Декоративная обработка стеклоизделий

Шлифование и полирование рисунков на изделиях абра­зивными инструментами и материалами производится с при­менением вращающихся абразивных кругов (шлифование) и спе­циальных щеток с подачей суспензии полирующего материала. При шлифовании стекла происходит два параллельных процесса: при первом (подготовительном) поверхность стекла разрушается на некоторую глубину и образуется система трещин; при втором (про­изводительном) из верхнего трещиноватого слоя удаляются оскол­ки. В результате образуется множество выколок, придающих шли­фованной поверхности шероховатость и матовость.

При механическом полировании шлифованной поверхности удаляется кремнекислородная пленка, образующаяся на поверх­ности стекла под действием воды. При этом мягкий полироваль­ник с закрепленными на нем зернами полирующего материала снимает при своем движении защитную пленку с выступов шлифо­ванной поверхности стекла. После этого обнажившаяся поверхность стекла взаимодействует с водой, образуя новый слой пленки, ко­торый снова снимается полировальником. Такое чередование про­цессов происходит до максимального сглаживания выступов (вы­равнивания поверхности) и приобретения блеска.

Среди наносимых на изделия шлифованных рисунков различа­ют следующие их виды:

- валовое и номерное шлифование - простейшие виды неполи­рованных рисунков, наносимых на изделия из бесцветного и накладного Na-Ca-Si - стекла;

-широкоплоскостное гранение-украшение изделий шлифован­ными и полированными плоскостями (изделия из хрусталя и накладного стекла);

- алмазная резьба - рисунок из различного сочетания проре­занных в стекле и полированных клиновидных граней, созда­ющих эффектную «игру» света (изделия из свинцового хруста­ля и накладного стекла).

На рис. 11,11 представлена технологическая последовательность нанесения рисунка алмазной резьбы на изделие, исходя из равной продолжительности выполнения операций (при бригадной и конвейерно-поточной организации труда).

Рис. 11.11. Последовательность (а...ж) нанесения ри­сунка алмазной резьбы на изделие.

Декоративное шлифование выполняют абразивными кругами; валовое и номерное - карборундовыми и электрокорундовыми, различного профиля, широкоплоскостное гранение и алмазную резьбу - алмазными плоского прямого и двухстороннего кони­ческого профиля. Алмазные круги пред­ставляют собой металлический корпус с на­несенным на рабочую поверхность алмазо­носным слоем толщиной 0,1-3 мм в зависимости от размеров и назначения кру­га. Шлифовальные круги изготавливаются на основе природных (А) и синтетических (АС) алмазов. Наиболее распространенны­ми являются рисунки алмазной резьбы, эф­фект которой прежде всего зависит от оп­тических свойств и характеристик стекол, а также от формы изделия и толщины его стенок. При выполнении алмазной резьбы должны получаться так называемые призмы пол­ного внутреннего отражения, создающие эффектную «игру» света на изделиях из стекла с высоким показателем преломления (свин­цовый хрусталь). Поэтому угол заточки режущей кромки шлифо­вального круга не должен превышать 120°.

Гравирование - способ нанесения рисунка глубиной 0,5-5 мм абразивным порошком или твердыми абразивными инструмента­ми малых размеров. Художественную гравировку на мелких изде­лиях можно выполнять медными кругами малых размеров, при­варенными к сменным держателям. В процессе работы на мед­ные круги подают суспензию тонкого порошка наждака или карбида кремния в масле, керосине или их смеси. Гравирование осуществляется зернами абразивного материала, а медные круги лишь передают давление этих зерен на стекло. На крупные изде­лия гравированные рисунки наносятся с помощью бормашин, снаб­женных гибким валом. К разновидностям гравирования относятся обработка поверхности стеклоизделий резцами (рисование, выс­тукивание), а также с помощью ультразвука и лазерного излуче­ния. Гравированные рисунки обычно не полируются.

