ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ СТЕКЛА ПРИ СОВМЕСТНОМ МОЛЛИРОВАНИИ Российский патент 1994 года по МПК C03C27/12 

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве гнутого многослойного остекления транспортных средств.

Известен способ предохранения стекла от слипания путем напыления на его поверхность порошка талька. Распыление талька, осуществляемое путем создания в закрытом герметичном сосуде избыточного давления воздуха, выбрасываемого затем совместно с порошком в проходную камеру с рольгангом, на котором находится стекло, используется сейчас практически на всех отечественных технологических линиях по производству гнутого триплекса. Тальк, как материал для напыления, представляет собой тонкодисперсный порошок с величиной частиц 0,1-0,6 мм. Он гигроскопичен, однако не разлагается при температуре деформации стекла. В производстве используется обычно без дополнительной обработки в виде сушки, классификации и т.д. Аналогичным тальку является использование в качестве защитных материалов тонкомолотого мела и соды.

Однако слишком большой разброс частиц талька по величине обуславливает явление, которое трудно доказать, но которое косвенно подтверждено практикой. Имеется ввиду, что верхнее стекло в пакете опирается на крупные частицы в защитном слое из талька, которые, как указывалось выше, при нагреве не разлагаются. Это означает, что более мелкие частицы при изгибании стекла имеют возможность динамического сдвига под действием собственного веса, особенно на участках изгиба. Характерно, что чем больше изгиб, тем вероятнее ссыпка, тем больше отходов ввиду недопрессовки. При этом пятна недопрессовки располагаются, как правило, именно в местах наивысшего изгиба, что подтверждает вероятность ссыпки мелкого порошка с наклонных поверхностей вниз, в место изгиба. Образуемая за счет этого местная неприлегаемость проявляется впоследствии в виде пятна недопрессовки тех или иных размеров. Особенностью процесса моллирования с тальком является то, что в этом случае недопрессовка размещена всегда только в местах изгиба, причем чем больше стрела прогиба, тем больше недопрессовка. При замене талька содой, распределяемой по поверхности стекла также путем распыления, недопрессовка стекла значительно уменьшается. Это явление можно объяснить только тем, что сода более однородна по величине частиц, что делает маловероятной их ссыпку хотя бы потому, что они находятся под действием веса верхнего стекла. В этом случае их сдвиг возможен только при сдвиге верхнего стекла, а подобные стекла после моллирования бракуются и в дальнейшем в технологическом процессе не участвуют. Еще меньше вероятность недопрессовки при обработке моллируемых стекло мелом, который наносится вручную отдельными пятнами, однако в этом случае возрастает вероятность слипания стекол между собой. В случае же с тальком местное неприлегание очень трудно выявить, это скрытый порок, который проявляется только после заключительной операции, когда стоимость стекла неизмеримо больше, а убыток от брака очень велик.

Совершенно очевидно, что предотвратить описанное явление можно только за счет использования вместо талька порошков, не склонных к ссыпанию, так как найти однородный порошок не представляется возможным, а использование соды исключено ввиду высокой ее стоимости и дефицитности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому следует отнести покрытие стекла перед моллированием окисью магния. Нанесение этого порошка возможно как вручную, так и в соответствии с технологией распыления. Окись магния совершенно нерастворима в воде, огнеупорна и не разлагается при температуре деформации стекла. Размер частиц у нее колеблется от 0,1 до 1 мм, что указывает на необходимость предварительной обработки этого материала с целью усреднения размеров частиц. По виду данный материал напоминает сажу, однако каждая его частицы, независимо от размеров, имеет упорядоченную форму, преимущественно сферическую. Окись магния имеет очень высокую себестоимость, вследствие чего она не получила широкого применения в стекольной промышленности.

Недостатком указанного технического решения является слишком большой разброс в размерах частиц, который невозможно устранить даже предварительной обработкой окиси магния просевом или классификацией. Использование этого порошка неизбежно ведет к возникновению в пакете местного неприлегания из-за даже более высокой, чем у талька, склонности окиси магния к скатыванию из-за шаровидной формы частиц. При использовании окиси магния возможно скатывание даже при относительно малом изгибании стекла, так как любой наклон из-за шаровидной формы частиц способствует массовому их перемещению под собственным весом.

Совершенно очевидно, что необходимым условием предотвращения скатывания частиц может быть их закрепление на стекле с изменением их формы при нагреве и под действием веса верхнего стекла. Однако получение требуемого результата невозможно при использовании окиси магния и других известных материалов, которым прежде всего мешает их огнеупорность. Новый защитный материал должен обладать цветовой совместимостью с поливинилбутиралем, так как при неподвижном закреплении становится бесполезной мойка стекла перед пакетированием, а сами частицы остаются после прессования в толще пакета.

