Способ декорации стеклянных изделий

Область техники

Изобретение относится к области декорирования стекла и изделий из него, и может быть использовано в стекольной промышленности на технологической стадии нанесения декоративных покрытий на стеклянные бытовые товары (рюмки, фужеры, бокалы, стаканы, вазы, кружки, тарелки и др.).

Уровень техники

Из уровня техники известен способ декорирования стеклоизделий методом плазменного напыления металлов (см. О плазменном напылении металлов на изделия сортовой посуды. / Немец И.И., Крохин В.П., Бессмертный B.C., Шитова Т.И., Силко А.И. // Стекло и керамика. 1982. №12, с.12-13), в котором для декорирования стеклоизделий используют медную проволоку, которую напыляют на стеклянную подложку плазменной горелкой электродугового плазмотрона.

Недостатком этого способа является низкая прочность сцепления декоративного металлического покрытия со стеклянной подложкой.

Из уровня техники известен способ декорирования стеклоизделий методом плазменного напыления стеклопорошков (см. Декорирование стекла и изделий из него методом плазменного напыления. / Крохин В.П., Бессмертный B.C., Панасенко В.А., Дрижд Н.А., Никифоров В.М. // Стекло и керамика. 1999. №3, с.12-14.), включающий подогрев изделия, наложение трафарета, плазменное напыление декорирующего стекловидного материала в виде порошков с размерами 80-250 нм. Прочность сцепления покрытия, полученного по этому способу, может составлять примерно 12 МПа, но этот способ имеет следующие недостатки:

- При плазменном напылении стеклопорошков невозможно использовать стеклопорошки зерновым составом менее 80 нм и более 250 нм.

- Перед напылением стеклопорошков вышеуказанных фракций с целью устранения микротрещин в стеклянной подложке стеклоизделия необходимо подогревать до 523 К. Это усложняет технологический процесс нанесения декоративных покрытий и увеличивает себестоимость готовых изделий.

Из уровня техники известен способ получения стеклометаллического декоративного покрытия на стекле (RU 2251538 C2, опубликован 10.05.2005), который включает наложение трафарета, плазменное напыление декорирующего материала, при этом в факел плазмы вводят запаянную с одного конца стеклянную трубку диаметром 3,0-5,0 мм, заполненную в произвольном соотношении смесью порошка цветного металла и стеклопорошка зерновым составом 50-500 нм или порошком цветного металла, а напыление производят при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе аргона 2,0 м³/ч.

Недостатки: - известный способ не обеспечивает защиту от окисления наносимого декорирующего слоя при использовании потребителем, так как наносимый слой на стеклянное изделие напрямую взаимодействует с кожей и слюной человека;

Также данный способ не обеспечивает защиту от механических повреждений, например при мойке и других способах очистки.

Раскрытие изобретения

Задачей заявленного изобретения является разработка нового способа декорации стеклянных изделий с защитным покрытием.

Технический результат заявленного изобретения направлен на защиту от окисления наносимого декорирующего слоя при использовании потребителем. Также заявленное изобретение обеспечивает защиту от механических повреждений, например, при мойке, что увеличивает срок службы стеклянных изделий при эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что способ декорации стеклянных изделий, состоящий из подготовки стеклянных изделий, включающей распаковку стеклянных изделий и мойку с сушкой; гравировки наружной поверхности стеклянных изделий; повторной их мойки и сушки; нанесения трафаретной маски для напыления; маскирования стеклянных изделий путем нанесения вручную защитного материала на поверхность; размещения изделий в устройстве фиксации камеры для вакуумного напыления, включающего откачку воздуха; напыления декорирующего слоя; выгрузки изделий, удаления защитного материала со стеклянных изделий и упаковки, при этом, напыление производится латунью, а после удаления защитного материала со стеклянных изделий на декорирующий слой наносится пищевой полиуретан или «полиглас» с последующим отжигом в термо-конвейере.

Осуществление изобретения

Предварительная подготовка осуществляется в цеху, в котором стеклянные изделия проходят обработку для этапа вакуумного напыления.

Сортовые стеклянные изделия поступают в цех в упаковке. Далее, стеклянные изделия освобождаются из упаковки, после чего подвергаются осмотру на предмет брака, например, бой, сколы, трещины, просечка, свиль, деформация геометрии изделия. Прошедшие сортировку изделия помещаются в посудомоечную машину, где при воздействии подогретой умягченной дистиллированной воды для мойки, происходит очистка стеклянных изделий от различных загрязнений. После мойки, стеклянные изделия вынимают из посудомоечной машины, далее они протираются чистой хлопчатобумажной тканью, и помещаются в сушильный шкаф при температуре 60°С и относительной влажности 20-25% до окончательной просушки. После, стеклянные изделия проходят дополнительный осмотр на брак, а именно стеклянные изделия считаются негодными для дальнейшей обработки, если после просушки остались загрязнения, то осуществляется отсортировка на повторную мойку, если образовались повреждения стеклянных изделий, то осуществляется отсортировка в стеклянный бой. Стеклянный бой поступает в контейнер для стекла, упаковка от сортовых стеклянных изделий поступает на участок макулатуры. Использованная хлопчатобумажная ткань утилизируется вместе с бытовыми отходами.

