Sagging door een ring

Wat is sagging.

Sagging is het in een oven voorzichtig laten zakken van een plaat glas door een gat in een plaat (een “drop ring”) van hittebestendig materiaal. De glasplaat is rondom circa 5 cm groter dan het gat en ligt op de drop ring. Het voorkomt zo dat het glas door de drop ring valt. Het glas zakt door de zwaartekracht naar beneden als het voldoende zacht is. De plaat is hoog boven je ovenbodem opgesteld door er pootjes onder te zetten (afbeelding 1). Door de warmte (Bullseye glas: 600-650 graden) zakt het glas langzaam door het gat en vormt zo een kom of een vaas, afhankelijk hoe diep je het glas laat zakken. 

In feite is het slumpen van glas in een mal ook een sagging; de diepte van de slump / sagging wordt hier beperkt door de zijkanten en bodem van de mal. Als het glas helemaal in de mal gezakt is neemt deze kant van het glas de structuur van het malmateriaal aan. Het glas wordt dan wat mat.

Bij een “echte” sagging zakt het glas dus door een ring en hangt vrij in de lucht. Binnen- en buitenkant van de mal blijven geheel helder! Je bent niet afhankelijk van de vorm van een mal bij het saggen: je kunt oppervlakkig of dieper saggen.

Overigens: de vorm van de opening in de sagging-plaat hoeft niet rond te zijn. Andere vormen, zoals ovaal, zijn mogelijk. Echter, onderstaande berekeningen gaan uit van een cirkelvormige opening.

Er zijn wel enkele zaken die van belang zijn bij het saggen:

1. in een glasoven heb je bovenwarmte van je spiralen. Een vlakke, horizontaal liggende plaat glas wordt dan ook egaal verwarmd. Echter, de warmte in je oven is niet overal gelijk. Warme lucht stijgt op. Het is onder in je oven koeler dan bovenin. Per cm hoogteverschil in je oven stijgt of daalt je temperatuur ongeveer 1 graad Celcius.
2. Als je je glasplaat dicht tegen de gloeispiralen van je oven hebt liggen (bv omdat je oven niet zo hoog is) en je hebt bv maar 2 gloeispiralen, dan wordt je glas daardoor erg ongelijk verwarmd. Beter is het glas dan lager in de oven te zetten voor een egalere verwarming. Er zijn ook ovens waar de gloeispiralen dicht bij elkaar zitten: dan heb je veel minder last van ongelijke verwarming. Zie afbeelding 2.
3. Bij diepe saggings kun je in een oven met alleen bovenwarmte annealingsproblemen krijgen. Hoe lang je ook op je annealtemperatuur blijft, boven- en onderkant van je ge-saggede glas hebben een groot temperatuursverschil! Bij goed annealen mag dit temperatuursverschil maar klein zijn (onderzoek van de Bullseye glass company: minste stress in het glas als de temperatuur midden in het glas en aan de buitenkant van het glas niet meer dan 2 graden verschil heeft).
4. Bij niet te diepe saggings heb je hier minder last van. De warmte straalt nog goed dieper in de ring en de temperatuur zakt nog maar weinig. Reken dat je bij een oven met bovenwarmte maximaal ongeveer 2/3 x de doorsnede van je gat kunt zakken. Is de diameter van je gat bv 30 cm in doorsnede, dan mag je sagging 2/3 x 30 cm = 20 cm diep worden (afbeelding 3-A).
5. wil je dieper saggen, dan is een oven met zijwarmte aan te bevelen (bijvoorbeeld een keramiek-oven). Hoewel in de eerste fase van het saggen de bovenplaat nu ongelijk verwarmd wordt (meer aan de zijkanten, minder in het midden), is dit minder van belang dan de zijwarmte die nu gelijkmatig op het uitgezakte deel van de sagging afstraalt. Bij dit type oven kun je ongeveer net zo diep saggen als de diameter van je gat is. Is het gat bv 30 cm in doorsnede, dan kan je sagging ook ongeveer 30 cm diep worden (afbeelding 3-B).

