Способ нанесения декоративного покрытия на закаленные стекла

Авторы патента:

Горбатенко Анастасия Алексеевна (RU)

C03C17/06 - металлами (C03C 17/34,C03C 17/44 имеют преимущество)

C03C17/00 - Поверхностная обработка стекла, например расстекловыванного стекла, кроме волокон или нитей, нанесением покрытия (оптические покрытия оптических элементов G02B 1/10)

B44C1/17 - перевод сухими способами

B24C1/00 - Способы пескоструйной обработки; применение вспомогательного оборудования в связи с такими способами

Владельцы патента RU 2760667:

Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права» (RU)

Изобретение относится к области нанесения декоративного покрытия на закаленные изделия из стекла и может быть использовано в строительной индустрии, автомобильной и мебельной промышленности. Способ нанесения декоративного покрытия на закаленные стекла включает подготовку исходного сырья, нанесение на поверхность изделий декоративного покрытия и его закалку. При этом в качестве исходного сырья для приготовления гранулированной шихты применяют бой свинцового хрусталя и гидратированное жидкое натриевое стекло в соотношении 10:1, а также красящий оксид - пигмент в количестве 0.2-2,0% сверх 100%. Кроме того, нанесение декоративного покрытия на поверхность изделий, подогретую потоком плазмообразующего газа - аргона от плазменной горелки, осуществляют плазменным напылением расплавленных гранул шихты на расстоянии 30-35 мм до изделий от среза плазменной горелки с одновременным микрозакаливанием, осуществляемым при самопроизвольном остывании. Изобретение позволяет увеличить показатели качества конечных продуктов, а также снизить энергоемкость технологического процесса. 3 табл., 1 пр.

Из уровня техники известен способ изготовления листового стекла с помощью горизонтальной закалочной печи (Патент РФ 2454378), включающий подготовку глазури с температурой плавления 620-630°С, нанесение глазури на поверхность листового стекла, быстрый нагрев до температуры внутри горизонтальной закалочной печи 685-710 °С и закалку с помощью горизонтальной закалочной печи.

Известен способ и устройство для обработки стекла (Патент РФ 2193492), включающий в непрерывную подачу стеклянных листов и отделяющихся под действием тепла переводных изображений на носителе переводных изображений в припрессовочную установку, подачу тепла к носителю переводных изображений для одновременного отделения переводного изображения от носителя и нанесения его на подведенную поверхность соответствующего стеклянного листа, непрерывно проходящего через припрессовочную установку, непрерывное перемещение стеклянных листов с нанесенным на них переводным изображением в закрепляющую изображение печь, медленное нагревание стеклянных листов до заданной температуры для удаления всех связывающих веществ с переводного изображения и прикрепления переводного изображения к стеклянным листам для их декорирования.

Недостаток известных способов – невозможность нанесения покрытия на поверхность закаленного стекла из-за высокой температуры в закалочной печи, так как температура (Т_g) перехода стекла из хрупкого состояния в пиропластическое составляет 530-560°С, а температура (Т_f) перехода стекла из пиропластического состояния в вязко-текучее более 600°С.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ декорирования закаленных изделий из стекла с помощью аэрографа, включающий подготовку флюса и эмали, подачу изделия конвейером на машину для эмалирования, сушку эмали, зачистку дна и края изделий, отжиг изделия с эмалевым покрытием, закалку изделия с эмалевым покрытием и контроль качества [Гулоян Ю.А. Декорированная обработка стекла и стеклоизделий. – М.: Высшая школа, 1984. – С. 171-172].

Недостатком прототипа является длительность и энергоемкость технологического процесса, а также низкое качество конечного продукта.

Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса и в снижении его энергоемкости, а также в увеличении показателей качества конечного продукта.

