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輯八/ 關於玻璃窯爐

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關於玻璃窯爐要製作出晶亮剔透的玻璃,原料的燒融是一大關鍵

承載了熔融原料及生產作業的靈魂角色,即是「玻璃窯爐」

在傳統生產線中,玻璃窯爐分成了「八卦爐」(又稱八卦窯或圓爐)及「池爐」(又稱方爐)現今的玻璃創作工作室及小型產線,則多以「電窯」生產為主。

 

紅琉璃的窯口工藝,八卦窯是主角

早期的八卦窯爐以燃燒煤炭為主,現如今皆改以重油做為燃燒媒介。

八卦窯的設計,來源自早期台灣傳產黃金年代時期市場的大量需求,

以人工最大量化值作為窯爐設計重點。

傳統的八卦爐內可放置6~10個坩鍋,而多數爐體採用8個坩堝是較符合燃燒效益值的配比,每個坩鍋依照生產需求能配置不同的玻璃色料,產線上師傅們依照生產工序分配,從坩鍋內撈取、下料後經由不同的工法(壓、吹製)完成產品成型。

 

而麥芽糖般的熔融玻璃膏從何而來?

當配料師將粉狀的玻璃矽砂(70%)及助溶、澄清、金屬氧化物配置完成後注入到千度高溫窯爐中的坩鍋裡熔解,經過12小時的完全燃燒後,才能變成玻璃膏的狀態。

八卦爐內配置的坩堝可依不同工法組合排序成多條產線進行生產。

台灣傳統產業的老闆對產能及生產效益的掌控能力極高,一個窯爐能負荷多條產線同時生產,早期台灣的燈罩王國美名也因此而來。

 

 

 

現今僅存的八卦窯屈指可數,全台灣僅存不到3座,實屬珍貴!更遑論能夠在八卦窯操作生產的玻璃技師更是寥寥無幾!

 

而玻璃工業大廠如台玻、華夏,以量產效益化為生產指標,廠內的生產線以池爐生產為主

不同於八卦窯的手工撈料,池爐(如附圖)供以自動化下料方式生產,原料爐的燃燒給料可以連續24小時運作不停歇。因生產特性的關係,相對在池爐生產的一次性產量龐大,一般最低量是從幾萬件算起。

 

走在設計工藝及文創起飛的時代,台灣亦有多間玻璃工作室林立。為符合工藝創作特性,工作室多以電窯創作為主,規模雖較小巧,但工作規模相對簡單。

 

綜合來看八卦窯手工生產、池爐自動化生產及電窯創作型生產三大生產基底,

八卦窯的窯口生產工藝能達成基礎量產規模、造型彈性較高且玻璃色料效果可混搭;池爐自動化生產整體來說效益高、產量多、單價低的量化產品需求,但產品會受限;電窯作為最彈性的生產方式,既能創作亦能小量產出,玻璃效果豐富外工藝價值亦較高。

玻璃窯爐是玻璃生產要成立最基本的需求設備,隨著產業的推進及市場的趨勢,玻璃窯爐也一路演進至今。

傳統八卦窯(圓爐)

第一張為池爐(方爐)、後兩張為電爐

電熔爐圖片來源 :
https://baike.baidu.com/item/%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%94%B5%E7%86%94%E7%82%89/4204576
http://www.cjfglass.com/news_view.asp?id=199
https://www.elleshow.com/kilns-for-arts-crafts/glass-melting-furnace-2/

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輯七/吹小泡

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玻璃是一種在高溫中塑造成形的材質,對製作者的手感精準度要求極高,要做得好玻璃,扎實的基本功非常重要。

 

玻璃製品成形前,用鐵桿深入窯爐中捲挑起稠如麥芽糖的玻璃膏,然後一邊轉動鐵桿一邊對著鐵桿一端微微吹氣,讓前端的玻璃膏慢慢形成一顆小小的球,這顆小小的球即是業界慣稱的玻璃小泡


小泡是手工模吹玻璃的第一道工序,看似簡單,卻是產品成型最主要的關鍵,光是捲挑料就需要深厚功力與經驗,除了依照產品成形大小需求來判斷吹小泡時需要挑起多少玻璃膏,捲挑料時也要注意玻璃膏的均勻及圓潤度更是製作玻璃重點基底的一部分。

 

 

 

 

把玻璃膏挑出後緊接著就是口吹小泡的動作,這個動作的時間掌握度仰賴經驗判斷,玻璃膏在離開高溫的坩鍋後會慢慢降溫,顏色從紅轉為黃,在轉為黃色前必須將小泡吹製完成,否則玻璃變硬後胚體溫度下降吹出來的小泡無法達成要求,因此吹製的節奏也必須抓得精確。

 

看似一道小小的前置作業,卻大大的影響到成品的品質與精緻度,在高溫工作的環境中,不由得佩服每一位玻璃工匠,帶著汗水與時間所積累的技藝,產出一件件平凡卻有溫度的玻璃。