Bedenk steeds wat de warmte met je glas doet. Bij alleen bovenwarmte blijft het glas op de rand van je plaat, én op de plaats waar het glas naar binnen zakt, het warmst. Daar is het glas dus ook het meest zacht. Het gewicht van het middelste glas trekt aan de randen van het glas rond het gat. Naarmate het zakkende glas daalt koelt het wat af en is dus minder zacht. Daardoor zal bij de uiteindelijke sagging het glas aan de randen dun zijn ten opzichte van de rest van de sagging! (afbeelding 4)

Bij een sagging in een oven met zijwarmte zal het glas meer gelijk van dikte zijn. Ga er van uit dat je wanddikte van je sagging overal tenminste 3 à 4 mm moet zijn voor voldoende stevigheid.

 

De vraag waar wij in ons atelier tegenaan liepen was: hoe dik moet je glasplaat nu zijn bij een bepaalde omvang van je gat in je saggingplaat en bij een bepaalde diepte die je wilt saggen, rekening houdend met een glasdikte van je gesaggede object van minimaal 4 mm. Uiteindelijk bepaalt de hoeveelheid glas dat op het gat in je saggingplaat ligt de hoeveelheid glas die in je gesaggede object gaat zitten (en dus de wanddikte in combinatie met de diepte van je sagging).

Rekenen!

Ook als glaskunstenaar ontkom je soms niet aan rekenen.

We onderscheiden twee situaties voor onze berekeningen:

1. de sagging is niet diep en heeft de vorm van een kom, oftewel het heeft de vorm van een bol-kop (afbeelding 5-A);
2. de sagging is dieper en heeft de vorm van een afgeknotte kegel of een kegel (afbeelding 5-B).

In beide gevallen gaan we eerst de oppervlakte van zijwand van het kommetje of de vaas berekenen. Ik geef hiervoor kant-en-klare formules; de afleidingen hiervan vindt u op internet op diverse sites. Als we het oppervlak van de wand van kom of vaas weten, dan kunnen we de benodigde hoeveelheid glas bepalen door het oppervlak te vermenigvuldigen met de gewenste dikte van het glas. We weten dat deze hoeveelheid glas (het volume) alleen geleverd wordt door het stuk glasplaat dat eerst op het gat van de saggingring lag. We kunnen gemakkelijk het oppervlak van dit stuk glas berekenen. Als we nu de gevonden hoeveelheid benodigd glas (het volume) delen door het oppervlakte van de glasplaat boven het gat, dan vinden we de benodigde dikte van de glasplaat!

 

U vindt HIER een eenvoudig Excel-programmaatje om, uitgaande van uw wensen voor een vaas, de dikte van de benodigde basis-glasplaat te berekenen.

Ad 1

De formule voor :

• oppervlakte van het deel van de glasplaat dat boven het gat ligt van de saggingplaat      opp = π . r ²  waarbij  π het getal 3,14 voorstelt, en r de straal is van het cirkelvormige gat (N.B. de straal is de helft van de diameter van het gat), oftewel:    opp = 3,14 x r x r.
• oppervlakte (O) van het gevormde glaskommetje (bolkop), waarbij r de straal van het kommetje is (en vrijwel gelijk aan de straal van het gat in de saggingplaat) en h diepte van het kommetje is:  O =  π. (r ² + h ²).

Stel:

• gat in de saggingplaat heeft straal van 15 cm (dwz de doorsnede is 2 x 15 = 30 cm);
• dus ook: open kant van het kommetje heeft straal r van 15 cm;
• hoogte van het kommetje is 10 cm
• gewenste glasdikte van het kommetje is 4 mm, oftewel 0,4 cm.

Dan geldt:

• het oppervlak O van het kommetje is: O = 3,14 x (15 ²  x 10 ²)  cm ²  =  ca. 1020 cm ²
• het volume van dit oppervlak bij 4 mm dikte is 1020 x 0,4 cm ³ = 408 cm ³

Als het glas nog niet gesagged is, is het oppervlak van de glasplaat boven het sagginggat 3,14 x 15 ² = 706 cm ².

