CZ2010682A3

CZ2010682A3 - Zpusob úpravy povrchu plochého skla a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ2010682A3
Application number: CZ20100682A
Authority: CZ
Inventors: Capka@Vlastimil
Original assignee: Capka@Vlastimil
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-04-27
Also published as: CA2751931A1; CZ302636B6; EP2436480A3; RU2011138368A; EP2436480A2; US20120108148A1; JP3202507U; JP2012101346A

Abstract

Zpusob úpravy povrchu plochého skla spocívá v tom, že na povrch skla se pusobí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmote plastových vláken rotujícího kartáce. Sklo se matuje kartáci s hrubšími zrny syntetického diamantu, poté dobrušuje kartáci s jemnejšími zrny. Kartáci lze upravovat i již pískované sklo. Zarízení na úpravu povrchu plochého skla je tvoreno nejméne jedním rotujícím kartácem (9, 10), který je pojezdove nebo pevne uložen nad upravovanou sklenenou tabulí (5). Kartác (9, 10) je opatren plastovými brusnými vlákny (3) se zabudovanými brusnými zrny syntetického diamantu.

Description

Oblast techniky

Vynález řeší způsob úpravy povrchu plochého skla s cílem získáni matných povrchu různého stupně průsvitnosti nebo způsobů úpravy povrchu již pískovaného skla, s cílem zachování dobré čistitelnosti. Vynález rovněž řeší zařízeni k prováděni těchto způsobu úpravy.

Stav techniky

Dosud známé způsoby matování plochého skla je možno rozdělit na postupy fyzikální a chemické. V prvním případě jsou velmi rozšířené postupy označované jako pískováni. Brusivo je urychlováno proudem stlačeného vzduch a vrháno kolmo k povrchu skla. Zrno brusivá po nárazu na povrch skla rozrušuje v místě dopadu lesklou tvrdou sklovitou vrstvu. Část zrn se od povrchu odrazí a část se setrvačnou silou pohybuje po povrchu skla. Brusné zrno matuje sklo kombinovaným účinkem, tříštěním, vytloukáním a drcením povrchové vrstvy. Použité brusivo padá do násypky a je dále používáno. Jemný skleněný prach a část roztříštěného brusivá je odsáván z místa pískování. Materiál brusivá je nejčastěji korund /AI2O3/ nebo smirek /SiOZ v zrnitosti 60 180 l]|/l. Vzhled a užitné vlastnosti pískovaného povrchu závisí především na velikosti zrna brusivá, rychlosti a směru dopadu zrna na povrch a tvaru zrna. Např. povrch pískovaného skla hnědým korundem zrnitosti 90lýl obsahuje množství povrchových trhlin a hlubokých záprasků postupujících kolmo od povrchu skla tj. ve směru dopadu zrna. Povrch skla je ostrý, nepevný, drolivý a naplněný částicemi roztříštěného skla i piskovacího materiálu. Kvalita povrchu je nízká. Povrchové trhliny představuji velký savý povrch do kterého se vsakuje vlhkost, mastnota a vytváří nečistitelné skvrny. Nepevný povrch skla se velmi snadno mechanicky odře a tím na něm vznikají neodstranitelné šmouhy. Pískování odstraňuje povrchovou vrstvu skla v tloušťce setin až desetin milimetru. Hloubka narušení skla povrchovými trhlinami a s tím souvisejícím poklesem pevnosti skla závisí na použité velikosti piskovacího zrna a tlaku vzduchu. Toto ·«« *

