CZ302636B6

CZ302636B6 - Zpusob úpravy povrchu plochého skla a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ302636B6
Application number: CZ20100682A
Authority: CZ
Inventors: Capka@Vlastimil
Original assignee: Capka@Vlastimil
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-08-10
Also published as: CA2751931A1; JP2012101346A; JP3202507U; CZ2010682A3; RU2011138368A; EP2436480A2; US20120108148A1; EP2436480A3

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 výroby povrchu plochého skla s cílem získání matných povrchů různého stupně průsvitnosti nebo způsobu úpravy povrchu již páskovaného skla, s cílem zachování dobré čistitelnosti. Vynález rovněž řeší zařízení k provádění těchto způsobů úpravy.

Dosavadní 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 pískování. Brusivo je urychlováno proudem stlačeného vzduchu 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 nej častěji korund/A1203/ nebo smi rek /SÍO/ v zrnitosti 60 až 180 Mesh. 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 90 Mesh 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 í pískovacího materiálu. Kvalita povrchu je nízká. Povrchové trhliny představují 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 neodstraň itelné šmouhy. Pískování odstraňuje povrchovou vrstvu skla v tloušťce setin až desetin milimetru. Hloubka narušení skla povrchovými trhlinami a s tím souvisejícím poklesem so pevnosti skla závisí na použité velikosti pískovacího zrna a tlaku vzduchu. Toto narušení povrchu může 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 záprasků. Je velmi dobře čistitelný. Povrchová struktura je měkčí než podkladové sklo aje náchylná k mechanickému poškození. Nevýhodou však je, že pri 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 dia45 mantu, 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, kterýje pojezdové nebo pevně uložen nad upravovanou skleněnou tabulí. Kartáč je opatřen plastovými brusnými vlákny se zabudovanými brusnými zrny syntetického diamantu. Podstatou dále je, že rotující kartáč je uložen v portálovém vozíku nebo v kartáčovací stolici. Podstatou je í to, že v plastových

- 1 CZ 302636 B6 brusných vláknech jsou zabudovaná brusná zrna syntetického diamantu stejné nebo různé zrnitosti. Skleněná tabule může být upevněna v rámu zařízení pomocí vakuových přísavek nebo na posuvném pásu.

Kartáčováním plochého lesklého skla lze tedy matovat lesklé sklo nebo následně upravovat 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 lepší užitné 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, mnohonásobně 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 měkčí než základní materiál. Pevný povrch kartáčovaného skla umožňuje lepení všemi obvyklými lepidly. Vzhledem ktomu, že na povrchu převládají mělké a hladké 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 použití skla v interiéru nebo exteriéru je to jedna z nejdůležitějších vlastností. Kartáčovat lze skleněnou metráž i skleněné výrobky před dokončením. Sklo lze kartáčovat od tloušťky tří a více mm. Kartáčováním již pískovaného skla pri použití plastových vykrývacích fólií 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, případně je možné použít plochu skla pro různá výtvarná řešení. Pri srovnání vlastností kartáčovaného čirého skla a kartáčovaného pískovaného skla vychází kartáčované čiré sklo výrazně lépe. Je méně mechanicky narušené, lasturové lomy má mělčí, sklo je tedy hladší, má méně nasákavý povrch, je tedy lépe čistitelná aje 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 kartáčování skla je vysoce produktivní energeticky velmi účinná, ekologická, bezprašná, přijatelně hlučná a téměř bezodpadová. Zařízení nepoužívá agresivní a jedovaté materiály, neprodukuje rušivé vlivy, může být součástí technologické linky, nebo pracovat samostatně, téměř v jakémkoliv provozu.

Přehled obrázků na výkresech

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

Obr. č. 1 - fotografie lOOOx zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním sjednou zrnitostí kartáče

Obr. č. 2 - fotografie lOOOx zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním se dvěma různými zrnitostmi kartáče.

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

Obr. č. 4 - schéma zařízení pro výrobu kartáčovaného skla s pojezdem kartáčovací jednotky Obr. č. 5 - detail kartáčování jednotky