Технический результат достигается тем, что способ нанесения декоративного покрытия на закаленные стекла включает подготовку исходного сырья, нанесение на поверхность изделий декоративного покрытия и его закалку, причем в качестве исходного сырья для приготовления гранулированной шихты применяют бой свинцового хрусталя и гидратированное жидкое натриевое стекло в соотношении 10:1 и красящий оксид (пигмент) в количестве 0.2-2,0% сверх 100%, кроме того нанесение декоративного покрытия на поверхность изделий, подогретую потоком плазмообразующего газа (аргона) от плазменной горелки, осуществляют плазменным напылением расплавленных гранул шихты на расстоянии 30-35 мм до изделий от среза плазменной горелки с одновременным микрозакаливанием, осуществляемом при самопроизвольном остывании.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в качестве исходного сырья для приготовления гранулированной шихты применяют бой свинцового хрусталя и гидратированное жидкое натриевое стекло в соотношении 10:1 и красящий оксид (пигмент) в количестве 0.2-2,0% сверх 100%, кроме того нанесение декоративного покрытия на поверхность изделий, подогретую потоком плазмообразующего газа (аргона) от плазменной горелки, осуществляют плазменным напылением расплавленных гранул шихты на расстоянии 30-35 мм до изделий от среза плазменной горелки с одновременным микрозакаливанием, осуществляемом при самопроизвольном остывании.

Таблица 1

Сравнительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов

Известный способ

Предлагаемый способ

Подготовка исходного сырья
(флюса и эмали)

Подача изделия конвейером на машину для эмалирования
Сушка эмали

Зачистка дна и края изделий

Отжиг изделия с эмалевым покрытием

Закалка изделия с эмалевым покрытием

Контроль качества (на термоударе)
Время декорирования
6 часов

Подготовка исходного сырья
(помол боя свинцового хрусталя и смешение (усреднение) с дегидратированным натриевым стеклом и красящим оксидом (пигментом))

Гранулирование шихты с размером гранул 1,0-3,0 мм
Подогрев закаленного изделия потоком отходящего плазмообразующего газа
Подача гранул шихты в порошковый питатель

Подача гранул шихты в плазменную горелку

Плазменное напыление на расстоянии 30-35 мм до стеклоизделия от среза плазменной горелки с одновременным микрозакаливанием

Контроль качества (на термоударе)
Время декорирования
45 минут

Проведенный анализ способов декорирования изделий из стекла позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».

Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1, из которой видно, что время декорирования изделия в предлагаемом способе составляет 40 минут, а в известном – 360 минут. Снижение данного показателя произошло за счет упрощения подготовки исходного сырья, процедуры его нанесения и сушки, а также устранения энергоемкой технологической операции закалки.

Натриевое жидкое стекло в составе тонкомолотого боя свинцового хрусталя обеспечивает снижение вязкости расплава и ровного розлива декоративного покрытия на поверхности изделия из стекла. Причем, натриевое жидкое стекло в составе декоративного покрытия необходимо дегидратировать путем его предварительной сушки при 105°С в течение 30 минут, так как в негидратированном состоянии оно вызывает вспенивание декора с образованием газовых включений в покрытии.

Бой свинцового хрусталя с содержанием PbО₂ 24%, выпускаемый отечественной промышленностью, применяемый в качестве исходного сырья в предлагаемом способе, обладает высоким показателем преломления и более высокой температурой плавления по сравнению легкоплавким бесцветным флюсом, который используется в качестве сырья в прототипе. Кроме того, бой свинцового хрусталя для снижения вязкости расплава не требует по сравнению с флюсом увеличения в своем составе натриевого жидкого стекла, поэтому повышаются показатели качества декоративного покрытия, полученного по предлагаемому способу, и снижается себестоимость изделий из стекла за счет уменьшения расхода жидкого натриевого стекла.