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輯六/火拋光

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走進玻璃工廠總被通紅的火光所吸引,一道道的火焰落在玻璃胚體如同在臉上化妝般,將表面的紋路修飾勻稱光潔。

 

玻璃製品在初始成形出模後,基於模具組成拆合結構條件下和成形工序誤差使得玻璃表面會有些許表紋、波紋、模線等手工製作時留下來的痕跡,這些都是可以應用(冷、熱)後加工來使其消除,讓表面呈現圓潤、平整、透亮,量化生產上常見的就是-火拋光

利用1300度的高溫火焰對玻璃的表面進行軟化,高壓火力對於胚體的衝擊能拋除玻璃表面的不平整及紋路,小小的一道工序很靠這些經驗豐富的師傅們去控制火焰大小及滯留的時間。

要讓玻璃表面微融化而不影響主體變形,火焰接觸面需不斷移位,避免單點受熱過度而變形,同時使玻璃主體也保持溫度均衡,避免退火製程中晶體結構不良產生碎裂(下圖1),以上所談及的操作過程都需依靠工匠師長時間的功力累積,才能讓產品量化時穩定、流暢,保有高效率產值。

 

 

看似簡單的一個動作流程,卻影響到了玻璃製品的完整性及堅固性,而這些全是經由每天守在窯爐旁的師傅們,在高溫灼眼的工作環境下一點一滴所練就出來,他們就像玻璃的化妝師,讓玻璃更清透晶亮。


附:
a. 火拋光製程上,受熱主體需有一定厚度,才適宜操作。
b.水晶玻璃與鈉鈣玻璃因材質受熱軟化點不同,故火槍火嘴出火孔數(或直徑)也不同
c.手工玻璃製作常態應用火拋光工序的是機壓製玻璃,特殊品質要求的吹製、機吹製產品也可運用此工序。

d.自動量產線上,火拋光製程是由專用全自動火拋機組做工序處理。

自動火拋機組

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輯五/氣泡

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玻璃氣泡在工藝創作過程中,被形容為「玻璃的呼吸」,

而量化生產過程為了維持產品的一致性,勢必要控制氣泡範圍

掌握氣泡的形成,就如同掌握呼吸的節奏一般,

透過反覆的操作熟稔,工匠們必須要能夠控制多寡、規範大小。

 

玻璃製程中氣泡之生成

固定型

a 多數規律排列形氣泡-(圖一)

吹桿底料玻璃膏經由網點式副模夾壓後在表面呈現規律式的凹陷,再二次捲取主料時,因表層料把凹陷處空氣裹覆即形成。

 

b 單一擴吹形氣泡-(圖二)

扎實料型玻璃膏靠藉手工製具在底部擠推出一凹孔,再由技匠取一含水材質細桿(例:濕報紙包裹木棍)二次(或數次)搓推入孔,經由水氣釋壓將高溫熔融推擴即形成。

 

隨機型

a 多數大小不一自然形氣泡-(圖一)

將高溫手塑定形球狀玻璃實體架置在定位上,360度滾動旋動,並用鼓風機定向直吹,玻璃快速降溫時,會使玻璃膏中氣體的溶解度發生變化,進而釋放出氣體,此時球體表層受風壓硬化,會讓氣體鎖於玻璃內而形成大小不一的氣泡
 

b 單一或多數壓搓形氣泡-(圖二)

技匠在高溫手塑自然或定形玻璃實體上以細尖桿(鐵材)搓壓凹孔後,再二次捲取層料時凹孔處空氣被包覆而形成。

 

 

c. 量多且大小不一雜併形氣泡-(圖一)

將含水量高的白蘿蔔(或高壓氣槍)置入高溫熔融玻璃膏內,經由水氣蒸爆或空氣衝壓滾翻玻璃溶液而形成。
 

d. 多數且大小不一分佈形氣泡-(圖二)

玻璃料體經由層次滾沾媒介粉沫(氣泡粉)而形成。

 

 

製程產生型

a.色料玻璃原料在溶解過程中甚至在溶解完成後若有溫差的變化也會導致氣體溶解度的改變而有氣泡的產生

b.脫臘工法製作的琉璃除了因熟料塊堆疊熔燒流動而產生的氣泡之外,做為溶解基底的高溫石膏模具由於材料密度組成結構也會使玻璃在流動中產生氣泡

 

玻璃氣泡之生成依照產品、作品的需求,

以及生產的安排規劃,可有亦可無!