Техническим результатом изобретения является повышение качества моллирования за счет снижения зазора между стеклами.

Покрытие для предохранения стекла при совместном моллировании выполнено из алюминиевой пудры.

Частицы чистого металла находятся в поверхностно-окисленном состоянии и имеют преимущественно вытянутую чешуйчатую форму.

Покрытие включает алюминий и порошок его окиси в соотношении, соответствующем их содержанию в алюминиевой пудре.

Отличием предлагаемого изобретения от известных является то, что предложено к уже известной окиси металла, имеющей огнеупорные свойства, добавлять дисперсный порошок чистого металла. Ввод к окиси непосредственно металла позволяет расширить технологические возможности защитного покрытия за счет использования таких свойств металла, как его размягчение при нагреве и прочное сцепление со стеклом. При размягчении металла осуществляется самопроизвольная усадка верхнего стекла ввиду выравнивания размеров всех частиц, находящихся на стекле, и соответствующее снижение зазора между стеклами в пакете.

Алюминий имеет температуру плавления 658^oC, что всего на два градуса ниже температуры деформации стекла. Он обладает способностью легко измельчаться до размеров 10-50 мкм с преобладающей средой размерами 10-80 мкм. Это указывает на то, что при оплавлении во время нагрева относительно большое число крупных частиц под весом верхнего стекла примут размеры мелких частиц. Весьма немаловажно также то, что алюминий в окисленном состоянии совместим по цвету с поливинилбутиралем и практически незаметен на стекле. Следует заметить, что алюминий существует только в окисленном состоянии, поэтому каждая частица приведенных размеров по поверхности имеет слой окиси. Кроме того, из-за этой своей особенности частицы алюминия всегда содержат определенную часть окиси (до 15-20%), причем окись как производное от алюминия имеет более мелкие размеры, чем сам металл. Обычно окись алюминия содержится в виде частиц размерами 1˙ 5-10 мкм. Совершенно очевидно, что смесь алюминия и его окиси в мелкодисперсном состоянии абсолютно не гигроскопична. Алюминий в смеси обычно находится преимущественно в виде чешуек, что связано с особенностями его изготовления. Характерно, что практически каждая частица окиси образуется на основе чистого алюминия, т. е. собственно частиц чистой окиси в смеси очень незначительное количество, преимущественно за окись принимают алюминий в поверхностно-окисленном состоянии. Металл и его окись обладают очень разными свойствами, например у окиси температура плавления превышает 2000^oC, кроме того, у алюминия и его окиси разные коэффициенты термического расширения. Последнее указывает на то, что при нагреве будет происходить разрушение слоя окиси на частицы алюминия. Это связано с получением более мелкой, чем основная, фазы, которая распределяется вокруг основной частицы, предотвращая слипание стекла при наличии зазора между стеклами в несколько микрометров.

Кроме того, известно, что алюминий обладает способностью при нагреве и оплавлении прочно соединяться со стеклом, образуя промежуточную стеклометаллическую область. Это указывает на возможность прочного закрепления каждой частицы алюминия на стекле. Наличие незакрепленной окисной фазы во внимание не берется, так как ее размеры таковы, что она незаметна для невооруженного глаза.

Ниже приведен конкретный пример выполнения способа.

В качестве материала для предохранения стекла при совместном моллировании используют порошок алюминиевой пудры, содержащий (в %) алюминий 91; окиси алюминия 9; жир (примесь).

В гранулометрическом отношении пудра включает. Размер, мкм Количество, % 0-45 50 45-80 24 80-150 22 150-250 2 250-500 1 более 500 1
Как следует из состава, разброс в размерах в этом материале довольно значителен, хотя в процентном отношении крупных частиц всего около 26%. Окись в размерном отношении относится целиком в первой фазе.

Нанесение алюминиевой пудры приведенного состава осуществляют известным способом, например распылением. Распыление производят над движущимися листами стекла методом осаждения частиц на стекло под собственным весом. Количество осаждаемых частиц тщательно дозируют величиной давления, воздушного потока, производящего распыление. Оптимальная величина давления находится в пределах 200-1500 Па, причем разброс в давлении диктуется назначением получаемого стекла. При давлении до 800 Па получают стекло, практически не отличающееся от обычного, при давлении выше 1000 Па получают стекло, обладающее светоотражательными свойствами. Превышение количества частиц от оптимального приводит обычно к растрескиванию верхнего стекла, в то время как занижение количества частиц от нижнего интервального значения чревато слипанием стекло в пакете.