После этапа мойки стеклянных изделий происходит этап гравировки наружной поверхности автоматическим способом, который содержит этапы на которых, выбирают и запускают, посредством программы необходимый декор и направляют выбранное изображение в программатор станка. Далее запускают станок для этапа гравировки стеклянных изделий.

Далее стеклянные изделия с гравировкой подвергаются повторной мойке и сушке.

Стеклянные изделия, прошедшие отбор по качеству перемещаются в цех вакуумного напыления с помощью транспортировочного конвейера.

Далее, на каждое стеклянное изделие наносится вручную маскируемый слой защитного материала (полиэтиленовая лента, лавсановая пленка или лента) на внешнюю поверхность, не подлежащую декорации. Внешняя поверхность, которая не защищена маскируемым слоем, снабжена защитной маской из нержавеющей стали.

Маскированные стеклоизделия помещают в специальные цилиндрические кассеты из нержавеющей стали, снабженные радиальными подшипниками, шестернями и резьбовым устройством фиксации.

Для напыления латунного покрытия используются установки вакуумного напыления, например «Оратория-9», модернизированные системой ионной очистки, магнетронной системой распыления и планетарным механизмом вращения изделий со специализированными кассетами для стеклоизделий различных видов.

Установка состоит из откачного поста, рабочей камеры, блока (шкафа) управления, шкафа источников питания магнетрона и блока питания источника установки ионной очистки. В состав откачного поста входят два механических вакуумных насосов НВР-90 пластинчато-роторного типа и паромасляный диффузионный насос НВДМ-630. Рабочей жидкостью насосов являются вакуумные масла ВМ-4 для АВЗ-20Д, и ВМ-1С для НВДМ-630. Рабочая камера оснащена планетарным механизмом вращения кассет со стеклянными изделиями, источником ионной очистки, магнетроном.

В рабочую камеру установки загружают кассету со стеклянными изделиями. В камере установки с загруженными стеклянными изделиями откачивается воздух до давления в 10 Па при помощи механических насосов. Далее паромасляным насосом откачивается воздух до остаточного давления 0,02 Па.

Контроль вакуума и управление насосами с клапанами осуществляется автоматически со шкафа управления. По достижении требуемого вакуума включается источник ионной очистки. Из источника ионов установки по направлению к стеклянным изделиям вылетает поток ионов аргона, который бомбардирует поверхность изделий. В результате чего поверхность очищается и активируется для напыления. Данная операция позволяет получить высокую адгезию покрытия. Далее осуществляется напыление латунью марки ЛС59. Действие магнетронного распылителя основано на распылении материала мишени-катода при его бомбардировке ионами рабочего газа (аргона), образующими в плазме аномально тлеющий разряд. Возникающая при этом вторичная эмиссия поддерживает разряд и обуславливает распыление материала мишени-катода. Мишень – катод из латуни охлаждается проточной водой, поступающей по трубопроводу из обратной системы воды. На катод подается постоянное напряжение (300 - 800 В) через клемму от источника питания; под катодом расположена магнитная система, состоящая из центрального и периферийных постоянных магнитов, расположенных на основании из магнитомягкого материала, например – (латунь) (титан) (алюминий) (нержавеющая сталь). Все элементы смонтированы на корпусе, присоединенном к вакуумной камере изолирующими вакуумно-плотными прокладками.

Процесс напыления проходит в два этапа.

Первый – напыление непрозрачной подложки латунью в присутствии ионов инертного аргона, второй – напыление нитрида латуни, придающего стеклянным изделиям яркий выраженный золотистый оттенок. Получение нитрида латуни осуществляется путем добавления к аргону реактивного газа – азота. Ионная очистка и напыление проходят при поддержании вакуума в пределах 0,08-0,5 Па. По окончании напыления выключаются блоки питания, и выполняется напуск атмосферы в камеру. Далее, стеклянные изделия с напылением выгружают (вытаскивают) из установки и в ручном режиме снимают защитное покрытие. После этого, на нанесенный латунный слой стеклянных изделий вручную наносится пищевой полиуретан или защитный слой «полиглас», толщиной 0.01- 0.6 мм, биологически совместимые и безопасные для человека.

Далее, стеклянные изделия подвергаются отжигу в термо- конвейере. Температурный режим при обжиге стеклянных изделий с защитным слоем «полиглас» в термо-конвейере 180°С-200°С. Временной проход по термо-конвейеру 8-10 мин.

После этого готовые стеклянные изделия перемещаются в цех упаковки. Параллельно упаковщиками выполняется отбраковка изделий с дефектами. Декорированные стеклянные изделия упаковываются в наборы с подарочной упаковкой. Наборы от 4 до 8 штук пакуются в пачки из термоусадочной полиэтиленовой пленки. Пачки передаются на склад готовой продукции.