-2narušeni povrchu muže komplikovat tepelné zpracování skla kalením. Energetická účinnost výroby pískovaného skla je nízká. Chemické matování je založeno na reakci kyseliny fluorovodíkové s jednotlivými komponenty skloviny za vzniku řady fluoridů a fluor-křemičitanů. Nerozpustné a méně rozpustné soli krystalizují na povrchu skla. Krystaly vytvářejí na povrchu skla velmi rovnoměrnou a jemnou strukturu, která vlivem rozptylu světla dává sklu hedvábně matný vzhled. Povrch chemicky matovaného skla je bez puklin a zápraskú. Je velmi dobře čistitelný. Povrchová struktura je měkčí než podkladové sklo a je náchylná k mechanickému poškození. Nevýhodou však je, že při chemickém matování se pracuje s velmi agresivními a nebezpečnými látkami.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem úpravy povrchu plochého skla podle vynálezu, jehož podstatou je, že na povrch skleněné desky se působí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče, přičemž povrch skla je chlazen a vyplachován vodou. Hladká skleněná deska je matována tak, že na lesklý povrch skla se působí nejdříve hrubšími brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče a tento povrch se následně jemně brousí a leští brusnými zrny menší zrnitosti zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče. Variantním řešením je, že na již pískovaný povrch skla se působí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče. Podstatou zařízení na úpravu povrchu plochého skla je, že je tvořeno nejméně jedním rotujícím kartáčem, který je pojezdové nebo pevně uložen nad upravovanou skleněnou tabuli. Kartáč je opatřen plastovými brusnými vlákny se zabudovanými brusnými zrny syntetického diamantu. Podstatou dále jeyrotující kartáč je uložen v portálovém vozíku nebo v kartáčovací stolici. Podstatou je i to, že v plastových brusných vláknech jsou zabudovaná brusná zrna syntetického diamantu stejné nebo různé zrnitosti. Skleněná tabule může být upevněna v rámu zařízeni pomoci vakuových přísavek nebo na posuvném pásu.

Kartáčováním plochého lesklého skla lze tedy matovat lesklé sklo nebo následně

- 3upravovat již pískované sklo. Působením kartáčů vzniká na povrchu skla hustá síť mělkých lasturových lomů, která se vlivem rozptylu světla jeví jako matná plocha. Sklo matované kartáčováním má výrazně lepši užitně vlastnosti, než sklo pískované, případně než sklo leptané. Je to dáno strukturou povrchových stop, které se během kartáčování vytvoří. Rozhodující vliv na vzhled skla má charakter kontaktu brusného zrna s povrchem skla a dráha brusného zrna na skle. Rovněž je důležitá tvrdost brusivá. Při použití syntetického diamantu je povrch skla spíše broušený, nikoliv vytloukaný, drcený a roztříštěný. Lasturové lomy jsou mělké a převážně orientované rovnoběžně s povrchem. Plochy mezi nimi jsou rovné, mnohonásobné překryté rovnoběžnou sítí jemných brusných stop. Tato struktura dává vlivem rozptylu světla^ skleněnému povrchu orientovaný, rovnoměrně matný a hedvábně lesklý vzhled. Povrch skla je pevný, nedrolivý. Povrchová tvrdost kartáčovaného skla je stejná jako tvrdost základního materiálu. Tímto se výrazně liší od leptaného skla, kde povrchová vrstva je měkči než základní materiál. Pevný povrch kartáčovaného skla umožňuje lepení všemi obvyklými lepidly. Vzhledem k tomu, že na povrchu převládají mělké a hiadké lasturové lomy jdoucí do malé hloubky, je povrchová struktura kartáčovaného skla minimálně mechanicky narušena a sklo lze kartáčovat před tepelným zpracováním kalením i po něm. Tato povrchová struktura je přes svůj vynikající rozptyl světla minimálně nasákavá pro kapaliny. To umožňuje výrazně snadnou čistitelnost povrchu matného skla. Z hlediska použiti skla v interiéru nebo exteriéru je to jedna z nejdúležitějších vlastností. Kartáčovat lze skleněnou metráž i skleněné výrobky před dokončením. Sklo lze kartáčovat od tloušťky tři a více mm. Kartáčováním již pískovaného skla při použití plastových vykrývacích folii lze na skleněné ploše vyrobit kombinace čirých a matných ploch, případně více odstínů matných ploch. Tímto postupem je možno na skle vytvářet repliky historických leptaných ornamentů, připadne je možné použít plochu skla pro různá výtvarná řešeni. Při srovnání vlastností kartáčovaného čirého skla a kartáčovaného pískovaného skla vychází kartáčované čiré sklo výrazné lépe. Je méně mechanicky narušené, lasturové lomy má mělčí, sklo je tedy hladší, má méně nasákavý povrch, je tedy lépe čistitelná a je vyrobeno na jednom stroji v jedné výrobní operaci, která je energeticky velmi účinná. Výroba matného skla kartáčováním představuje pružnou alternativu k průmyslově vyráběnému leptanému sklu. Technologie kartáčováni

-4skla je vysoce produktivní energeticky velmi účinná, ekologická, bezprašná, přijatelně hlučná a téměř bezodpadová. Zařízení nepoužívá agresivní a jedovaté materiály, neprodukuje rušivé vlivy, múze být součástí technologické linky* nebo pracovat samostatně, téměř v jakémkoliv provozu.

