СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ НА ЗАКАЛЕННЫЕ СТЕКЛА Российский патент 2021 года по МПК C03C17/00 B44C1/17 

Изобретение относится к области нанесения декоративного покрытия на закаленные изделия из стекла и может быть использовано в строительной индустрии, автомобильной и мебельной промышленности.

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.

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.

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.