способ изготовления декоративных изделий из стекла с титановым покрытием

Формула изобретения

1. Способ изготовления декоративных изделий из стекла с титановым покрытием, включающий чистовую обработку поверхности изделия, ее тонирование, формирование рисунка с помощью лазерного луча и очистку поверхности изделия от сколов и пыли, отличающийся тем, что формирование рисунка осуществляют при температуре светового пятна в точке фокусирования лазерного луча, доведенной до значения плавления стекла и/или эффекта микровзрыва на обрабатываемой поверхности, при этом в точку фокусирования лазерного луча на обрабатываемую поверхность одновременно подают струю сжатого очищенного воздуха под давлением не более 1,5 атм, а после очистки поверхности изделия от сколов и пыли на него наносят слой мордана, на который после сушки наносят слой сусального золота, и затем слой защитного слоя лака.

2. Способ изготовления декоративных изделий из стекла с цветным тонированным покрытием по п.1, отличающийся тем, что для очистки поверхности изделия от сколов и пыли на нее наносят нетвердеющий лак, застывающий в виде пленки, которую снимают после ее застывания с налипшими на нее сколами и пылью.

3. Способ изготовления декоративных изделий из стекла с цветным тонированным покрытием по п.1, отличающийся тем, что для очистки поверхности изделия от сколов и пыли используют клейкую ленту типа «скотч».

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области легкой промышленности, а именно к художественной обработке изделий декоративно-прикладного искусства, и может быть использовано для получения узоров и рисунков фотографической точности при изготовлении декоративных изделий, картин, панно из оптически прозрачных материалов с цветным тонированием, а именно из стекла с титановым покрытием.

Известен способ получения тонирующих покрытий на стекле, включающий формирование на изделии тонирующего покрытия на основе оксидов металлов путем нанесения пленкообразующего вещества на стекло с последующей термообработкой. Полученное стекло может быть использовано при нанесении на него декоративных рисунков (Патент РФ № 2231501, кл. С03С 17/25, опублик. 2004 г.).

Недостатком описанного способа является низкая художественная выразительность нанесенного рисунка.

Известен также способ нанесения цветного декоративного покрытия изделия, включающий нанесение на стекло изображения термическим напылением цветных кристаллов на предварительно нагретую подложку до температуры плавления. Формирование рисунка осуществляется с помощью трафаретов (Авт. св. № 1593564, кл. В44С 01/08, опубл. 1990 г.).

Недостатком описанного способа является низкая художественная выразительность нанесенного рисунка.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ художественно-графической обработки изделий из стекла, включающий чистовую обработку поверхности изделия, ее тонирование, нанесение рисунка с помощью лазерного луча, очистку поверхности изделия от сколов и пыли (Заявка на изобретение РФ, № 94011039, кл. С03В 33/00, опублик. 1995 г.).

Недостатком описанного выше способа художественно-графической обработки изделий из стекла является недостаточная художественная выразительность изделия из-за недостаточной контрастности наносимых рисунков.

Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение художественной выразительности изготовленных декоративных изделий путем повышения контрастности наносимых рисунков и расширение композиционных возможностей наносимых изображений.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе изготовления декоративных изделий из стекла с цветным тонированным покрытием, включающем чистовую обработку поверхности изделия, ее тонирование, формирование рисунка с помощью лазерного луча и очистку поверхности изделия от сколов и пыли, формирование рисунка осуществляют при температуре светового пятна в точке фокусирования лазерного луча, доведенной до значения плавления стекла и/или эффекта микровзрыва на обрабатываемой поверхности, при этом в точку фокусирования лазерного луча на обрабатываемую поверхность одновременно подают струю сжатого очищенного воздуха под давлением не более 1,5 атм, а после очистки поверхности изделия от сколов и пыли на него наносят слой мордана, на который после сушки наносят слой сусального золота, и затем слой защитного слоя лака, а также тем, что для очистки поверхности изделия от сколов и пыли на нее наносят нетвердеющий лак, застывающий в виде пленки, которую снимают после ее застывания с налипшими на нее сколами и пылью, и тем, что для очистки поверхности изделия от сколов и пыли используют клейкую ленту типа «скотч».

Способ изготовления декоративных изделий из стекла с титановым покрытием с получением узоров и рисунков фотографического качества на тонированной поверхности по изобретению заключается в формировании графических элементов рисунка воздействием светового пятна лазерного излучения диаметром не менее 4 мкм по точкам растрового изображения с разрешением до 800 DPI с последующим нанесением слоя сусального золота.

Температуру светового пятна в точке фокусирования лазерного луча доводят до значения плавления стекла и/или до эффекта микровзрыва на поверхности за счет резкой разницы температур обрабатываемой поверхности и светового пятна в точке фокусирования лазерного луча. Затем удаляют сколотые и надколотые частицы стекла оригинальной методикой и производят обработку рисунка морданом и после сушки этого слоя осуществляют нанесение слоя сусального золота с последующим нанесением защитного слоя лака.

Лазерная гравировка основана на распылении или скалывании твердых частиц поверхности слоя. В точке воздействия лазерного луча на поверхности происходит испарение материала или микровзрыв с выбрасыванием с поверхности небольшой части основы.