Het volume van het glas van het kommetje komt uitsluitend van het glas boven het gat. Dat betekent dat de dikte van het glas is: 408 cm ³ / 706 cm ² = 0,578 cm, oftewel ca 0,6 cm, oftewel ca 6 mm !!

Je zult dus een glasplaat moeten toepassen ter grootte van je sagging-plaat die 6 mm dik is. Maak je saggingplaat altijd circa 5 cm aan alle kanten groter dan je sagginggat in je plaat. Als je een sagging-gat hebt van bijvoorbeeld 30 cm doorsnede (zie ons voorbeeld), dan is het verstandig een sagging-plaat te nemen van 40 x 40 cm en de glasplaat ook van deze afmeting.

Ad 2

De oppervlakte (O) van de gevormde vaas (afgeknotte kegel) bestaat uit het oppervlak van de “wanden” van de vaas, plus (eventueel) het oppervlak van het “voetje” van de vaas waar deze op kan staan. Zit er geen echt voetje aan de vaas, dan kun je de vaas benaderen door een gewone kegel (dus niet afgeknot). Zie afbeelding 6.

De formule voor :

• de oppervlakte van het deel van de glasplaat dat boven het gat ligt van de saggingplaat      opp = π x b ²  waarbij  π het getal 3,14 voorstelt, en b de straal is van het cirkelvormige gat (N.B. de straal is de helft van de diameter van het gat), oftewel:    opp = 3,14 x b x b;
• de oppervlakte van de zijwanden van de vaas is  O1 = π x ( a + b ) x √((a-b)² + h ²). Hierin is a de straal van het voetje van de vaas, b is de straal van bovenste opening van de vaas (die gelijk is aan de straal van het gat in je sagging-plaat), en h is de hoogte van de vaas;
• de oppervlakte van het voetje van de vaas is O2 = π x a ²;
• de totale oppervlakte van de vaas is O1 + O2.

 

Stel:

• gat in de saggingplaat heeft straal van 12 cm (dwz de doorsnede is 2 x 12 = 24 cm);
• dus ook: open kant van de vaas heeft straal r van 12 cm, dus b = 12 cm;
• hoogte van de vaas is 30 cm, dus h = 30 cm;
• we willen een voetje aan de vaas van 5 cm breed (de straal is dan 2,5 cm), dus a = 2,5 cm;
• gewenste glasdikte van de vaas is 5 mm, oftewel 0,5 cm.

Dan geldt:

• het oppervlak van de wanden van de vaas is: O1 = 3,14 x ( 2,5 + 12 ) x √ ( ( 2,5 – 12) ² + 30 ²)  cm ²  =  ca. 1434 cm ²;
• het oppervlak van het voetje van de vaas is: O2 = 3,14 x 2,5 ² = ca. 20 cm ²;
• de totale oppervlakte van de vaas is O1 + O2 = 1434 + 19,6 cm ² = 1454 cm ²;
• het volume van dit oppervlak bij 5 mm dikte is 1454 x 0,5 cm ³ = 727 cm ³.

Als het glas nog niet gesagged is, is het oppervlak van de glasplaat boven het sagginggat 3,14 x 12 ² = ca. 452 cm ².

Het volume van het glas van het kommetje komt uitsluitend van het glas boven het gat. Dat betekent dat de dikte van het glas is: 727 cm ³ / 452 cm ² = ca. 1,6 cm !!

Je zult dus een glasplaat moeten toepassen ter grootte van je sagging-plaat die 1,6 cm dik is. Maak je saggingplaat altijd circa 5 cm aan alle kanten groter dan je sagging-gat in je plaat. Als je een sagging-gat hebt van bijvoorbeeld 24 cm doorsnede (zie ons voorbeeld), dan is het verstandig een sagging-plaat te nemen van 34 x 34 cm en de glasplaat ook van deze afmeting.

Tenslotte

Leg tussen je glasplaat en je sagging-plaat altijd een scheidingsmiddel om te voorkomen dat je glas vastkleeft aan je saggingplaat. Wij leggen het glas op keramisch vilt van 3 mm, waarin we een gat hebben geknipt dat nét iets kleiner is dan de diameter van het gat in de saggingplaat. Het vilt steekt dus iets over het gat in de plaat heen.

Begin altijd met het langzaam opwarmen van je glasplaat. Omdat deze in het algemeen dik is, vraagt dit om eenzelfde opwarmsnelheid als wanneer je glas van deze dikte aan het afkoelen bent. Zie hiervoor het artikel: “Annealing thick slabs” op de website van Bullseye. Zorg verder dat je goed zicht hebt op je sagging, hetzij via een kijkgat (zaklantaarn!) of door even de oven open te doen. Dit is essentieel bij het saggen: kijken wat er gebeurt! Bedenk dat als je oven (c.q. je glas) heter is dan zo’n 550 graden (hou voor de zekerheid 600 graden aan), glas niet meer kan knappen. Je kunt bij hogere temperaturen dus gerust je oven even heel kort open doen om te kijken. Pas echter op: een geopende oven is heet! Draag liefst katoenen kleding ivm brand- of smeltgevaar, vooral van kleding van kunststofgarens. Houdt afstand van je geopende oven.

Houdt vervolgens het glas gedurende een uur of twee op 600 graden; de glasplaat wordt nu door en door 600 graden. Dit is de beginfase van je sagging: een glasplaat met in- en buiten het glas eenzelfde temperatuur.

Afhankelijk van de dikte van je glasplaat en de daarin gebruikte kleuren zal je glas bij het iets verhogen van de temperatuur heel langzaam gaan zakken. Wij hogen, zolang het glas nog niet zakt na 15 minuten, iedere keer de temperatuur op met 10 graden en wachten weer een kwartier. Op een gegeven moment zie je het glas zakken. Bij ovens met zijwarmte (keramiek-ovens of glasovens met zowel boven- als zijwarmte) zal dit zakken bij deze temperatuur wel doorgaan. Je hebt nu goede controle over het zak-proces. Bij ovens met alleen bovenwarmte zal het glas op een gegeven moment niet verder willen zakken, omdat het lager in de oven iets koeler is. Dan helpt alleen het verhogen van de temperatuur, weer met 10 graden.

Kijk regelmatig in je oven. Is het glas aan het zakken, kijk dan om de 5 à 10 minuten. Omdat het zakkende glas steeds meer trekt aan het glas aan de bovenrand, zal het glas hier dunner worden. En dunner glas laat het eraan hangende glas nog sneller zakken ………. het kan dus opeens heel snel gaan. Het is dan beter óf de temperatuur iets lager te zetten, óf door even je oven open te doen.

Is het glas voldoende gezakt, dan open je weer even de oven tot de oventemperatuur zo’n 10 – 20 graden is gezakt. Het glas zelf is dan nog niet zoveel afgekoeld, maar voldoende om “stijver” te worden en niet verder te zakken. Dit noemen we het bevriezen van het proces. Denk er overigens aan dat glasovens snel afkoelen (en dus het glas bevriezen), maar dat keramiekovens (door hun stenen in de wand) wel eerst zakken in temperatuur, maar dan toch weer (doordat de stenen hun warmte afgeven) in temperatuur stijgen. Je moet dan nogmaals je oven openen om af te koelen.

Hierna anneal je je glas, rekening houdend met de dikte en grootte en vorm van je glas.

 

Het verwijderen van de “kraag” van de kom of vaas kan op verschillende manieren. Je kunt hem er af snijden (aan de binnenkant snijden, stukje voor stukje een kerf zetten met je glassnijder en snij-olie, en de kerf iets van boven beginnen en ook weer naar boven laten eindigen. Daarna door voorzichtig tikken de kraag losmaken. Je kunt echter ook de kraag door zagen er af halen. Wij doen dat met onze grote glaszaag, maar je kunt ook rondom met een diamant-zaagblaadje op een Dremel rondom eerst een dunne zaagsnede maken, en dan steeds dieper zagen tot de kraag er af is.

 

Succes!

P.S. Vragen, opmerkingen: welkom via het reactieformulier hieronder 🙂