杨美华（南京艺术学院设计学院，江苏南京 210013）

杨美华（南京艺术学院设计学院，江苏南京 210013）

［摘要］在玻璃艺术创作过程中，极易在作品中形成气泡，影响艺术效果及作品安全性。本文以实验为基础，分析了玻璃艺术作品中气泡的产生原因，提出了去除气泡的方法途径。

［关键词］玻璃艺术；气泡；产生原因；去除方法

自1999年以来，玻璃艺术创作及教学科研在中国越来越多的高校中普及，而又以窑炉铸造为主要工艺。但是，在这一过程中，不少教师和学生不能很好地控制作品中的气泡，不仅影响作品的视觉效果，也容易导致作品在成型、保温退火、冷加工、甚至在一段较长时间后突然碎裂。笔者以铅晶特种玻璃（钠钙玻璃）为原料，进行了多次实验，分析了玻璃艺术作品中气泡的产生原因，提出了去除气泡的方法途径。

一、玻璃艺术作品中气泡产生的原因

玻璃艺术作品中气泡的产生是一个跨学科的问题，涉及化学、物理、艺术等多门学科。首先与原料品质有很大关系。在钠钙玻璃的生产过程中，碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硼矿石、苛碱、水合铝氧等配合料在加热过程中会产生和释放二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫等气体或水汽，如果澄清工艺水平不高，则会留下许多微小气泡。

其次，肉眼看似光滑的玻璃表面，放在显微镜下，就像丘陵一样坑洼不平，能够吸附很多气体。这种现象不单存在于玻璃中，任何物质如金属、木头、陶瓷等，都能吸附气体。气体物质根据周围环境不同决定：如果玻璃艺术家抽烟，则玻璃吸附气体中硫化物成分较多。如果女性艺术家用香水或护肤品等，则玻璃吸附气体中含有机物成分则较多。

最后，从玻璃艺术创作过程来看，创作者的制作方法和制作过程也对气泡的产生有较大影响。主要有以下六个方面：

1.模具过于复杂，又没有预留相应的出气孔。在高温熔融状态下，玻璃液态形成，其中的气体向上缓慢移动，但由于排出不畅，这些气体就滞留在模具中，从而形成气泡。

2.泥稿成型时放料口又没有及时添加浇铸口就浇耐火石膏模具，继而用花盆等容器作为浇铸口。由于玻璃随着温度升高逐渐变成糖饴般粘稠，继续升温，到达玻璃熔点时，玻璃料突然崩溃，变成玻璃液后只能通过花盆底下很小的口迅速流入模具，在快速流动中，玻璃会带入大量空气，形成气泡带。

3.玻璃原料在放入模具之前，表面的杂质没有完全清除干净。这些杂质，有些就如同钠钙玻璃的生产过程中配合料一样，会在高温状态下产生和释放气体。

4.没有严格地控制铸造玻璃创作过程中的产生的水分，从而形成水汽。水汽的产生出现在两个温度点：一是水的挥发温度点100℃，这时水由液态变为气态挥发出来。二是石膏中结晶水的挥发温度点162℃，这时结晶水将由固态变为气态。在水变为气态的过程中，容易形成气泡。

5.窑炉升温过快。当玻璃在常温状态下，其表面是致密和光滑的，极少吸附空气。但在窑炉快速升温过程中，玻璃料开始变软，形成肉眼看似光滑实际坑洼不平的表面，从而吸附气体，形成不规则细小气泡。

6.玻璃中的气态包体在持续高温下挥发。气体包体不同于气泡，它已经与玻璃分子紧密结合，处于分子与分子的严密包裹之中，因而性质比气泡稳定得多。但是，当玻璃长期处于熔融状态时，其中气体包体就容易挣脱玻璃分子的束缚而挥发出来，形成气泡。

二、创作过程中去除气泡的方法

去除玻璃艺术作品中的气泡，首先要选择好品质的原料，这些原料中的微小气泡在工厂就消除得比较干净，减少了创作过程中产生气泡的几率。

除此以外，在创作过程中还要注意以下几点：

（一）清洗玻璃料

计算作品所需玻璃料，将选好的料（块料、棒料、碎料等）称好重量后，按以下步骤清洗。

第一步，先用磁铁将玻璃原料在制作和运输原料过程中产生并附着在表面的铁屑去除。这些细屑如果不清除干净，将在玻璃升温过程中像海绵一样吸附空气，从而形成气泡。把铁屑去除干净，也可以缩短后面酸洗的反应时间。

第二步，用水清洗玻璃材料表面粘附的泥沙、纸屑等。如果玻璃料上附着了油污，可以先用洗涤剂先清洗一遍，然后再用清水清洗干净。

第三步，进行酸洗。操作者戴上橡胶手套及防护措施，在有通风条件工作间，用调配好的含10％盐酸的水溶液浸泡玻璃料，浸泡4—8小时，中间用搅棒搅动几次。然后取出，用自来水冲洗2—3次，最后用去纯净水冲洗一次，沥水后低温烘干，装入已在电窑内放置好的耐高温模具中。切不可放入金属或塑料容器中，因为坚硬的玻璃会在容器表面刮蹭，形成碎屑。

由于盐酸有较强腐蚀性，要谨慎处理废液。每次处理工作完成后，要用PH试纸测量一下废液的酸碱度。当PH值小于7时，还可以继续使用。再次使用时可在其中加入部分新的洗液。如果PH值大于7，则已呈碱性，需要加入适量酸液予以中和，然后才能处理掉。

（二）干燥模具

以一个尺寸为5cm×5cm×5cm作品为例：

1.作品部分造型完成后，添加尺寸为作品高度1/3的梯形浇铸口，在完全塑造好的且表面打磨光滑的泥模插上竹签（用来做出气孔），然后翻制成耐高温石膏模，随后将泥掏出并清洗粘在石膏模具上的泥块。

2.将模具放入烘箱内进行初步烘干，将烘烤温度设置为60℃，时间设置为24个小时，干燥后将烘箱打开，取出模具。此时有两种方法可以检查模具是否干燥。第一种方法是用手指轻叩模具表面，以听到较为清脆的声音为好。如果声音混浊，则表明模具还未干透，需要再干燥一段时间。第二种方法是用脸部轻贴模具。因为脸部对湿度很敏感，极易感觉出石膏是否干燥。由于耐高温石膏中含有玻璃纤维，用第二种方法时，要及时清洗面部。

3.耐高温石膏模具干燥后，可以将其放入电窑炉内，继续保持干燥及清洁，以便接下来放料。

对于大多数玻璃艺术创作来说，如果石膏模具干燥的程度不够，则在后续的加热过程中，石膏模具中的水分会释放出来，在玻璃中形成微小气泡。

（三）合理设置窑炉温度曲线

窑炉温度曲线包括升温部分、退火部分和降温部分。合理设置温度曲线，可以有效减少和消除玻璃作品中的气泡。

1.设置升温曲线。

升温部分的曲线设置，由于不同的艺术家的经验而有所不同，也因为作品大小、以及窑炉内作品的数量而有所不同。但通常而言，为了把水汽充分地排除出来，避免形成气泡，从常温升至200℃之间的时间就要长一些，而且要缓慢上升。最保险的方式是以每小时5℃～10℃的温度上升。在升温的过程中，窑炉上方的面盖要打开，以方便水汽顺利排出。同时，温度达到200℃时，要保持一段时间。在这个温度点上，液态的水可以完全挥发。

从200℃到达钠钙玻璃软化点550℃之间的上升温度也一定要慢。原因有两个：一是石膏模具中的结晶水，完全挥发排除的温度在500℃～550℃之间，要通过一段时间的保温来有效挥发结晶水。二是在200℃到550℃这个升温过程中，玻璃上吸附的气体会慢慢膨胀，上升，聚小为大，排出玻璃表面。通常要以每小时2℃～5℃的速度缓慢上升。

2.高温熔融时间要短

在800℃～900℃高温时，玻璃分子极其活跃，其间的气态包体容易释放出来，形成气泡。因此，一旦玻璃变成液态后，要立刻迅速降温。这样包体也就不易挥发出来。但需要特别说明的是，如果作品涉及细节部分，则并不适合立刻速降，因为流体状玻璃到各个细节部分需要一定的时间。

3.合理设置退火降温曲线

通常来说，铸造玻璃温度控制曲线的最核心的部分，是退火降温部分而非升温部分，降温部分又以退火点到380℃的下降速度最为关键。

玻璃的退火点，是指把窑炉温度设定在某个点，在这个点上，玻璃经过较长时间缓慢地、均匀地冷却下来，其各部分的温度趋于一致，从而最大限度消除由于玻璃各个部分的温度不同而产生的热应力（因温度不同分子的运动规律不同而产生的力量）。

每个玻璃材料供应商都会提供相应的退火点温度（现在国内使用的铅晶玻璃的退火点为460℃），设置温度曲线前一定要依据退火公式，根据作品的厚度（通常以厚度为依据）计算出退火点保温的时间长短、从退火点降至380℃的时间以及380℃降至常温的时间。一般而言，380℃是玻璃内部分子结构趋稳定的温度。

（1）从退火点降至380℃的计算公式如下：

H1=［（3.82/a²）×60］/3

H为每分钟下降温度（Annealing speed in ℃ per 1 minute ）

A为玻璃的厚度（Glass thickness）

以5cm厚度的玻璃作品降温为例，计算如下：

3.82/5²≈0.15℃/分钟（每分钟下降0.15℃）