-2 CZ 302636 B6

Obr. č. 6 - detail kartáče naznačením směrů pohybu

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

Příklady provedení vynálezu

Matování skla se uskutečňuje ve dvou krocích. Prvním krokem je hrubování tj. rozrušení tvrdé io hladké povrchové vrstvy skla kartáčováním. Druhým krokem je leštění této vrstvy do požadované kvality drsnosti a průsvitnosti povrchu, tento krok se uskutečňuje také kartáčováním. Kartáčování 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 otáčení kartáče. Povrch skla je chlazen a vyplachován vodou. Rotací kartáče je vlákno napí15 náno odstředivou silou kolmou kose 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 Mesh 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 lomů. Lasturové lomy zpravidla nepřesahují délkou 0,02 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 rozrušení sklovité vrstvy probíhá odebírání dalšího materiálu výrazně rychleji. Na obr. č. 1 je fotografie lOOOx zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním. V kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 80 Mesh, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Vlákno mělo průměr 0,2 mm. Na fotografii je dobře vidět hustá síť povrchových lasturových lomů. Kvalita jo takto hrubováného povrchu závisí na použité zrnitosti brusivá. Takto opracovaný povrch je dále nutno leštit kartáčováním při použití jemnější zrnitosti brusivá ve vláknu kartáče. Tím odstraníme většinu nepevných, ostrých částí z povrchu skla. Poté se na povrchu skla převážně vyskytují mělké prohlubně lasturových lomů. Plochy mezi nimi jsou rovné, mnohonásobně překryté rovnoběžnou sítí 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 lOOOx zvětšeného povrch čirého skla float tl. 4 mm matovaného kartáčováním. V prvním kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 80 Mesh, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Ve druhém kartáči bylo použito brusivo syntetický diamant zrnitost 300 Mesh, koncentrace brusivá 24 % ve hmotě vlákna. Vlákna měla průměr 0,2 mm. Kombinací 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 skla. Kartáčováním pískovaného skla brusným kartáčem je odstraněna většina nepevných povrchových prasklin a defek45 tů. Nejvýraznější jsou na povrchu nejhlubší krátery vyražené nejhrubší frakcí korundu použitého k pískování. Povrchové poruchy mezi krátery jsou členěny rovnoměrně ajsou významně mělčí. Kombinací zrnitosti pískovací ho 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 lepší čistitelnost skla. Odstraněním nepevných částí povrchu je sklo odolnější proti poškození odřením. Toto vše je velmi dobře vidět na obr. č. 3 na fotografii lOOOx zvětšeného povrchu čirého skla float tl. 4 mm pískovaného hnědým korundem zrnitosti 90 Mesh a následně kartáčovaného. Byl použit kartáč se syntetickým diamantem zrnitosti 1500 Mesh, koncentraci 12 % ve hmotě vlákna.

Při kartáčování 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 fólií. Brusné vlákno obrábí křehkou pískovanou plochu, ale vykrývací fólie 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, případně kombinace několika odstínů matných ploch v závislosti na intenzitě leštění.

Zařízení 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 upevněna skleněná tabule 5 vakuovými přísavkami 6. Na ramenu rámu 8 je upevněn portálový vozík 4, ve které je uložen hrubovací 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 vozík 4 pohybuje s kartáči v horizontálním směru x i vertikálním směru y, řízenou rychlostí. Portálový vozík 4 je dáte opatřen přívodem 1 vody, na rámu 8 je dole umístěna záchytná vana 7.

Nejdříve se dostává do záběru hrubovací kartáč 10, který odstraní lesklou tvrdou povrchovou vrstvu a následně za ním leštící kartáč 9, který povrch skia finálně zaleští. Po každém přejezdu skla se vozík 4 s kartáči JO a 9 posune směrem do ještě ne kartáčované plochy skleněné tabule 5. Postup končí 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 uspořádání zařízení spočívá v kartáčování 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 Mesh a koncentrace 24 % ve hmotě vlákna. Druhá polovina délky kartáče je osazena leštícími vlákny. To jsou vlákna se syntetickým diamantem např. zrnitosti 180 Mesh 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 leští. Na poměru délky hrubovací a leštící části kartáče, stejně tak na zrnitosti brusivá leštící části kartáče, závisí výsledná kvalita kartáčovaného povrchu skla.

Jiné zařízení uspořádáno tak, že kartáče 9, 10 stejně široké jako plocha skleněné tabule 5, jsou uloženy napevno v kartáčovací 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 kartáčovací stolice J_2 s kartáči a tabule 5 je uložena napevno.

Zařízení pracuje tak, že první do záběru vstupuje hrubovací kartáč 10 a následně po něm leštící kartáč 9. Obvyklá zrnitost brusivá pri kartáčování skla se pohybuje pro hrubování v rozmezí 60 až 90 Mesh, pro leštění 300 až 1500 Mesh 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 až 1,5 m/min. Do místa kartáčování je přiváděn dostatek chladicí vody. Chladicí voda společně s mechanickým působením brusného vlákna vyplachuje a čistí povrch skla od jemného skleněného prachu vzniklého při broušení. Brusné vlákno se vzhledem ke svým plastickým vlastnostem odbrušuje velmi pomalu a broušený povrch znatelně neznečišťuje.

Průmyslová využitelnost

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

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

5 1. Způsob úpravy povrchu plochého skla, vyznačující se tím, že na povrch skla se 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 nároku 1, vyznačující se tím, že na io 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 1, vyznačující se tím, že na !5 pískovaný povrch skla se působí brusnými zrny syntetického diamantu, zabudovanými ve hmotě plastových vláken rotujícího kartáče.
4. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla, vyznačující se tím, že je tvořeno nejméně jedním rotujícím kartáčem (9, 10), kterýje pojezdové nebo pevně uložen nad upravova20 nou 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 tím, že rotující kartáč (9, 10) je uložen v portálovém vozíku (4).
6. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároku 4. vyznačující se tím, že rotující kartáč (9, 10)je uložen v kartáčovací stolici (12).
7. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároků 4 až 6, vyznačující se

30 tím, že v plastových brusných vláknech (3) jsou zabudovaná brusná zrna syntetického diamantu stejné zrnitosti.
8. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že v plastových brusných vláknech (3) jsou zabudovaná brusná zrna syntetického dia35 mantu různé zrnitosti.
9. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že skleněná tabule (5) je upevněna v rámu (1) zařízení pomocí vakuových přísavek (6).

40 10. Zařízení na úpravu povrchu plochého skla podle nároků 4 a 6, vyznačující se tím, že skleněná tabule (5) je upevněna na posuvném pásu (11), uloženém v kartáčovací stolici