Способ производства многослойного стекла

 

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве многослойных стекол для остекления транспортных средств. Сущность изобретения: пакетированию подвергают стекла, внутренние поверхности которых металлизованы включениями металла и его окиси, предпочтительно алюминия и его окиси. Включения частиц алюминия располагают хаотично или упорядочено, а вжигание частиц ведут одновременно с молиированием. 1 табл.

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве многослойного остекления транспортных средств, конкретно изобретение касается производства многослойных стекол с металлизированными внутренними поверхностями.

Известно многослойное стекло, в котором одна пластина стекла с внутренней стороны покрыта тонкой металлической пленкой и по периметру расположены прокладка и уплотнитель.

Недостатком известной технологии является низкая механическая прочность подобного пакета, связанная с наличием металлической прослойки.

В связи с повышенной адгезией металла и пленки в пакете концентрируются высокие напряжения, которые при ударном воздействии вызывают разрушение стекла.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ производства многослойного стекла путем моллирования стекол, пакетирования их с разделительной пленкой, подпрессовки и окончательного склеивания прессованием.

Недостатком подобных стекол, используемых в производстве триплекса, является низкая механическая прочность пакета.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования механической прочности многослойного стекла.

Достижению поставленной цели способствует также то, что пакетированию подвергают стекла, внутренние поверхности которых металлизованы хаотично или упорядочено.

Отличием предлагаемого изобретения является то, что многослойное стекло комплектуют из стекол, внутренние поверхности которых снабжены включениями металла и его окиси. Это обеспечивает повышение механической прочности пакетов ввиду возможности выхода на оптимальную адгезию стекла и пленки за счет выбора наиболее эффективной интенсивности размещения металлизованных включений.

Сущность способа состоит в следующем.

В данном способе металлизацию поверхностей стекла, обращенных в пакете друг к другу, производят вжиганием во время моллирования стекла. При этом для получения требуемой интенсивности размещения включений металла на стекло перед моллированием напыляют дисперсные частицы металла, например алюминия, и его окиси. Интенсивность размещения частиц может регулироваться при хаотичном распылении давлением воздушного потока, осуществляющего распыление. При упорядоченном размещении частиц в процессе напыления часть поверхности стекла прикрывают трафаретом. Частицы металла при этом могут быть размещены, например, в виде продольных полос.

При нагреве до температуры моллирования (до 800^oC) каждая частица металла в зависимости от размеров или окисляется полностью, разлагаясь на более мелкие окисные включения, или окисляется частично, оплавляясь при этом. По поверхности оплавленные частицы активно окисляются, уменьшаясь в размерах. Этот процесс, т.е. уменьшение размеров, происходит с полностью окисленными частицами, которые дробятся на супермелкие частицы размерами около 1 мкм и менее. Наиболее важно здесь то, что, разлагаясь, одновременно частицы прочно соединяются со стеклом, образуя в ряде случаев характерную для диффузии промежуточную стеклометаллическую область. Описанные процессы характерны для вжигания металла в стекло. В данном случае металлизация стекла происходит методом вжигания частиц металла в поверхность стекла, при этом каждая частица вжигается индивидуально, обеспечивая собственное прикрепление к стеклу. Индивидуализации частиц при нагреве и превращению их во включения металла способствует то, что при оплавлении наиболее крупных они под действием сил поверхностного натяжения оконтуриваются в мельчайшие капельки, окруженные окисными вкраплениями.

В результате после моллирования получают пакет, внутренние поверхности стекла в котором имеют металлические включения в виде отдельных пятен и более мелкие окисные вкрапления в виде точек вокруг чистого металла. Сочетание пятен и точек (чистого металла и окиси) носит обычно хаотичный характер и регулированию не подлежит, так как не оказывает существенного влияния на свойства получаемого многослойного стекла. Кроме того, весьма существенным является то, что перед моллированием распыляемый порошок металла уже содержит окись, которая является продуктом реакции металла с кислородом воздуха. Значительное количество окиси получают при осуществлении вжигания металла за счет его выгорания. Следует заметить, что прочному соединению со стеклом подвергаются лишь те частицы окиси, которые являются продуктом термического разложения чистого металла. За время окисления таких частиц металл до полного выгорания успевает частично диффундировать в стекло, обеспечив прочное их прикрепление к стеклу. Частицы окиси, не реагирующие со стеклом и не имеющие прочного с ним соединения, после моллирования преимущественно теряются. Последнее не означает, что стекло не содержит частиц окиси. Ввиду того, что процесс уменьшения размеров чистого металла осуществляется с образованием новых частиц окиси, которая при данной температуре не выгорает, то стекло для триплекса содержит частицы металла и окиси применительно к алюминию в соотношении 1:5-10.

Характерно, что каждое включение в покрытии размещено обособленно с другим. Кроме того, подобное покрытие, в соответствии со способом, содержится на обоих листах, составляющих пакет. Совершенно очевидно, что размещение включений на двух поверхностях пакета более предпочтительно, так как в этом случае выравнивается адгезия по сторонам пленки, которая в этих условиях менее напряжена, чем при односторонней металлизации. Кроме того, двусторонняя металлизация включениями металла и его окиси создает дополнительный рычаг управления адгезией стекла и пленки. В частности, таким путем возможно снижение величины адгезии системы стекло-пленка для получения низконапряженных стекол повышенной ударопрочности.