Абразивоструйное декорирование основано на том, что зер­на абразива с силой ударяясь о поверхность стекла, оставляют на ней выколки и царапины. В результате такой обработки поверх­ность стекла становится шероховатой и матовой. Абразивоструй-ной обработкой можно получать следующие виды декорирования: матированный рисунок по трафарету или без него; матированный рельефный рисунок; светлый рельефный рисунок на матирован­ном фоне, декорирование изделий из накладного стекла и т.п. Для обработки стекла применяют абразивные материалы: песок, ко­рунд и карбид кремния. Песок - наиболее распространенный и де­шевый материал, но корунд значительно тверже и более стоек к истиранию. Рисунок наносят с помощью нагнетательных (сжатый воздух) и вакуумных установок по трафаретам. Поверхность стек­ла, которая не должна подвергаться обработке защищают покры­тиями из мягких металлов, каучука, резины, пластмасс, клеевых мастик, лаков и т.п.

Химическая обработка изделий основана на разрушении стек­ла плавиковой кислотой. Существуют следующие виды химической обработки: химическое полирование рисунков алмазной резьбы, матирование поверхности стекла, декоративное травление.

Химическое полирование применяется главным образом для полирования рисунков алмазной резьбы на изделиях из свинцово­го хрусталя. Полирование осуществляется в смеси плавиковой НF и серной Н₂SО₄ кислот (система НF-Н₂SО₄-Н₂О-стекло). Главной частью смеси является плавиковая кислота, которая, вступая во взаимодействие со стеклом, растворяет его, сглаживая шерохова­тость шлифованной поверхности. Образующиеся фториды и кремнефториды в основном малорастворимы и очень быстро покры­вают поверхность стекла плотным слоем. Вводимая в полирующую смесь серная кислота взаимодействует с фторидами и кремнефторидами, превращая их в легкосмываемые сернокислые соли. Комплекс химических реакций, происходящих при полировании можно разбить на два этапа.

1. Действие избытка плавиковой кислоты на стекло:

2. Реакции, протекающие под действием серной кислоты:

Для приготовления полирующих смесей используют 40% или 70%-ную плавиковую кислоту (плотность 1110-1140 кг/м3) и 92-96%-ную серную кислоту (плотность примерно 1840 кг/м3). Применяют полирующие смеси, содержащие 1,3-12% НF и 50-65% Н₂SО₄ и име­ющие температуру 50-70°С. После полирования изделия ополаски­ваются в воде (t=50-70°С) или в Н₂SО₄ с последующим ополаскива­нием в воде. Для химического полирования кроме плавиковой кислоты могут быть использованы ее соли, например, фторид-бифторид аммония - NН₂F - NН₄НF₂. Для полирования используются сле­дующие способы:

- многоцикловый с промывкой изделий в воде и сернокислот­ном растворе;

- одноцикловый с промывкой изделий в воде. Технологическая схема полирования изделий по этим способам представлена на рис. 11.12.

Рис. 11.12. Технологическая схема химического полирования изделий из свинцово­го хрусталя. Способы: 1- многоцикповый; 2 - одноцикловый.

Для осуществления этих способов используются соответствую­щие конструкции установок. Многоцикловые установки позволя­ют перемещать вращающиеся кассеты с изделиями в вертикальном и горизонтальном направлениях. В одноцикловых установках в

барабан с вращающейся кассетой заливают из резервуаров снача­ла полирующую смесь, а после окончания процесса - воду. Во всех установках предусмотрено автоматическое управление режимом работы, подогревом рабочих растворов и воды.

Более совершенными являются установки для химического по­лирования с применением пониженной концентрации кислот и воз­вратом их в технологический процесс. В этом случае достигается значительная экономия кислот, уменьшается количестве отходов.

В целях охраны окружающей среды участки химического поли­рования должны быть оборудованы станциями (участками) нейт­рализации отработанных кислот.

Декоративное травление. Как правило, все способы декора­тивного травления предусматривают следующие операции: подго­товку стекла (промывку и очистку), нанесение защитного покры­тия, выполнение рисунка (если он не был уже нанесен на предыдущей операции), собственно травление, отмывку изделия от защит­ного покрытия и окончательную промывку. Рецепт травильного раствора зависит от химического состава стекла, вида травления (светлое, матовое), вида изделия.