Напылению подвергают внутренние поверхности обоих листов стекла в пакете. Это целесообразно для обеспечения адгезионного равновесия в системе "стеклопленка-стекло". Нарушение этого равновесия ведет к снижению некоторых показателей получаемого триплекса в части его механической прочности. Выявлено, что наличие металлических включений ведет к значительному повышению адгезии системы "стекло-пленка-стекло", которая становится "жесткой" или хрупкой. Из-за высокой напряженности системы снижаются прочностные характеристики не только стекол, но и пленки. Поэтому металлические включения должны быть строго дозированными и равномерно распределенными.

После напыления пакет стекла транспортируют в печь нагрева, где его подвергают нагреву до температуры деформации. Как известно, нижний его предел равен 660^oC, верхний колеблется в зависимости от состава стекла. Для ускорения процесса нагрева стекла в печах моллирования существуют зоны, в которых температура достигает 720^oC. От перегрева стекло предохраняют в них временем нахождения, которое сокращено. Таким образом, стекло и соответственно предохранительный порошок, находящийся в его зазоре существенно перегревают. Ввиду того, что теплопроводность металла значительно выше, чем у стекла, то его порошок в прочих равных условиях нагревается быстрее, чем стекло. Соответственно алюминий быстрее доходит до температуры плавления, размягчаясь при этом. При размягчении частиц, наступаемом с опережением в связи с более высокой теплопроводностью алюминия по сравнению со стеклом, происходит изменение их формы.

В данном случае этот процесс усугублен гравитационным воздействием стекла, которое нивелирует сначала размеры наиболее крупных частиц алюминия, а затем воздействует на частицы размерами 80-250 мкм, доводя их сечение до размеров около 45 мкм. Это означает, что за счет собственного оплавления размеры частиц, составляющих предохранительный слой, фактически сравнялись, т.е. уменьшились у крупных в более чем в 4 раза. Соответственно за счет этого на такую же величину уменьшается от первоначального зазор между стеклами в пакете.

Оплавленные частицы алюминия контактируют с поверхностным слоем стекла, диффундируя в него образованием стеклометаллической прослойки. Тем самым каждая частица металла прочно связывается со стеклом уже в первых зонах нагрева. Естественно, что в подобном состоянии частицы лишены возможного сдвига даже под механическим воздействием со стороны.

Алюминий в покрытии находится в поверхностно-окисленном состоянии. Чистая окись алюминия, которой в данном порошке около 9%, является продуктом или полного окисления частиц алюминия, или продуктом отделения от частиц алюминия. Естественно, что такой продукт по размерам всегда меньше, чем основной, поэтому в порошке покрытия окись составляет наиболее мелкую фазу. Ввиду того, что она является продуктом поверхностного окисления частиц алюминия, то частицы окиси имеют преимущественно чешуйчатую форму размерами 1: 5-10 мкм. После теплового воздействия возможно дальнейшее измельчение этой фазы за счет неравномерного их нагрева. Во всяком случае после моллирования в пакете даже под микроскопом проглядываются только мельчайшие частицы алюминия, в то время как более темная по цвету окись не просматривается. Это является прямым свидетельством того, что данная фаза в покрытии в процессе нагрева измельчается, что вполне соответствует теории теплового окисления алюминия. При нагреве частицы из-за разного коэффициента теплового расширения алюминия и окиси слой последней на чистом металле растрескивается, обнажая часть поверхности алюминия. Она, в свою очередь, тут же окисляется, образуя новый слой окиси, который через некоторое время растрескивается и т.д. Образуемые чешуйки окиси имеют размер около 1 мкм, что соизмеримо с сечением слоев окиси металла, наносимые на стекло вакуумным методом.

Чистый алюминий в пудре также имеет чешуйчатую форму, однако в отношении его это объясняется способом изготовления пудры. В частности, подобная форма частиц алюминия объясняется тем, что пудру получают измельчением алюминия в шаровой мельнице.

Присутствующий в алюминиевой пудре жир (стеарин) выгорает полностью при достижении пакетом температуры 160-320^oC. Наличие жира опасно с точки зрения сдвига верхнего стекла, однако он вероятен только при неравномерном распределении пудры на стекле или при нанесении порошка в количестве, превышающем оптимальное. При нанесении приведенным в примере способом образование местных или сплошных массовых скоплений, богатых жиром, практически невозможно.

Использование: для производства гнутого многослойного остекления транспортных средств. Сущность изобретения: покрытие для предохранения стекла при совместном моллировании выполнено из алюминиевой пудры. Повышается качество моллирования за счет снижения зазора между стеклами.

ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ СТЕКЛА ПРИ СОВМЕСТНОМ МОЛЛИРОВАНИИ, включающее оксид металла, отличающееся тем, что покрытие выполнено из алюминиевой пудры.