Долговечность нанесенного изображения максимальна и определяется самим материалом - изображение и материал теперь единое целое. Изображение, выполненное с помощью лазерной гравировки на тонированном стекле с последующим нанесением слоя сусального золота, выгодно отличается высоким разрешением и отличным качеством, точностью, изяществом и детализацией каждой линией, что позволяет добиться особого декоративного эффекта.

Способ осуществляется следующим образом.

Поверхность стекла тщательно моют и обезжиривают спиртами или растворами на их основе. Затем производят нанесение тонирующего титанового слоя по любой известной технологии.

Далее на тыльную поверхность изделия с помощью лазерного луча наносят изображение. Световое пятно в точке фокусирования лазерного луча должно быть диаметром не менее 4 мкм по точкам растрового изображения с разрешением до 800 DPI. В точку фокусирования лазерного луча на обрабатываемой поверхности подают струю сжатого очищенного воздуха под давлением не более 1,5 атм.

Температуру светового пятна в точке фокусирования лазерного луча на обрабатываемую поверхность доводят до значения плавления стекла и/или до эффекта микровзрыва на поверхности за счет резкой разницы температур обрабатываемой поверхности и светового пятна лазера.

Сжатый очищенный воздух под давлением примерно 1,5 атм, поданный непосредственно в точку фокуса лазера не позволяет стеклу нагреться. На стекло воздействует только тепловой удар и оно взрывается на поверхности из-за разницы температур охлажденного воздухом стекла и светового пятна в точке фокусирования лазерного луча. Подача сжатого очищенного воздуха под давлением решает и вторую задачу: удаляет выбитую стеклянную крошку с последующих точек воздействия лазера в любом месте поверхности. Подачу воздуха осуществляют через специальную конусную насадку на лазер. Большинство поднятых с поверхности стекла частиц удаляют через зону разряженного воздуха, созданного любым промышленным пылесосом компрессора с системой фильтров.

Диаметр и температуру светового пятна в точке фокусирования лазерного луча выбирают так, чтобы при воздействии на поверхность стекла произошло не оплавление стекла, а микровзрыв. При этом в точке воздействия образуется микроворонка глубиной до 0,1 мм с рваными краями, имитирующими грани.

Эффект микровзрыва достигается сочетанием двух условий: резкой разницы прозрачности сред воздуха и эмульсии на стекле, а также температур стекла и светового пятна в точке фокусирования лазерного луча.

Сочетание этих двух условий устраняет эффекты оплавления и микровзрыва внутри стекла.

Затем производят очистку поверхности с нанесенным на нее рисунком. Спекшаяся крошка легко удаляется несколькими влажными салфетками.

Однако, как показала практика гравировки стекла, эффекта оплавления избежать невозможно. Поэтому в процессе точечного прожига стекла от поверхности отрывается лишь до 30% стеклянной крошки. Остальная часть спекается особенно при высокой плотности гравировки 200-800 dpi.

Ни один применяемый способ очистки стекла от спекшейся крошки не подходит к изготовлению изделий с гравировкой на тонированном стекле, так как либо вносит дополнительные дефекты, либо просто очень сложен и дорог.

Так ультразвуковая очистка в ванной позволяет обрабатывать только маленькие по размеру поверхности, что обусловлено самим оборудованием. Виброочистка требует много дополнительного оборудования, площадей и не нашла применения на практике.

Просто механическая очистка стекла требует применения щеток определенной жесткости, например медной, за счет их абразивности вносит множество мелких царапин на тонированный участок стекла и позволяет обрабатывать только, как правило, центр рисунка с невозможностью очистки краев и т.д.

Процесс очистки стекла по изобретению прост и оригинален, дешев, не требует дополнительного оборудования и может осуществляться следующим образом:

1 вариант. На стекло наносят в несколько слоев нетвердеющую смесь на акриловой основе. После высыхания он образует эластичную пленку, которая снимается с поверхности стекла с приклеившимися к нему пылью и спекшейся крошкой. После одной обработки открывается до 90% пор. При необходимости обработку можно повторить.

При описанном способе очистки поверхности изделия от сколов и пыли существует опасность вредного воздействия химических элементов, входящих в состав лака, на организм человека. Работы надо проводить в соответствующем, хорошо вентилируемом помещении, что ограничивает его применение для малых предприятий.

2 вариант. Второй вариант очистки еще проще и показывает ее результат сразу в процессе применения. Используется обыкновенная клейкая лента или пленка типа «скотч» необходимой ширины, или любая другая пленка, имеющая соответствующую прочность основы с качественным и равномерномерно нанесенным клеевым покрытием. Пленку наклеивают на гравированную поверхность и тщательно разглаживают. Клеевой слой обеспечивает прилипание всей стеклянной крошки к пленке. При снятии пленки создается эффект волны и удаляются не только приклеенные частицы, но и зацепившиеся за них соседние частицы. И стекло очищается практически полностью. При необходимости процесс повторяют.