Таблица 2

Оптимальное соотношение исходного сырья для приготовления гранулированной шихты

Состав	Водостойкость	Кислотостойкость органолептическая оценка (по ГОСТ 30407)
Бой свинцового хрусталя	Дигидратированная жидкость	0,01 HCl, см3	Гидролитический класс
10	0,5	3,56	4	Изменений в блеске и цвете нет
10*	1,0*	3,85	4	Изменений в блеске и цвете нет
10	1,5	4,23	4	Изменений в блеске и цвете нет
10	2,0	5,81	5	Помутнение поверхности, блеск отсутствует
10	2,5	6,09	5	Помутнение поверхности, блеск отсутствует

^{*-Оптимальный вариант}

Как видно из таблицы 2, оптимальным соотношением боя свинцового хрусталя и натриевого жидкого стекла является 10:1 весовых частей. При меньшем количестве натриевого жидкого стекла снижается качество декоративного покрытия и не достигается ровного разлива эмали. А при увеличении количества жидкого натриевого стекла 10:2 и более, существенно снижается водостойкость и кислотостойкость декоративного покрытия, вызывающего помутнение покрытия. Кроме того, по ГОСТ 30407 водостойкость должна быть не менее 4 гидролитического класса.

Технологические параметры закаленных стекол с декоративным покрытием представлены в таблице 3.

Таблица 3

Технологические параметры эмалирования закаленных стекол

№	Расстояние от плазменной горелки до стеклоизделия, мм	Скорость движения плазменной горелки, мм/с	Расход плазмообразующего газа-аргона, г/сек	Органическая оценка качества покрытия
1	25	10	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116	Деформация покрытия
			0,00140	Натеки эмали
			0,00163	Натеки эмали
0,00186	Натеки эмали

Продолжение таблицы 3

		15	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116	С ровным розливом
			0,00140	Деформация покрытия
			0,00163	Натеки эмали
		0,00186	Натеки эмали
		20	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116	Неравномерное покрытие
			0,00140	Деформация покрытия
			0,00163	Деформация покрытия
0,00186	Натеки эмали
2	30*	10*	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116*	С ровным розливом
			0,00140*	С ровным розливом
			0,00163*	С ровным розливом
		0,00186	Натеки эмали
		15*	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116*	С ровным розливом
			0,00140*	С ровным розливом
			0,00163*	С ровным розливом
		0,00186	С ровным розливом
		20	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116	С ровным розливом
			0,00140	Натеки эмали
			0,00163	Натеки эмали
0,00186	Натеки эмали
3	35*	10*	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116*	С ровным розливом
			0,00140*	С ровным розливом
			0,00163	Натеки эмали
		0,00186	Натеки эмали
		15*	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116*	С ровным розливом
			0,00140*	С ровным розливом
			0,00163*	С ровным розливом
		0,00186	Натеки эмали
		20	0,00093	Неравномерное покрытие
			0,00116	Неравномерное покрытие
			0,00140	С ровным розливом
			0,00163	Натеки эмали
0,00186	Натеки эмали
* – оптимальный вариант

Экспериментально установлено, что в предлагаемом способе оптимальным расстоянием от среза плазменной горелки до поверхности стеклоизделия является 30-35 см. Причем, если данное расстоянии менее 30 см наблюдается значительное количество дефектов, а более 35 см – значительно возрастают энергозатраты и расход шихты. Высокие температуры плазменного факела (порядка 8000К) обеспечивают быстрое расплавление свинцового хрусталя с дегидратированным жидким стеклом и красителем.

При оптимальных параметрах 30-35 см от среза плазменной горелки до поверхности стеклоизделия и скорости движения плазменной горелки 10-15 мм/с происходит быстрый разогрев и последующее быстрое самопроизвольное остывание тонкого декоративного слоя (200-300 мкм), что обеспечивало микрозакаливание эмали.

Пример.

В качестве исходного материала брали бой свинцового хрусталя следующего химического состава (масс. %): SiO₂ – 56,5; Al₂O₃ – 0,5; Na₂O – 1,0; K₂O – 14,6; PbO – 24,0; B₂O₃ – 1,2; Fe₂O₃ – 0,024; SO₃ – 0,4; ZnO – 1,8.

Бой свинцового хрусталя совместно с дегидратированным натриевым жидким стеклом в соотношении 10:1 помещали в фарфоровую шаровую мельницу объемом 10 литров. В качестве красящего пигмента использовали оксид кобальта в количестве 2,0% сверх 100%.

