Травление стекла по Лайнеру
До настоящего времени предполагали, что для матовой протравы стекла необходимо употребление дорогостоящих хлористых солей. Недавно А. Лайнер открыл, что можно приготовить сравнительно дешевую травильную жидкость без хлористых солей. В "Polytechnisches Journal" помещены следующие два его рецепта:
а) Сначала приготовляют два раствора: Раствор I, состоящий из 1 части соды в 2 частях теплой воды и Раствор II, состоящий из 1 ч.поташа в 2 ч. теплой воды. Оба раствора I и II смешивают и к смеси прибавляют 2 ч. концентрированной плавиковой кислоты, а затем Раствор III, состоящий из 1 ч. сернокислого калия в 1 ч. воды.
б) Второй рецепт состоит из следующих составных частей: 8 воды, 4 поташа, 1 растворенной плавиковой кислоты и 1 сернокислого калия. Эту смесь обрабатывают хлористоводородной кислотой и поташом, пока она не вызовет матовой поверхности желаемой степени на пробном куске стекла.
Матирование
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.
Матирование химической обработкой в зависимости от способа нанесения соединений фтора на поверхность стекла нами предложено подразделить 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 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 (а. с. СССР 1088265). Так, разработана технология матирования стеклоизделий методом плазменного напыления металлов (см. схему). Для этого 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 — 10 л/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 микровыко-лок 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.
Фотографическая обработка стекла позволяет изготавливать на стекле, покрытом фотоэмульсией, диапозитивы. Кроме того, на поверхности стекла можно выполнять фотопечать, нанося изображения с помощью силикатных красок и закрепляя их обжигом. Существует и такой способ: на стекло, покрытое защитной светочувствительной пленкой, противостоящей плавиковой кислоте, фотопроцессом переносятся рисунки и изображения.
Люстрирование, или иризация, представляет собой нанесение на поверхность стекла, бесцветного или окрашенного, прозрачного несмываемого слоя. Процесс заключается в том, что сильно нагретое стекло окуривается в специальной камере парами соединений металлов и затем медленно охлаждается. С помощью такого способа можно получить различные, декоративные эффекты.
Специальные силикатные карандаши, которыми рисуют по стеклу, содержат легкоплавкие краски. Ими рисуют по стеклу, предварительно подвергнутому матированию абразивным порошком. После того как рисунок выполнен, стекло с нанесенным изображением подвергается обжигу, а затем охлаждается. В результате краска сплавляется со стеклом, сохраняя всю выразительность и яркость цветов.
Очень интересным материалом для воплощения дизайнерских идей является так называемое флоат-стекло, или стекло, состоящее из нескольких слоев. Для работы с ним существуют разнообразные технологии и возможности, но работать с таким стеклом непросто: этот материал не прощает малейших ошибок и неточностей. В общих чертах она заключается в том, что стекольную массу вливают в ванну с расплавленным оловом, после чего остывшая масса получает идеально ровную поверхность, не требующую ни шлифовки, ни полировки. Эта технология позволила сделать настоящий переворот в производстве стекла и сегодня очень популярна во всем мире.
Модным становится и использование в дизайне интерьера так называемого наплавляемого, или изразцового, стекла. Его технология известна человечеству несколько десятков веков, но сегодня она открывает перед дизайнерами новые возможности. С помощью изразцового стекла создается стеклянная «живопись» и даже целые архитектурные объекты.