При светлом травлении в результате химических реакций стре­мятся получить растворимые соли. При этом рисунок получается гладким и блестящим. Растворы, применяемые для светлого деко­ративного травления, по составу аналогичны растворам, приме­няемым для химического полирования.

При матовом травлении (матировании) эффект матовости трав­леного рисунка создают нерастворимые кристаллы солей, образу­ющиеся при взаимодействии плавиковой кислоты со стеклом. Для нанесения несложных рисунков на изделиях массового производ­ства можно использовать пантографы и гильоширные машины. Травление (светлое) производят в растворе, содержащем плави­ковую и серную кислоты. При травлении высокохудожественных рисунков и портретов используют приемы росписи, травление осу­ществляют с помощью паст, которые могут быть жидкими или гус­тыми, нерастекающимися.

Декоративные покрытия на стеклоизделиях: оксидно-метал­лические, золото и люстровые краски, силикатные краски.

Оксидно-металлические цветные покрытия. Такие покрытия получают при обработке изделий после формования растворами солей разных металлов. На горячей поверхности стекла соли раз­лагаются и образуют тонкие пленки металлов, оксидов металлов или их смеси. За счет этого поверхность стекла окрашивается в раз­личные цвета. Покрытия наносят на стекло с температурой около 600°С пистолетами - распылителями. Окончательно покрытие на стекле закрепляется в процессе отжига. Наиболее устойчивую ок­раску дают хлориды железа – FeCl₃-6Н₂О. Для получения желтых и оранжевых цветов необходимо взять 10-40 г FеСl₃-6Н₂О на 100 мл растворителя (вода, спирт).

Оксидно-металлические покрытия на стекле можно получить возгонкой твердых солей, с последующей сублимацией паров, в результате чего на поверхности образуется тонкая радужная плен­ка. Этот способ обработки называется иризацией (от греческого!п5- радуга). Для иризации изделий чаще всего используют легко­возгоняющиеся соли олова, висмута, титана, бария, стронция. При­меняют следующие способы иризации: гутный - обработка изде­лий непосредственно после формования и вакуумный - низкотемпературная обработка изделий в вакууме. При вакуумном спосо­бе, в основном применяемом для декорирования стеклянной би­жутерии и елочных украшений обычно возгоняются или испаряют­ся небольшие количества металлов или их оксидов.

Покрытия золотом и люстровымм красками. Украшение зо­лотом значительно повышает художественную ценность изделий. Применяется как для изделий массового производства (стаканы, изделия на ножке), так и для декоративно-художественных изде­лий в сочетании с другими видами обработки, например, матиро­ванием.

После нанесения 12%-ного препарата жидкого золота на стек­ло и обжига образуется тонкая пленка металлического золота (0,2-1,2)10^-4 мм, прочно соединенная со стеклом. Препарат жид­кого золота на изделия можно наносить вручную и на машинах. Вручную препарат жидкого золота на изделия наносят на вращаю­щихся турникетках, закрепленных на рабочих столах. Механизи­рованное нанесение применяется для изделий массового выпус­ка, в основном, стаканов и изделий на ножке. Чтобы пленка золо­та хорошо закрепилась на поверхности, изделия необходимо обжигать при температуре, близкой к температуре размягчения стек­ла. Большинство изделий, декорированных золотом, обжигают в тун­нельных муфельных печах с электрическими нагревателями.

Люстровые краски представляют собой растворы смолянокислых солей тяжелых металлов в органических растворителя. После нанесения их на стекло и обжига образуется тончайшая цветная пленка оксидов указанных металлов. Она отливает металлическим блеском в отраженном свете.

Металлы, являющиеся (в виде оксидов) красителями стекла -железо, кобальт, медь, хром, никель, применяют для получения цветных люстровых красок. Бесцветные люстровые краски, кото­рые иногда называют перламутровыми, можно смешивать с цвет­ными. Основными бесцветными люстровыми красками являются висмутовая, титановая, цинковая и оловянная. Обжиг изделий, декорированных люстровыми красками производится аналогично обжигу изделий, декорированных золотом.