Затем производят обезжиривание поверхности изделия со стороны нанесенного рисунка. Обезжиривание производят, например, изопропиловым или пищевым спиртом. Обезжиривание поверхности, например, ацетоном, неприемлем, так как остаются разводы.

На очищенную и обезжиренную поверхность кистью наносят тонкий слой мордана. Для приготовления раствора мордана растворяют прозрачный янтарь в эфире или эфирном спирте. Указанные компоненты смешивают в пропорции от 1:3 до 1:8 соответственно. Концентрацию раствора выбирают для каждого материла (золота) в зависимости от его плотности и от производителя материала.

Затем производят сушку изделия в течение 24 часов при комнатной температуре. После сушки на рисунок наносят сусальное золото. Мягкой кистью, легкими движениями разглаживают покрытие из золота и удаляют неприставшие частицы. Затем наносят защитный слой лака.

Пример осуществления способа

Поверхность стекла, являющуюся будущей тыльной стороной изделия, мыли и обезжиривали изопропиловым спиртом.

Затем осуществляли нанесение тонирующего титанового слоя вакуумным напылением, которое в настоящее время является самым экологически чистым методом.

Затем на тонированное стекло с тыльной стороны изделия с помощью лазерного луча наносили изображение. Световое пятно в точке фокуса лазерного луча на обрабатываемую поверхность устанавливали диаметром от 4 мкм по точкам растрового изображения с разрешением до 800 DPI. Температуру светового пятна в точке фокуса лазерного луча доводили до значения плавления стекла и/или до эффекта микровзрыва на поверхности за счет резкой разницы температур обрабатываемой поверхности и светового пятна в точке фокуса лазерного луча на обрабатываемую поверхность. В точку фокуса лазерного луча на обрабатываемую поверхность подавали струю сжатого очищенного воздуха под давлением не более 1,5 атм. Подачу воздуха осуществляли через специальную конусную насадку на лазер.

Было проведено ряд испытаний. Давление струи сжатого воздуха варьировали в пределах от 0,1 до 2,0 атм. Охлаждение стекла до температуры, достаточной для получения эффекта микровзрыва, происходило с разницей во времени. Чем меньше давление, тем процесс охлаждения стекла происходил медленнее и на меньшую глубину. Поскольку при выполнении рисунка необходимо выполнять линии различной глубины, давление струи сжатого воздуха варьируют в пределах от 0,1 до 1,5 атм. Струя сжатого воздуха под давлением в указанных пределах эффективно сдувает стеклянную крошку от предыдущего микровзрыва.

При давлении струи сжатого воздуха, большем чем 1,5 атм, эмульсия «сдувалась» со стекла из-за слабой адгезии, образовывались оголенные места, что делало затруднительным выполнение рисунка требуемого качества. Таким образом, оптимальным давлением является давление не более 1,5 атм. При использовании давления не более 1,5 атм происходит совмещение всех факторов - достаточное охлаждение поверхности стекла, сохранение эмульсии на его поверхности и очистка обрабатываемой поверхности от стеклянной крошки.

Большинство поднятых с поверхности стекла частиц удаляли через зону разреженного воздуха, посредством промышленного пылесоса - компрессора с системой фильтров.

После нанесения рисунка производили очистку стекла.

Очистку стекла осуществляли двумя вариантами.

1 вариант. На стекло наносили в несколько слоев нетвердеющий лак, например используемый в автопромышленности для защиты автомобилей от гравия, так называемой «антигравийный лак». После высыхания застывший в виде эластичной пленки слой снимали с поверхности стекла с приклеившейся к нему спекшейся крошкой. После одной обработки было выявлено, что открывается до 90% пор. При необходимости обработку можно повторить. Работы проводились в соответствующем, хорошо вентилируемом помещении.

2 вариант. Была использована пленка типа (скотч) соответствующей ширины с качественным и равномерно нанесенным клеевым покрытием. Пленку наносили на гравированную поверхность и тщательно разглаживали. Клеевой слой обеспечивал качественное прилипание всей стеклянной крошки к пленке. При снятии пленки создавали эффект волны и удаляли не только приклеенные частицы, но и зацепившиеся за них соседние частицы. И стекло было очищено практически полностью.

Затем производили обезжиривание поверхности изделия со стороны нанесенного рисунка. Обезжиривание производили изопропиловым или пищевым спиртом. Обезжиривание поверхности, например, ацетоном неприемлемо, так как остаются разводы.

На очищенную и обезжиренную поверхность кистью наносили тонкий слой мордана. Для приготовления раствора мордана растворяли прозрачный янтарь в эфире или эфирном спирте. Указанные компоненты смешивали в пропорции от 1:3 до 1:8 соответственно. Концентрацию раствора выбирали для каждого материла (золота) в зависимости от его плотности и от производителя материала.

Затем производили сушку изделия в течение 24 часов при комнатной температуре. После полного высыхания на рисунок наносили сусальное золото. Мягкой кистью, легкими движениями разглаживали покрытие из золота и удаляли неприставшие частицы. Затем на рисунок наносили защитный слой лака.

Выполненное по описанной выше технологии декоративное изделие имеет высокую художественную выразительность за счет высокой контрастности нанесенных рисунков и композиционных разрешений.