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輯四/料圈

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鐵桿深入坩鍋中,一挑一捲的取料動作在起料離開料液面時尾料玻璃膏會順滑回滴。

 

玻璃膏包住了空氣便會產生氣泡,使得製作出來的玻璃製品有了氣泡瑕疵。

 

坩堝窯在熔融的玻璃膏上放置一個由耐火泥製成的「料圈」,供予師傅將捲起的收尾料順勢滑落於料圈外,確保每次挑捲後料液面無氣泡,並適時做液面刮除(氣泡、雜污..)工序,保持料圈內都是乾淨沒有氣泡、雜質的玻璃膏。

 

 

料圈的尺寸也隨著坩鍋的大小各有不同,

每個料圈也都會隨著一鍋料的用盡而拋棄,

一個料圈的功臣身退,就代表了數個作品的剔透登場。

 

氣泡產生原因:

-原料溶解澄清製程未完成

-異物(鐵材......)溶入

-技師操作不良

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輯三/下料
 

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鐵桿深入火紅坩鍋中挑起,轉身在鐵青的模具內落下!

短短不到5秒鐘的熟練動作,背後是歷經三四十年的扎實功夫。

 

手工挑料不同於機器下料,能交由機器控制火紅玻璃膏的重量,為了保持商品的穩定品質,只能憑藉著師傅們的經驗、手感,在一次次的起落間掌握著取料的重量。

 

師傅從取料口捲取料後,左右翻覆整料確保玻璃膏在"料頭“上保持均勻的形狀,於適當的料溫下落入模具。

挑戰才剛開始!

呈現流體的玻璃膏,落入模具時,不能碰觸到模具的邊緣,只能準確地朝中心落下,讓塊料置中在模具內,因為這些細微的偏差都會導致成形時產生折痕、和氣泡等瑕疵。越小件的作品,難度就越高。

 

同時在模具口另一位師傅,手持剪刀 精準地將落進模具的玻璃膏剪斷,確保每一次落下的重量一致。

無法用手感受到玻璃膏的重量,剪料師傅只能憑藉著眼睛判斷下料的量、速度。

兩位師傅在起落間建立起屬於職人的默契與節奏。

 

附:料頭

依取料量塑製大小不同規格呈橢長形狀套固於取料桿前端的高溫耐火泥材。

 

下料

白色橢圓狀為料頭(高溫耐火泥材),

而旁邊被綠色玻璃膏包裹著的為使用完的料頭冷卻後的模樣。

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輯二/窯口

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傳統八卦窯(圓爐)的窯口又稱為甕口,

每一個窯口對應了一個坩鍋,坩鍋盛裝著燒融的玻璃膏,

我們透過窯口將鐵桿伸入坩鍋內取料、加料。

 

坩鍋的中心溫度可以高達到1000度~1100度,

生產時即便在窯口的位置也有700-800度的高溫,

師傅們就在距離窯口僅僅一米左右的距離下舞動著手中的鐵桿,

耐著高溫、保持著專注力,憑藉手感經驗一次又一次捲取麥芽糖狀的高溫融製,

作出一個個精采的作品。

 

 

 

 

傳統窯口玻璃廠有著一定的生產規律(進料、溶料、澄清約10-12hr),

每每到了傍晚時段,坩鍋中的玻璃膏減少甚至用盡,就會添加新的料進到坩鍋中,

 

這時候熱能不如早上容易保存、開始散失,中心溫度會開始下降,

導致玻璃膏變稠變硬,我們會用耐火磚將窯口半遮,幫助熱量減少散失,

確保中心溫度能夠繼續保持、玻璃膏的軟硬度維持,

這樣才能讓每件作品保持相同的品質。

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輯一/ 一顆鐵碗

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台灣,曾有燈飾王國的美稱,在80年代照亮了世界各地無數個家庭。

 

按下開關,光線透過各式的玻璃燈罩撒落,為空間帶出輝映的情調。

一顆顆的玻璃燈飾除了顏色與造型的光彩奪目,最重要的是燈光打下整個光線能夠均勻照亮,如果燈罩有一處薄厚不均,不僅影響燈飾本身的美感,更影響了光線在空間裡的平衡。

 

玻璃燈罩在吹型前,為了讓玻璃360度勻稱,會將熔融的玻璃料置放到鐵碗中做「滾料」的動作,這個動作考驗了玻璃技師的手感、反應以及平衡重心的敏捷度,也是這樣一個動作,讓每盞燈能散發出均勻的光澤。

 

要讓燈罩厚薄均衡,在玻璃吹製時有一個不可或缺的功臣— 鐵碗。

 

 

 

鐵碗_

由鑄鋼材質製作而成,非常厚重,也因此讓玻璃膏滾動時還能夠保持穩固,附加流水讓高溫熔融料體和鐵材間留有間隙保持平滑輔助滾料,是玻璃製作獨有的輔具

 

鐵碗使用壽命至少30年,過程中裂了就車,車了又裂,直到它的厚度漸漸消瘦才會淘汰;每個鐵碗平均一年製作出60萬個玻璃燈罩,30年來點亮了1,800萬盞燈。

 

附:

滾料_

非勻稱料體透過360旋轉並施以壓、擠、推動作將料體依商品造型滾塑成入模前置雛形的工法

如_玻璃杯底厚實杯身輕薄、燈罩厚薄勻稱..等