СОВРЕМЕННОЕ СТЕКЛОТАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Матирование (сатинация)

Матирование стеклянных бытовых изделий — один из наиболее распространенных способов декорирования сортового, художественного и тарного стекол.

Эта технология предпола­гает создание матовой по­верхности бутылки путем химического травления. Сам процесс сатинации выглядит следующим образом. Часть бутылки, на которую не пла­нируется наносить матиро­вание, покрывается защит­ным составом, после чего бу­тылка выдерживается опре­деленное время в агрессив­ной среде. Кислота, контак­тируя с поверхностью бу­тылки, разъедает верхний слой стекла, создавая эффект матового покрытия. Матирование, нанесенное подобным образом, очень

стойкое - оно по сути явля­ется частью поверхности бу­тылки, и удалить или стереть его невозможно.

Результат использования этой технологии - матовое покрытие бутылки, а при не­полном матировании прозрачное окно в матовой бутылке, создающее доста­точно интересный оптичес­кий эффект линзы. Неполная сатинация замечательно со­четается с тех­нологией декорирования - шелкографией.

Разработана и широко используется тех­нология матирования стеклоизделий неорганическими составами. При этом обработка поверхности изделий (по желанию заказчика) может быть выполнена в раз­личных вариантах: от шелковистого покрытия до ше­роховатого, от полупрозрачного до насыщенного цвета.

Кроме мати­рующих разработаны цветные матовые и глянцевые составы.

Одно из новшеств в технологии матирования — созда­ние так называемого декора под "бархат". Разработаны варианты де­корирования зеленых бутылок под шампанское крас­ным и черным "бархатом". Изготовлены и декорированы оригинальным "бархатным" составом бутылки вместимостью 0,7 л "Чер­ный монах". Особенности этих бутылок — своеоб­разная асимметричная форма и матовый "бархатный" декор.

Другое направление декорирования — нанесение рисунка на стеклоизделия шелкотрафаретным спосо­бом красками холодной, горячей печати (термопласти­ческими) и деколькоманией для обработки изделий сложной формы.

Применение в технологии декорирования компью­терной техники позволяет быстро реагировать на тре­бования заказчика, качественно и своевременно вы­полнять эксклюзивные заказы, т. е. провести дизайнер­скую проработку рисунков, подобрать цветовую гамму красок, осуществить цветоделение, изготовить диапо­зитив и провести монтаж, а при необходимости ввести соответствующие корректировки и поправки.

Опытный завод располагает составами, материала­ми, технологией, полумеханизированным нестандарт­ным оборудованием для нанесения красок холодной печати и полуавтоматическим станком для нанесения термопластических красок в три цвета. Имеется широ­кая цветовая гамма красок, в том числе полутоновых. Для их получения разработаны составы легкоплавких стекол (флюсов), варка которых осуществляется в гарнисажной печи с последующей грануляцией и тонким сухим помолом в воздухоструйной мельнице. Приго­товление составов осуществляется на участке, осна­щенном оборудованием для их сушки, просева, пере­мешивания и стабилизации. На всех стадиях техноло­гического процесса проводятся контроль, оценка каче­ства красок и определяются их основные свойства: гранулометрический состав, растекаемость, темпера­тура размягчения, вязкость и т. д.

Основным преимуществом составов является ис­пользование только отечественных сырьевых материа­лов, при выборе которых критерием оценки служат высокое качество и достаточно низкие цены. Кроме того, разработанные нами составы, технология и име­ющееся оборудование для процессов обжига позволя­ют применять комбинированный способ декорирования, т. е. наносить на стеклоизделия декор шелкотрафаретной печатью или деколью с одновременным мати­рованием различными составами и закреплять при од­норазовом температурном режиме, что обеспечивает хорошие экономические показатели и дает возмож­ность снижения себестоимости продукции.

В настоящее время разработано несколько совре­менных способов матирования изделий из стекла, ко­торые не вошли в ГОСТ 24315-80. В связи с этим рас­смотрим как традиционные, так и нетрадиционные способы матирования.