Přehled obrázků k vynálezu

Způsob úpravy povrchu plochého skla a zařízení k provádění tohoto způsobu je blíže osvětlen na připojených výkresech, kde jednotlivé obrázky představuji:

Obr. č. 1 - fotografie 1000x zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním s jednou zrnitostí kartáče.

Obr. č. 2 - fotografie 1000x zvětšeného povrch čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním se dvěma různými zrnitostmi kartáče,

Obr. č. 3 - fotografie 1000x zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm již pískovaného skla a následně matovaného kartáčováním,

Obr. č. 4 - schéma zařízeni pro výrobu kartáčovaného skla s pojezdem kartáčovaci jednotky₍

Obr. č. 5 detail kartáčovaci jednotky,

Obr. č. 6 ~ detail kartáče naznačením směrů pohybu,

Obr. č. 7 - schéma zařízeni pro výrobu kartáčovaného skla s pojezdem kartáčovaného skla.

Příklady způsobu úpravy skla a zařízeni k prováděni tohoto způsobů

Matováni skla se uskutečňuje ve dvou krocích. První krokem je hrubováni tj. rozrušení tvrdé hladké povrchové vrstvy skla kartáčováním. Druhým krokem je leštění této vrstvy do požadované kvality drsnosti a průsvitnosti povrchu, tento krok se uskutečňuje také kartáčováním. Kartáčováni skla se uskutečňuje působením rotujícího kartáče, kde plastová štětina kartáče, má ve hmotě zabudované brusivo - syntetický diamant. Kartáč je osazen brusnými vlákny radiálně k ose otáčeni kartáče. Povrch skla je chlazen a vyplachován vodou. Rotací kartáče je vlákno napínáno odstředivou silou • * * ·

- 5kolmou k ose rotace. Brusivo vázané ve vláknu kartáče se pohybuje po kruhové dráze, vzhledem k tečné rovině skla. Po přiblížení rotujícího kartáče k povrchu skla, brusné zrno dopadá na povrch a pohybuje se na něm po krátké přímkové dráze. Kinetická energie brusného zrna musí dosáhnout meze kdy je zrno schopné rozrušit sklovitý povrch. Tato energie je dána součinem hmoty brusného zrna a hmoty plastového vlákna s obvodovou rychlostí vlákna v místě, kde se brusné zrno dotýká skla. Při velikosti zrna 80 lj/1 a obvodové rychlosti pohybu brusného zrna nad 20 m/s, zrno při dopadu na povrch skla svou kinetickou energií rozrušuje tvrdou hladkou sklovitou vrstvu a vytváří množství povrchových lasturových lomu. Lasturové lomy zpravidla nepřesahují délkou 0,02 mm a hloubku 0,005 mm. Tloušťka odebraného materiálu se pohybuje v řádu tisícin milimetru. Další brusná zrna se uplatňují brusným účinkem a zanechávají za sebou síť jemných, rovnoběžně s povrchem orientovaných stop. Po rozrušeni sklovité vrstvy probíhá odebíráni dalšího materiálu výrazně rychleji. Na obr. č. 1 je fotografie 1000x zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním. V kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 80 lpi, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Vlákno mělo průměr 0,2 mm. Na fotografii je dobře vidět hustá síť povrchových lasturových lomů. Kvalita takto hrubovaného povrchu závisí na použité zrnitosti brusivá. Takto opracovaný povrch je dále nutno leštit kartáčováním při použiti jemnější zrnitosti brusivá ve vláknu kartáče. Tím odstraníme většinu nepevných, ostrých části z povrchu skla. Poté se na povrchu skla převážně vyskytuji mělké prohlubně lasturových lomů. Plochy mezi nimi jsou rovné, mnohonásobně překryté rovnoběžnou síti jemných brusných stop. Sklo je matné na průhled, na povrchu hedvábně lesklé, hladké na dotyk a má vynikající užitné vlastnosti. Na obr.č.2 je fotografie 1000x zvětšeného povrch čirého skla float tl. 4 mm matovanéh^ kartáčováním. V prvním kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 80 l)Cl, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Ve druhém kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 300 f(/l, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Vlákna měla průměr 0,2 mm. Kombinaci zrnitosti brusivá ve štětinách kartáčů je možno dosáhnout různých mechanických a optických vlastností povrchů.