Предварительно натриевое жидкое стекло дегидратировали путем термообработки в сушильном шкафу при 105°С в течении 0,5 часа.

После усреднения исходных компонентов их извлекали из фарфоровой мельницы и гранулировали в лабораторном тарельчатом грануляторе с получением гранул шихты 1,0-3,0 мм.

Для нанесения декоративного покрытия использовали листовое закаленное стекло толщиной 5,0 мм размером 800х600 мм, которое устанавливали на стенд,

Над стендом размещался возвратно-поступательный механизм с закаленной плазменной горелкой ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8м. Зажигали плазменную горелку. Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность – 15 кВт, расход плазмообразующего газа-аргона – 0,00140 г/сек. Плазменная горелка под действием возвратно-поступательного механизма движется относительно статически установленного листового стекла со скоростью 15 мм/сек. Расстояние от среза плазменной горелки до лицевой поверхности листового стекла составляет 30 мм. В порошковый питатель загружают гранулированную шихту. Из порошкового питателя гранулированная шихта подавалась в плазменную горелку ГН-5р. В плазменной горелке гранулы шихты расплавлялись с образованием капель расплава. Отходящий поток плазмообразующего газа-аргона транспортировал капли расплава к подогретой поверхности листового стекла. При контактировании с листовым стеклом капля расплава деформировалась, разогревала и размягчала поверхностный слой. Происходило впаивание капли расплава и микрозакаливание при самопроизвольном остывании.

Время нанесения декоративного покрытия зависит от площади изделия. В частности, листовое закаленное стекло толщиной 5,0 мм и размером 800х600 мм декорировано за 240 секунд (4 минуты). После плазменного напыления отключали электродуговой плазмотрон УПУ-8м, порошковый питатель, возвратно-поступательный механизм.

Декорированное закаленное стекло снимали со стенда и подвергали испытанию на термическую устойчивость в соответствии с требованиями ГОСТ 30407.

Способ нанесения декоративного покрытия на закаленные стекла, включающий подготовку исходного сырья, нанесение на поверхность изделий декоративного покрытия и его закалку, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для приготовления гранулированной шихты применяют бой свинцового хрусталя и гидратированное жидкое натриевое стекло в соотношении 10:1, и красящий оксид - пигмент в количестве 0.2-2,0% сверх 100%, кроме того, нанесение декоративного покрытия на поверхность изделий, подогретую потоком плазмообразующего газа - аргона от плазменной горелки, осуществляют плазменным напылением расплавленных гранул шихты на расстоянии 30-35 мм до изделий от среза плазменной горелки с одновременным микрозакаливанием, осуществляемым при самопроизвольном остывании.

Изобретения относятся к области нагревательных стекол, в частности авиационных стекол. Многослойное стекло содержит от своей первой стороны, которая должна быть обращена в сторону наружной атмосферы, до своей второй стороны первый лист толщиной 0,5-12 мм.

Способ получения стеклянного листа с покрытием и печатью // 2751314

Способ получения стеклянного листа с покрытием и печатью, включающий по меньшей мере следующие этапы: a) подготовка стеклянной подложки с металлосодержащим покрытием на по меньшей мере одной первой поверхности и с находящимся на этом металлосодержащем покрытии полимерным защитным слоем, b) удаление временного полимерного защитного слоя (5) и металлосодержащего покрытия только в заданной области (6), c) нанесение керамической краски только в заданной области, причем этап b) проводится с использованием лазера, и полимерный защитный слой (5) и металлосодержащее покрытие (4) вне заданной области (6) после этапа c) остаются незатронутыми.

Листовое стекло, оснащенное электропроводящим устройством и обладающее повышенной стойкостью к термоциклированию // 2731929

Изобретение относится к области автомобильного остекления, обладающего электрической функцией, такому как, обогреваемое или противообледенительное стекло или стеклу, оснащенному антеннами, и касается листового стекла, оснащенного электропроводящим устройством и обладающим повышенной стойкостью к термоциклированию.