Нами предлагается все способы матирования классифицировать по методу обработки. Такая классифи­кация выгодно отличается от существующей и включа­ет пять групп: матирование механической обработкой; матирование химической обработкой; нанесение матовых обжиговых покрытий; нанесение матовых безобжиговых покрытий; матирование с использованием альтернативных ис­точников энергии.

К ме­ханическим способам обработки относят шлифование, гранение, гравирование и пескоструйную (дробест­руйную) обработку. Дадим краткую характеристику каждому из этих способов.

Шлифованием называется процесс снятия слоя стекла абразивным инструментом. Обычно шлифова­ние включает две стадии. На первой проводят обдирку или грубое шлифование с применением крупнозерни­стых абразивов. На второй стадии, которая называется дистировкой, поверхность обрабатывают последова­тельно более мелкими абразивными порошками [1-4].

Гранение — это способ обработки стеклоизделия, при котором на его поверхности режущей кромкой аб­разивных инструментов создаются узоры в виде разно­образных надрезов.

Под гравированием понимают вид обработки, при котором на поверхности изделия вырезаются различ­ные изображения, орнаменты и надписи. Гравиро­ванные рисунки бывают как выпуклые, так и углуб­ленные.

Пескоструйный (дробеструйный) способ матиро­вания заключается в том, что слой стекла снимается струей свободного абразивного материала. В произ­водственных условиях в основном используют пнев­матические установки инжекционного, градиентного или вакуумного типа. Способы пескоструйной обработки совершенствуются. Так, в Ирландии для по­вышения качества матирования пескоструйную обра­ботку стеклоизделий ведут абразивным материалом с заданным гранулометрическим составом.

Матирование химической обработкой в зависимо­сти от способа нанесения соединений фтора на поверх­ность стекла можно разделить на шесть групп: матирование пастами; матирование в растворе; матирование парами фтористо-водородной кислоты; матирование печатным письмом; матирование пантографской и гильоширной тех­никой; матирование сухими составами.

Матирование пастами применяется для декориро­вания стеклянных бытовых изделий как вспомогатель­ный способ, например в дополнение к полировке. В состав паст обычно входят как главный компонент кислый фторид аммония или калия и как вспомога­тельные — сернокислый барий и декстрин.

Матирование растворами используется на заводах по производству осветительного и листового стекла, а также стеклянных бытовых изделий. Данный способ позволяет регулировать процесс матирования в широ­ких пределах и получать такие виды декора, как гру­бое матирование, "морозное" матирование, тонкое ма­тирование, "шелковистое" матирование. Работы по интенсификации процесса матирования проводятся за рубежом, в частности в Чехии. Как правило, основ­ными компонентами для матирования являются фто­риды аммония или калия в растворе фтористо-водо­родной кислоты.

Матирование парами фтористо-водородной кисло­ты в присутствии водяного пара применяется для ма­тирования листового стекла и других стеклянных из­делий. В Японии в последние годы предложено ис­пользовать для матирования такие компоненты, как СС12Р2, СНС13, СС14, СРС13.

При матировании печатью и письмом раствор, со­стоящий из фторида аммония, фтористо-водородной кислоты и других компонентов, наносят на поверх­ность стеклоизделия пером, кистью или штемпелем. С целью массового переноса и размножения увеличенных или уменьшенных рисунков одновремен­но на большое количество изделий применяют пантог­рафы и шлифовальные машины.

На Всероссийской конференции руководителей, ведущих специалистов и художников промышленных предприятий России, состоявшейся в Москве 21 фев­раля 2002 г., было отмечено, что одними из популяр­нейших способов матирования в сочетании с полиров­кой являются сюжетная грань и "Галле". "Галле" представляет собой травление фтористо-водородной кислотой полихромных рисунков, нанесенных на мно­гослойное накладное стекло.

Матирование химической обработкой обладает ря­дом ценных преимуществ, позволяет получить уни­кальные и высокохудожественные изделия, но в то же время является экологически вредным производством. В связи с этим интенсивно ведутся исследования по разработке менее безопасных методов матирования.