Způsob úpravy již kartáčovaného skla je obdobný. Rotující kartáč s brusivém syntetickým diamantem, zabudovaným ve hmotě vlákna kartáčuje povrch pískovaného ·

-6skla. Kartáčováním pískovaného skla brusným kartáčem je odstraněna většina nepevných povrchových prasklin a defektů. Nejvýraznější jsou na povrchu nejhlubši krátery vyražené nejhrubší frakcí korundu použitého k pískováni. Povrchové poruchy mezi krátery jsou členěny rovnoměrně a jsou významně mělčí. Kombinací zrnitosti pískovacího materiálu a intenzity kartáčování je možno dosáhnout různé úrovně průsvitnosti skla a tím také různých odstínů matovaných ploch. U takto upraveného skla je výrazně zmenšen počet povrchových prasklin a tím je velmi snížena nasákavost povrchu. S tím přímo souvisí lepši čistitelnost skla. Odstraněním nepevných časti povrchu je sklo odolnější proti poškození odřením. Toto vše je velmi dobře vidět na obr. č. 3 na fotografii 1000x zvětšeného povrchu čirého skla float tl.H mm pískovaného

AltSk A hnědým korundem zrnitosti 90 lýl a následně kartáčovaného. Byl použit kartáč se bffsJi , syntetickým diamantem zrnitosti 1500 Jýl, koncentraci 12f/o ve hmotě vlákna.

Při kartáčováni pískovaného skla je hladká tvrdá sklovitá vrstva již rozrušena a proto energie potřebná k úpravě povrchu je nižší a je možno použít menší obvodové rychlosti kartáče. To umožňuje použití vykrývacích folií. Brusné vlákno obrábí křehkou pískovanou plochu, ale vykrývací folie díky své pružnosti zůstává nepoškozena a chrání před obráběním plochu na které je nalepena. Takto je možno vyrobit na povrchu skla čiré a matné plochy, případné kombinace několika odstínu matných ploch v závislosti na intenzitě leštěni.

Zařízeni k úpravě skla může být řešeno jako vertikální nebo horizontální (obr. č. 4). Na svislém rámu 8 je upevněna skleněná tabule 5 vakuovými přísavkami 6. Na ramenu rámu 8 je upevněn portálový vozik 4, ve které je uložen hrubovaci kartáč 10 a leštící kartáč 9, které mají v brusných vláknech 3 zabudována brusná zrna ze syntetického diamantu. Oba kartáče 9, 10 jsou připojeny ozubenými řemeny k hřídeli elektromotoru 2, otáčejí se tedy současně (obr. 5). Kromě rotačního pohybu n se portálový vozik 4 pohybuje s kartáči v horizontálním směru x i vertikálním směru y, řízenou rychlostí. Portálový vozik 4 je dále opatřen přívodem 1 vody, na rámu 8 je dole umístěna záchytná vana 7.

Nejdříve se dostává do záběru hrubovaci kartáč 10, který odstraní lesklou tvrdou povrchovou vrstvu a následně za ním leštící kartáč 9, který povrch skla finálně zaleští. Po každém přejezdu skla se vozík 4 s kotouči 10 a 9 posune směrem do ještě ne •

-7kartáčované plochy skleněné tabule 5. Postup konči vykartáčováním celé plochy. Do místa záběru kartáčů je přiváděna chladící voda, která stéká po skle a je zachycována v záchytné vaně 7 a po odkalení je znovu používána.

Variantní uspořádáni zařízeni spočívá v kartáčováni plochy skla jedním kartáčem. Na portálovém vozíku 4 je upevněn pouze jeden kartáč. Brusný kartáč je stejné konstrukce, jako v předešlém případě, liší se pouze v osazení brusnými vlákny. První polovina délky kartáče je osazena hrubovacími vlákny. To je vlákno se syntetickým diamantem např. zrnitosti 80 lýl a koncentrace 24 % ve hmotě vlákna. Druhá polovina délky kartáče je osazena leštícími vlákny. To jsou vlákna se syntetickým diamantem např. zrnitosti 180 lýl a koncentrací 24 % ve hmotě vlákna. Kartáč je posouván hrubovací části do lesklého skla kde odstraňuje povrchovou vrstvu. Část kartáče osazená leštícími vlákny následně vstupuje do záběru a hrubovaný povrch lešti. Na poměru délky hrubovací a leštící části kartáče, stejně tak na zrnitosti brusivá leštící části kartáče, závisí výsledná kvalita kartáčovaného povrchu skla.

