Матирование

    Матирование стеклянных бытовых изделий — один из наиболее распространенных способов декорирования сортового, художественного и тарного стекол. В ГОСТ 24315-80 выделяется 7 основных ти­пов стеклоизделий, декорированных в холодном состо­янии:
- изделия с плоской гранью;
- изделия с алмазной гранью;
- изделия с матовой шлифовкой;
- изделия с пескоструйной обработкой;
- гравированные изделия;
- изделия, декорированные травлением;
- изделия, декорированные росписью, шелкотрафаретной печатью, распылением, переводными картин­ками.

    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.

    Рассмотрим более подробно каждую группу. 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.

    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 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 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 CC1₂F₂, CHC1₃, CC1₄, CFC1₃.

    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 (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.

Классификация стеклянных изделий по назначению
Стеклянная бутылка>Декорирование бутылок>Матирование
Силикат натрия>Жидкое Стекло
Статьи

версия для печати