Матовую поверхность получают путем нанесения на стеклоизделия обжиговых покрытий, имитирую­щих эффект травления. К преимуществам данного способа относят устранение энергоемкого оборудова­ния и вредных химических соединений. Недостаток заключается в том, что при использовании этого спо­соба стеклоизделия имеют поверхность не такую глад­кую, как в случае "настоящего" травления. Однако в последнее время в США получены покрытия, качество которых не уступает покрытиям химического матиро­вания.

Все большую популярность как у нас в стране, так и за рубежом получают безобжиговые покрытия. Без­обжиговые покрытия, имитирующие эффект матиро­вания, получают путем нанесения на поверхность стеклоизделий органических белых и полупрозрачных лаков и красок, а также таких полимеров, как полиуре-тановые композиции. По сравнению с другими спосо­бами матирования данный метод менее энергоемок и безвреден.

Лазер относится к альтернативным источникам энергии. Его успешно применяют для матирования стеклоизделий. В Великобритании разработан спо­соб декорирования стеклоизделий (чашек, ваз, флако­нов и др.) с использованием лазерной технологии. Сфокусированный лазер позволяет получить на изде­лии линии и отдельные пятна диаметром 30- 100 нм. Для матирования стеклоизделий помимо лазера при­меняют ультразвуковую обработку и гравирование электрическим током.

В настоящее время в БелГТАСМе ведутся работы по матированию стеклоизделий детонационным спо­собом и методом плазменной обработки. Так, разработана технология мати­рования стеклоизделий методом плазменного напыле­ния металлов (рис.27).

Рис. 27. Технология матирования стеклоизделий методом плазменного напыления металлов

В этой технологии был использован электродуговой плазмотрон УПУ-8М с плазменной го­релкой ГН-5Р. Параметры работы плазмотрона были следующие: рабочее напряжение — 32 В, сила тока — 300 А. Плазмообразующим газом служил аргон, рас­ход которого составлял 2,5 м3/ч при давлении 0,25 МПа. Расход воды на охлаждение — Юл/мин. В качестве матирующего металла применялись отходы медной проволоки диаметром 1,0 - 2,5 мм.

Сущность матирования заключается в следующем. Расплавленная капля металла приносит в точку кон­такта с поверхностью стеклянной подложки количест­во теплоты, достаточное для размягчения поверхност­ного слоя. В результате значительного термоудара на глубину до 200 - 250 нм в поверхностном слое появля­ются микротрещины, развивающиеся до микросколов. Напыленный слой металла в результате термоудара вместе с поверхностными частицами стекла самоотс­лаивается. Непрерывное поле микросколов образует высококачественную матовую поверхность типа "мороз".

Для декорирования была использована продукция (рюмки, фужеры, бокалы) ОАО «Стекольный завод "Красный Май"». Перед декорированием поверхности стеклоизделий обезжиривали ватным тампоном, смо­ченным в ацетоне или метаноле. Затем на изделие на­кладывали трафарет, изготовленный из гибкой алюми­ниевой или медной фольги. Изделие с трафаретом устанавливали на вращающийся турнет и проводили плазменное напыление меди. Продолжительность декорирования одного стеклоизделия составляла 10-30 с в зависимости от конфигурации и площади поверхности наносимого рисунка. После плазменной обработки снимали трафарет и очищали поверхность стеклоизделия от остатков металла.

Данный способ матирования энергетически более выгоден по сравнению с такими традиционными спо­собами, как пескоструйная обработка и шлифовка аб­разивными материалами. К недостаткам указанных способов относятся значительная запыленность рабо­чей зоны и высокие энергозатраты. Так, мощность электроустановки может достигать 20 кВт и более, а мощность электродувного плазмотрона — 9-12 кВт. Матовая поверхность типа "мороз", полученная на стеклоизделиях традиционным способом, отличается раковистым изломом и средней глубиной микровыколок до 300 - 400 нм. Аналогичную поверхность в виде раковистого излома имеют стеклоизделия при плаз­менном матировании. Глубина микровыколок после самоотслоения напыленного слоя металла составляет 300-350 нм.

Основные преимущества технологии матирования стеклоизделий методом плазменного напыления — высокая производительность, экологическая безопасность и возможность использования отходов металли­ческой проволоки. Все это позволит снизить себестои­мость продукции и повысить ее конкурентоспособность.