Способ декорации стеклянных изделий // 2671875

Изобретение относится к способу декорирования стекла. Способ включает распаковку стеклянных изделий, мойку с сушкой; гравировку наружной поверхности стеклянных изделий; повторную мойку и сушку; нанесение трафаретной маски для напыления; маскирование стеклянных изделий путем нанесения вручную защитного материала на поверхность; размещение изделий в устройстве фиксации камеры для вакуумного напыления; напыление декорирующего слоя; выгрузку изделий, удаления защитного материала со стеклянных изделий и упаковки.

Способ металлизации блочного пеностекла // 2647527

Изобретение относится к области металлизации блочного пеностекла. Способ металлизации блочного пеностекла включает предварительное нанесение промежуточного слоя на лицевую поверхность материала, причем промежуточный слой наносят из пасты, состоящей из смеси эпоксидной смолы и неметаллургического глинозема в массовом соотношении 1:4.

Способ изготовления нанокомпозитов в стекле // 2647132

Изобретение относится к изготовлению нанопористых электродов для батарей, аккумуляторов и солнечных элементов, катализаторов и др. Способ изготовления металл-стеклянных и полупроводник-стеклянных нанокомпозитов заключается в приложении электрического поля к нанопористому силикатному стеклу, сквозные поры которого заполнены раствором соли металла, и проведении электролиза при напряжении электрического поля 1.5-5 В.

Способ декоративной металлизации поверхности стекла // 2611058

Изобретение относится к способам покрытия обратной поверхности стекла металлическими материалами при помощи излучения лазера, в частности с помощью передачи лазерного луча через стекло, являющееся обрабатываемым изделием. Технический результат - формирование на обратной поверхности листового стекла, прозрачного для луча лазера, декоративного изображения из тонкой металлической пленки, сформированной путем испарения лазерным лучом металла, находящегося в непосредственном контакте с обратной поверхностью стекла.

Способ металлизации стеклокремнезита // 2591909

Изобретение относится к способам металлизации различных изделий из стеклокремнезита, в том числе и строительных материалов.. Способ включает предварительное нанесение промежуточного слоя на лицевую поверхность изделия из стеклокремнезита, плазменное напыление покрытия из металлов или сплавов и контроль качества, причем промежуточный слой наносят из пасты, состоящей из смеси порошка металла, жидкого стекла и тонкомолотого стеклопорошка в массовом соотношении 2:1:2 соответственно, а плазменное напыление металла проводят при мощности работы плазмотрона 4,0 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,6 м3/мин.

Стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью и способ его изготовления // 2540174

Изобретение относится к стеклоизделиям с электрообогреваемой поверхностью. Технический результат изобретения заключается в исключении градиента температур и зон концентрации тепловыделения.

Неэлектролитический поточный способ металлизации подложек напылением с предварительной обработкой поверхности и устройство для его осуществления // 2532796

Изобретение относится к способу и устройству для неэлектролитической металлизации поверхности подложки путем напыления одного или нескольких окислительно-восстановительных растворов. Способ содержит следующие стадии: а) физическую обработку для снижения поверхностного натяжения подложки перед металлизацией, b) неэлектролитическую металлизацию поверхности подложки, обработанной на стадии а) путем напыления одного или нескольких окислительно-восстановительных растворов в виде аэрозоля(ей), и с) выполнение отделочного слоя на металлизированной поверхности.

Изделие с низкоэмиссионным покрытием, имеющим отражающий ик-излучение слой или слои и диэлектрический слой или слои из легированного оксида титана // 2759408

Изобретение относится к изделиям с покрытием, предназначенным для использования в окнах, например в оконных блоках-стеклопакетах, окнах транспортных средств, монолитных окнах и/или т.п. Изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит первый прозрачный диэлектрический слой на стеклянной подложке, отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой, содержащий серебро, на стеклянной подложке, второй прозрачный диэлектрический слой на стеклянной подложке.