Покрытия и рисунки силикатными красками. Силикатные краски представляют собой тонкомолотые легкоплавкие цветные стекла (см. главу 20). Температура растекания их при обжиге на изделиях составляет около 550°С, что соответствует температуре начала размягчения стекла. При обжиге изделия, расписанного силикатными красками, они приставляются к поверхности стекла, образуя прозрачные или непрозрачные цветные покрытия; соот­ветственно различают прозрачные и непрозрачные силикатные краски. Последние обычно называют эмалями.

Краски для стекла состоят из флюса и красителя. Если материа­лы, образующие флюс, были сплавлены вместе с красителями, то получается прозрачная краска, так как краситель растворяется в бесцветном стекле. Когда бесцветный флюс плавят отдельно, а по­том размалывают вместе с пигментом, получают эмали. В качестве пигментов служат окрашивающие оксиды или прокаленные при высокой температуре смеси окрашивающих оксидов с неокрашива­ющими, которые обеспечивают стабильность окраски. Для предотв­ращения брака, коэффициенты термического расширения обожжен­ной краски и стекла не должны отличаться более чем на 5%.

Для многоцветного декорирования изделий используют тер­мопластичные силикатные краски, которые позволяют механи­зировать процесс. В состав красок вводят термопластичные свя­зующие вещества, которые являются твердыми при комнатной температуре и разжижаются при 50-90°С. Связующие должны иметь хорошую пластичность и давать возможность термоплас­тичным краскам затвердевать за 1-2 сек при соприкосновении с поверхностью изделий.

Живописные работы и роспись изделий силикатными крас­ками осуществляют обычно вручную кистями. Краски смешивают со связующими веществами, которые выбирают в соответствии со способом нанесения и регулируют их свойства путем добавления разбавителей.

Аэрографией называется нанесение краски на изделия через трафареты с помощью сжатого воздуха. Аэрограф распыляет краску под давлением воздуха 0,2-0,5 МПа.

При трафаретной печати на стекле применяют сетчатые тра­фареты, через которые краску пастообразной консистенции про­давливают на изделия. Данный способ обычно служит для декори­рования массовой продукции одно- и многоцветными (до 4-5 цве­тов) рисунками.

Для изготовления трафаретов используют сетки из искусствен­ных волокон (капрона, нейлона) и металлические, имеющие 4000-16000 отв./см2. Чем мельче сетка, тем лучше качество получаемого рисунка. Трафарет получают фотографическим способом с исполь­зованием фоточувствительного покрытия.

Основой технологии декорирования изделий трафаретной пе­чатью является то, что краска должна протекать сквозь трафарет под давлением специального приспособления - ракеля. При деко­рировании изделий, горизонтально расположенный сетчатый тра­фарет плотно прижимают к находящемуся под ним стеклянному изделию с помощью ракеля {рис. 11.13 а). Если изделие имеет ци­линдрическую конфигурацию, то оно вращается вокруг оси, парал­лельной плоскости сетчатого трафарета. Конические изделия вра­щаются вокруг горизонтальной оси, а сам трафарет поворачива­ется относительно конической поверхности изделия. Для многоцветного декорирования изделий массового производства применяют автоматические установки, состоящие из системы кон­вейеров, печатающих устройств, туннельной печи обжига и пере-ставителей (рис. 11.13 6,в).

Декалькомания - способ печатания рисунков на клеевой бу­маге и перевода их на стеклянные изделия. Рисунки печатают крас­ками или эмалями. Собственно деколями называют многокрасоч­ные отпечатки, выполненные на бумаге, имеющей клеевой слой. При смачивании деколей водой клеевой слой растворяется, а плен­ка с рисунком отделяется от бумажной основы и переводится на стекло. Далее деколи на изделиях подвергаются сушке и обжигу.

Рис. 11.13. Декорирование стеклоизделий силикатными красками трафаретным спо­собом.

а) Схема нанесения рисунка на изделия: 1 - сетчатый трафарет, 2 - ракель, 3 -краска, 4 - изделие; б) Схема автоматической установки для многоцветного деко­рирования стаканов: 1,5 - конвейеры, 2 - печатающее устройсгао, 5 - печь обжига 4 - привод, 6 - переставитель; в) График обжига изделий.

Поиск по сайту: