СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СТЕКЛА
METHOD OF PROTECTING A GLASS SURFACE

Изобретение относится к технологии нанесения защитных пленок на поверхность стекла и представляет собой способ консервации поверхности химически упрочненных стекол, полученных травлением в водных растворах фтористоводородной и серной кислот, используемых, например, для изготовления изделий конструкционной оптики (ИКО).
Известен способ защиты поверхностей травленых стекол путем нанесения кремнийорганических мономеров, позволяющий повысить среднюю прочность стекла со 100-200 МПа до 1500-2500 МПа (в зависимости от толщины стекла), что является следствием сохранения состояния поверхности и исключения влажностного старения за счет их химической прививки к стеклу [Берштейн В.А., Витман Ф.Ф., Воловец Л.Д. Химическая модификация поверхности и высокопрочное состояние листового стекла. В сб. Механические и тепловые свойства и строение неорганических стекол, М., 1972, с. 215-224].
Недостатком данного способа является невозможность сочетания полученных полимерных покрытий с применяемыми в промышленных масштабах склеивающими пленками, а подбор специальных аппретов (склеивающих материалов) не технологичен.
Известен также метод нанесения покрытий воздушным распылением лаков с помощью краскопульта, используемый в автомобильной промышленности и позволяющий нанести лак без затекания на две поверхности [Патент Франции, №FR 2563835, кл. С03С 17/32, опубл. 12.12.1986 г.].
Однако способ нанесения защитных покрытий путем воздушного распыления оказался не пригодным для травленых стекол, так как из-за воздействия частиц лака на ювенильную поверхность снижалась прочность при центрально симметричном изгибе на 30-50%.
Наиболее близким к заявленному является способ защиты поверхности травленого стекла от различного рода химических и механических повреждений путем нанесения поливинилбутиральных лаковых покрытий. Наиболее технологичными для создания композиционных материалов являются лаки, содержащие компоненты склеивающих слоев, как правило, различных поливинилбутиральных (ПВБ) пленок определенной концентрации, наносимых на поверхность стеклозаготовок методом полива [Способ изготовления многослойного остекления. Авторское свидетельство СССР, №333144, кл. С03С 27/12, заявл. 06.12.1967 г., опубл. 21.03.1972 г.] (прототип).
Закрепление защитных пленок (ЗП) на поверхности стекла происходит в процессе тепловой обработки стеклозаготовок в термостате при температуре 50-150°C в течение 30-120 минут.
Недостаток данного способа заключается в том, что для получения защитного покрытия определенной толщины, необходимой для предохранения травленой поверхности от механических повреждений при сборке композиционных материалов, требуется его многоразовое нанесение, приводящее к значительному удорожанию процесса. И, кроме того, получить хорошие результаты по оптическим параметрам в композициях ИКО удается только в случае идентичности состава защитного лака (например, на основе ПВБ-пленки) и склеивающего материала - ПВБ-пленки.
В данном случае, защитный лак полностью растворяется в склеивающем слое и оптические дефекты отсутствуют. Однако современные композиции ИКО включают несколько различных склеивающих материалов, т.к. состоят из нескольких функциональных частей. Внешнее и тыльное стекла, как правило, подклеиваются с двух сторон к травленому стеклу или блоку с помощью эластичных полиуретановых (ПУ) склеивающих пленок. В этом случае защитный ПВБ-лак, нанесенный на травленую поверхность силового блока, не полностью растворяется в ПУ-материале.
В результате образуются две поверхности, связанные адгезивными связями, но имеющие различные физические свойства, что является причиной оптических искажений готового изделия. Покрыть одну сторону силового стекла жидким лаком на основе ПВБ-материала, а другую на основе ПУ-лака методом полива без затекания каждого из лаков на противоположную поверхность практически невозможно, а удаление затекшего лака с противоположной травленой поверхности механическим путем вызывает снижение прочности травленого стекла.
Затекания на противоположную сторону можно избежать при подклейке по торцу ограничительной пленки и нанесения на поверхность рассчитанного количества лака (дозированного полива).
Этот способ был рекомендован для нанесения защитного покрытия на плоские стеклозаготовки. В этом случае затекания лака на другую сторону удается избежать, но данный способ не получил промышленного развития из-за сложности равномерного распределения защитного покрытия.
Следует также отметить, что замена ПВБ-лаков на лаки, содержащие компоненты полиуретановой пленки (ПУ), не представлялась возможной и по причине большой летучести растворителей ПУ-пленки, испарение которых приводило к изменению вязкости лака в процессе полива и неравномерному распределению данного покрытия по поверхности крупногабаритных стеклозаготовок.
Задачей изобретения является повышение оптических характеристик изделий конструкционной оптики на основе травленых стекол, а также снижение их себестоимости при сохранении прочности упрочненных стеклозаготовок.
Задача решается следующим образом.
На подложечное стекло, покрытое антиадгезионной пленкой, укладывают склеивающую пленку толщиной 0,3-0,7 мм, той же марки, что и склеивающий материал в композиции, обращенный к этой стороне стекла, которую нагревают в термостате до 50-60°C, затем на нагретую склеивающую пленку укладывают высушенное травленое стекло, не допуская движения стекла относительно пленки.
Сверху накладывают еще одну склеивающую пленку толщиной 0,3-0,7 мм, той же марки, что и склеивающий материал в композиции, обращенный к этой стороне стекла, нагретый до 50-60°C, и на нее антиадгезионную пленку.
Собранный композиционный материал подвергают вакуумированию при давлении Р= -(0,6-0,8) бар в специальных вакуумных мешках в течение 30-90 минут, затем поднимают температуру до 80-90°C и выдерживают в термостате в течение 30-90 минут.
Охлаждение материала до комнатной температуры производят самопроизвольно или автоматически. Стеклозаготовки хранят в вакуумном мешке до пакетировки изделия.
Пример 1
По традиционному способу для защиты травленой поверхности стекла используют лак определенной концентрации, изготовленный путем растворения склеивающей пленки в этиловом спирте, операция нанесения которого повторяется трижды. Стекла с нанесенными покрытиями сначала высушивают в камере нанесения, затем запекают в термостате и передают на участок сборки, причем срок хранения стеклозаготовок ограничен. Далее приклеивают внешнее стекло с помощью полиуретановой пленки.
При такой консервации травленой поверхности стекла средняя прочность образцов-спутников при центрально-симметричном изгибе (ЦСИ) составляет от 13 00 до 1900 МПа, при минимальной прочности от 300 до 600 МПа. После прессования композиционного материала при просмотре под углом отмечалось появление оптических дефектов (ряби).
По предлагаемому нами способу высушенное травленое стекло укладывают на подложечное стекло, покрытое антиадгезионной и ПУ-пленкой (толщиной 0,38 мм), нагретой до (53±2)°С, затем покрывают его сверху аналогичными пленками и все помещают в вакууммный мешок. Обработку в вакууме проводят сначала при комнатной температуре в течение 40-50 мин потом поднимают температуру до 85°С и выдерживают 60 мин. Охлаждение стекла проводят самопроизвольно. Далее стеклозаготовку в качестве силового стекла используют при сборке пентаплекса. Прочность при ЦСИ на изготовленных образцах-спутниках составила 1760 (1000-2100) МПа. Оптических искажений на изделии после прессования не наблюдалось.
Пример 2
Высушенное травленое стекло укладывают на подложечное стекло, покрытое ПВБ-пленкой (толщиной 0,64 мм), нагретой до (55±2)°С, затем покрывают его сверху аналогичными пленками и все помещают в вакууммный мешок. Обработку в вакууме проводят сначала при комнатной температуре в течение 40-50 мин, потом поднимают температуру до 87°С и выдерживают 60 мин. Охлаждение стекла - самопроизвольное. Далее стеклозаготовку в качестве силового стекла используют при сборке пентаплекса. Прочность при ЦСИ на изготовленных образцах-спутниках составила 1390(780-1690) МПа. Оптических искажений на изделии после прессования не наблюдалось.
Следует отметить, что для консервации поверхностей травленого стекла с двух сторон возможны вариации защиты как двумя пленками одинакового химического состава, так и пленками с разными механизмами адгезионной прививки пленка ↔ стекло.
Предложенный способ защиты поверхности позволяет исключить процесс приготовления ПВБ-лаков строго заданной вязкости и температуры, процессов нанесения, сушки защитного покрытия в специальных камерах и, как следствие, сократить затраты электроэнергии и трудовых ресурсов.
2
При этом исключается использование дорогостоящего растворителя ПВБ-пленки (Спирт этиловый ректификованный «Экстра» ГОСТ 28546 - 90, расход при нанесении защитного покрытия - 3 л/м), тем самым снижая затраты на изготовление ИКО, и самое главное - значительно улучшаются оптические характеристики при сохранении высоких значений прочности композиционных материалов.
Источники информации
1. Берштейн В.А., Витман Ф.Ф., Воловец Л.Д. Химическая модификация поверхности и высокопрочное состояние листового стекла. В сб. Механические и тепловые свойства и строение неорганических стекол. М. 1972, с. 215-224.
2. Патент Франции №8406783, С03С 17/32, 1985.
3. Авторское свидетельство. №333144, С03с 27/12, 1972.