В системе стекло-металл-пленка большое значение имеет металл. Критерием для подбора металла как материала включений является его способность к окислению при температуре моллирования с образованием окисной пленки по поверхности расплава. Это означает, что металл, во-первых, должен иметь температуру плавления ниже температуры моллирования стекла (660-680^oC по стеклу). Во-вторых, это должен быть легкоокисляемый металл, уменьшающийся в своих размерах при выгорании, но не оставляющий следов при температуре деформации стекла. Видимо, критерием для выбора металла по температуре плавления является точка в 660^oC, выше которой металл может оставлять следы на поверхности стекла, т.е. деформировать ее. В отношении процесса окисления следует заметить, что металл не должен быстро выгорать, как это происходит, например с мелкодисперсным железом, медью и т. д., которые при 660-680^oС практически мгновенно выгорают. Выгорание металла должно осуществляться длительное время (15-20 мин), в течение которых часть включений должна прочно соединяться со стеклом и уменьшиться в первоначальных размерах, что очень существенно, так как именно поэтому они становятся незаметными для человеческого глаза.

Весьма важным представляется также условие, при котором включения не должны резко контрастировать с элементами многослойного стекла по цвету. Так, например, в связи с этим невозможно применение для данной технологии магния, который при окислении дает соединение черного цвета, резко выделяющееся в многослойном стекле. Исключено также применение металлов, которые в дисперсном состоянии способны окрашивать пленку при температурном внедрении в нее, что происходит, например, при использовании тонкодисперсной бронзы. По другим показателям данные металлы и сплавы могут отвечать предъявляемым требованиям, однако использованы для осуществления способа по одному из собственных свойств не могут. В связи с этим, на примере в основном алюминия и его окиси, выявлено, что наиболее предпочтительно использовать для включения металлы, которые имеют вид мельчайших блестящих вкраплений, а окись имеет вид мельчайших точек серого цвета, растворяющихся в пленке практически без следов.

Исходя из предъявленных требований, в качестве материала для включений могут быть преимущественно использованы, кроме алюминия, кадмий, цинк, олово, свинец.

П р и м е р. Для пакетирования используют стекла, металлизованные включениями алюминия и его окиси в процессе моллирования. Перед моллированием на обе поверхности стекол, составляющих пакет, напыляют определенное количество алюминиевой пудры, причем интенсивность размещения частиц металла и окиси регулируют давлением распыляющего смесь воздушного потока. Затем стекла попарно нагревают в печи моллирования с зонами нагрева с температурой 420-800^oC. Температурный избыток, который может отрицательно повлиять на качество стекла, при нагреве компенсируется уменьшенным временем пребывания стекла в подобной зоне. Максимально собственно стекло прогревается до 680^oC.

В процессе нагрева и моллирования производят вжигание частиц алюминия в поверхности стекла, составляющие стороны пакета, обращенные друг к другу.

В результате получают пакеты, внутренние поверхности которых металлизованы вжиганием отдельных включений алюминия и его окиси, прочно соединенных со стеклом. Включения металла размещены с частотой примерно одна на 1 мм², включения окиси распределены вокруг включений металла в соотношении 1: 5-10. Размеры включений металла равны в среднем 1˙ 1-10 мкм, включения окиси имеют более мелкие размеры (около 1 мкм и менее). После этого в пакет стекла помещают пленку и направляют на подпрессовку в календрах и окончательное склеивание прессованием в газовом автоклаве. Данные операции производят с поддержанием технологического режима, характерного для производства многослойного стекла обычной конструкции.

По окончанию прессования получают многослойное стекло, обладающее по сравнению с обычным следующими свойствами: (см. табл.) Снижение светопропускания обусловлено начислением металлических включений, обладающих несомненным светоотражающим эффектом. Однако в данном случае снижение светопропускания не выходит за пределы требований, предъявляемых к обычному стеклу, а величина его значительно превосходит светопропускание окрашенных в массе теплоотражающих стекол и стекол с комбинированными свето- и теплоотражающими свойствами, наличие которых обеспечивается нанесением на стекло нескольких сплошных слоев металла вакуумным методом.

Кроме того, испытания показали повышение механической прочности стекла, металлизованного согласно данной технологии. Так, например, из испытаний следует, что 26 образцов из 30, подвергнутых удару шаром массой 2260 г, падающим с высоты 4 м, не были пробиты вообще, а у остальных 4 образцов шар удерживался на поверхности в течение более 5 с, что отвечает требованиям ГОСТа. Преобладающая часть образцов не была пробита, что свидетельствует о повышенной механической прочности стекла, металлизованного включениями металла. Характерно, что разница в механической прочности у образцов, подвергнутых испытаниям, объясняется разным содержанием металлизованных включений. Подобный разброс в значениях прочности прямо указывает на возможность регулирования этого показателя у многослойных стекол, чего не обеспечивает ни одна из известных технологий.

Остальные показатели многослойного стекла, металлизованного в соответствии с данной технологией, не отличаются существенно от показателей обычного стекла.

Использование многослойного стекла, выполненного в соответствии с данной технологией, позволяет упорядочить параметр, который ранее не был подвержен управляющему воздействию. Таким параметром является механическая прочность пакетов многослойного стекла, а управляющим воздействием в данном случае является степень металлизации стекол, составляющих пакет, окисно-металлическими включениями. Об этом убедительно свидетельствуют результаты испытаний проведенных преимущественно на стеклах, металлизованных алюминием и его окисью.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОСЛОЙНОГО СТЕКЛА путем моллирования стекол, пакетирования их с разделительной пленкой, подпрессовки и окончательного склеивания прессованием, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования механической прочности, на стекла перед моллированием наносят частицы легкоокисляемого металла и его оксида, а вжигание частиц ведут одновременно с моллированием.

РИСУНКИ

Рисунок 1