Polton kulku ja lasin jäähdytys

Polton kulku

Polton aikana lasin pinnan ja sisäosien välille syntyy helposti lämpötilaeroja. Tavoitteena on pitää ne mahdollisimman pieninä. Tämä on erityisen tärkeää jäähdytysvaiheessa, jotta lasiin ei pääse syntymään liiallisia jännityksiä. Pienissä töissä tämä on suhteellisen helppo toteuttaa, mutta suuremmissa töissä lämpötilaerot tasoittuvat hitaasti.

Lämpötilaeroihin vaikuttaa esimerkiksi

• Lasiesineen koko ja muoto. Lämpötilaeroja syntyy helpommin esineeseen, jossa on ohuita ja paksuja osia, kuin kompaktiin muotoon.
• Lämpötilan muutoksen nopeus. Lämpötilaa voi nostaa ja laskea nopeammin silloin kun esine on pieni ja ohut, isolla esineellä nopeutta on hidastettava.
• Muotti voi edesauttaa lämpötilaerojen syntyä. Muottimateriaalien välillä on suuria eroja: metallimuotit johtavat lämpöä tehokkaasti, kuitumateriaalit ovat tehokkaita eristäjiä ja kipsiseosmuotit ja keraamiset muotit varaavat lämpöä.
• Uuni. Laakean ja matalan lasikappaleen voi kuumentaa nopeammin uunissa, jossa lämpö tulee ylhäältä koko pinnalle. Mikäli lämpö tulee vain sivuilta, lasin reunat lämpenevät ensin. Lämpötilan nousua on hidastettava, jotta myös keskusta lämpenee samaan tahtiin. Vastaavasti pysty muottiinsulatusmuotti kuumenee tasaisemmin silloin, kun lämpö tulee sivulta. Monissa lasiuuneissa vastuksia on sijoitettu uunitilan kaikille kuudelle seinämälle tasaisen lämpötilan aikaansaamiseksi.

Huomioitavaa:

• Poltoissa ei ole yhtä totuutta. Usein sama lopputulos saavutetaan käyttämällä erilaista lämpötilan muutosnopeutta, huippulämpötilaa ja pitoaikaa.
• Työn kuumennus ja erityisesti jäähdytys arvioidaan aina lasin paksuimman kohdan mukaan. Pidennä jäähdytystä kun lasin paksuus vaihtelee voimakkaasti, työ on epäsäännöllisen muotoinen tai siinä on eri paksuisia tai teräviä osia.
• Nyrkkisääntö jäähdytyksessä on laskea kipsiseosmuotin paksuus mukaan lasin paksuuteen.
• Koepoltot ja koekappaleiden jännitysten tarkistaminen esimerkiksi polarisaatiotestillä ovat erittäin suositeltavia!

Kuumennus

Lämpötilaa nostetaan harvoin hyvin nopeasti ja suoraan työlämpötilaan. Kuumennuksessa voi olla useita vaiheita, joissa on eri lämpötilan nousunopeus.

Kuumennuksessa on tärkeää

• estää isojen lasikappaleiden lämpöshokki ja rikkoutuminen,
• estää muottien halkeaminen lämpölaajenemisen vuoksi.
• pitää lämpötila niin tasaisena, että lasin muovautuminen tai sulaminen pysyy yhtenäisenä koko työssä.

Työlämpötila ja pito

Kun poltto saavuttaa työlämpötilan, eli polton huippulämpötilan, sitä pidetään yllä muutamista minuuteista jopa useisiin tunteihin. Pidolla pidolla varmistetaan, että lämpötila ehtii tasaantua kauttaaltaan lasissa ja muotissa, ja saavutetaan haluttu tulos.

Muottiinsulatuksissa tarvitaan aikaa, jotta pehmennyt lasi ehtii painua muotin kaikkiin yksityiskohtiin. Isoissa muottiinsulatuksissa voidaan jopa lisätä lasia tässä vaiheessa, mikäli muotissa ja täyttövarassa ei ole riittävästi lasia.

Lämpötilan lasku ja jäähdytys

Myös lämpötilan lasku tehdään useassa vaiheessa.

Nopea jäähtyminen

Aluksi uunin lämpötila lasketaan mahdollisimman nopeasti työlämpötilasta jäähdytyksen tasauslämpötilaan. Tällä pyritään mm. minimoimaan se, että lasi on pitkään lämpötiloissa, joissa se on herkkä kiteytymään.

Vapaassa laskussa uunin annetaan jäähtyä omaa tahtiaan, uunia ei avata. Jäähtymisnopeus vaihtelee eri materiaaleista valmistetuilla ja erikokoisilla uuneilla. Siihen vaikuttaa myös lasin ja muottien massa.

Tuulettamalla lasketaan lämpötilaa nopeasti. Esimerkiksi kun lämpötaivutettava lasi on taipunut halutulla tavalla, kantta raottamalla tai uunin tuuletusaukkoja avaamalla lasketaan lämpötila niin alas, että muoto ”jähmettyy”. Nopea jäähtyminen voi olla haitallista uunimateriaaleille. 

Jäähdytys

Nopean lämpötilan laskun jälkeen lasi jäähdytetään. Ensin lämpötilaerot tasataan pitämällä lasia sopivassa jäähdytyslämpötilassa (noin 500 °C paikkeilla) riittävän kauan. 

Sen jälkeen lämpötilaa lasketaan hitaasti alempaan jäähdytyslämpötilaan (n. 50 °C edellistä alempana). Tässä vaiheessa lämpötilaero lasin eri osien välillä ei saisi olla suurempi kuin 5°C, jotta pysyvät jännitykset jäävät hyväksyttäviin rajoihin (mm. Bullseye Glass, Magnussonin Om Glas). 

Kun alempi jäähdytyslämpötila on saavutettu, jäähdytys voi jatkua nopeammin. Vaiheen on kuitenkin oltava riittävän hidas, jotta estetään lasin rikkoontuminen lämpöshokin vuoksi.

Lopuksi lasin on hyvä antaa jäähtyä mahdollisimman lähelle huoneenlämpötilaa, jotta vältytään lämpösokilta.

Jäähdytykseen vaikuttaa mm. lasimateriaalin ominaisuudet, työn mitat, asettelu sekä muoto. Ohuelle lasille voi riittää uunin oma jäähtymisvauhti, mutta koon kasvaessa aika pitenee jyrkästi. Kohtuullisenkin kokoisen esineen jäähdytys voi kestää useita päiviä, isojen viikkoja, jopa kuukausia.

Polton ja jäähdytyksen oikea määrittely ei valitettavasti ole yksinkertaista.