Jiné zařízeni uspořádáno tak, že kartáče 9, 10 stejně široké jako plocha skleněné tabule 5, jsou uloženy napevno v kartáčovaci stolici 12 (obr. č. 7) a posuvná je skleněná tabule 5, uložená na posuvném pásu 11. Toto zařízení může být uspořádáno i naopak, tedy posouvá se kartáčovaci stolice 12 s kartáči a tabule 5 je uložena napevno.

Zařízeni pracuje tak, že první do záběru vstupuje hrubovací kartáč 10 a následně po něm leštící kartáč 9. Obvyklá zrnitost brusivá při kartáčování skla se pohybuje pro hrubováni v rozmezí 60 - 90 Ijřl, pro leštěni 300 - 1500 pfl při koncentraci 24 %. Vlákno je z důvodů větší pružnosti zvlněné. Brusné vlákno při průměru 0,2 mm je 60 mm dlouhé. Vhodná obvodová rychlost kotouče pro kartáčování čirého skla je od 20 m/s, u pískovaného skla méně. Kotouč je posouván po povrchu skla kolmo k ose rotace rychlostí 0,2 - 1,5 m/min. Do místa kartáčování je přiváděn dostatek chladicí vody. Chladiči voda společně s mechanickým působením brusného vlákna vyplachuje a čistí povrch skla od jemného skleněného prachu vzniklého při broušeni. Brusné vlákno se vzhledem ke svým plastickým vlastnostem odbrušuje velmi pomalu a broušený povrch znatelně neznečišťuje.

·· · *

- 8Priímyslová využitelnost

Technologická zařízení pro kartáčováni skla mohou být vyrobena v odstupňovaných velikostech, podle výrobního záměru a zpracovávaných formátu skla. Matované sklo má v současnosti velmi široké uplatnění v architektuře ve stavebnictví a v nábytkářském průmyslu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1.

skla se

Způsob úpravy povrchu plochého skla/vyznačující se tírry že na povrch působí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče^ přičemž povrch skla je chlazen a vyplachován vodou.

2. Způsob úpravy povrchu plochého skla podle nárokuji vyznačující se tíiry že na lesklý povrch skla se působí nejdříve hrubšími brusnými zrny syntetického diamantu^ zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče/a tento povrch se následně jemně brousí a leští brusnými zrny menší zrnitosti zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče.

3. Způsob úpravy povrchu plochého skla podle nároku ^vyznačující se titry že na pískovaný povrch skla se působí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče.

» »4 4« ·· 4 « «494 • · 4 4 4 4 * • ♦ · ♦ ♦ 4 44» - • · » b · 4 • 4 · ·· 44 9«

ΊΟ

4.

Zařízení na úpravu povrchu plochého skla^ vyznačující se tím/ že je tvořeno nejméně jedním rotujícím kartáčem (9, 10ý který je pojezdové nebo pevně uložen nad upravovanou skleněnou tabulí (5), přičemž kartáč (9, 10) je opatřen plastovými brusnými vlákny (3) se zabudovanými brusnými zrny syntetického diamantu.

5. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4/ vyznačující se tírn, že rotující kartáč (9, 10) je uložen v portálovém vozíku (4).

6. Zařízeni na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4^ vyznačující se tím/ že rotující kartáč (9, 10) je uložen v kartáčovací stolici (12).

7. Zařízeni na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4 až 6^, vyznačující se tírry že v plastových brusných vláknech (3) jsou zabudovaná brusná zrna syntetického diamantu stejné zrnitosti. 8. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4 až Ěy vyznačující se tím, že v plastových brusných vláknech (3) jsou zabudovaná brusná zrna syntetického diamantu různé zrnitosti. 9. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4 a 5, vyznačující se tím^ že skleněná tabule (5) je upevněna v rámu (1) zařízení pomocí vakuových přísavek (6). Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4 a 6, vyznačující se tírry že skleněná tabule (5) je upevněna na posuvném pásu (11), uloženém v kartáčovací stolici (12).