Какое стекло нужно российскому потребителю сегодня, и какое потребуется уже завтра. На этот вопрос, пожалуй, лучше всего ответят ученые. Наш сегодняшний разговор – с заместителем начальника цеха нанесения покрытий по НИОКР компании «Pilkington Glass Russia», автором более 20 научных работ и соавтором 11 патентов энергосберегающих покрытий на стекле Дмитрием Бернтом.
– Дмитрий, вы занимаетесь, по сути, изобретением стекла с новыми свойствами. Какое стекло, на ваш взгляд, больше подходит для российского региона?
– Когда зарубежные компании привносили на российский рынок свои стекольные технологии, они исходили из того, что Россия – это, в первую очередь, «там, где холодно». Поэтому готовили для России продукты с ярко выраженными низкоэмиссионными свойствами – то есть, сниженной способностью к передаче тепла из помещения на улицу.
На самом деле это несколько ошибочный взгляд на нашу российскую погоду. Большая часть России находится в зоне умеренно-континентального климата; у нас долгая зима, но одновременно с этим короткое, но достаточно жаркое лето. Есть выраженное межсезонье – осень и весна. И среднему обывателю в сегменте жилых строений, думаю, вовсе не хочется получить продукт, который создавал бы избыточный эффект термоса.
Энергосберегающее стекло — маркетинговый ход в пластиковых окнах ПВХ?
Так какое же стекло для нас подходит? Думаю, оптимальным для потребителя на большей части территории РФ является продукт, который не был бы лучшим с точки зрения какого-то одного параметра – например, только коэффициента излучательной способности или сниженного коэффициента светопередачи – а обладал бы оптимальным балансом по всем своим параметрам. Это должен быть продукт с низкой излучательной способностью (такую дает низкоэмиссионное стекло с напылением из одного слоя серебра), но не слишком низкой, чтобы не создавать эффект парника.
Дальше, это должен быть продукт многофункциональный, обладающий качествами Double Silver ® продуктов, изготовленных по технологии двойного серебряного напыления, — снижающий также поступление солнечного жара в помещение в наиболее жаркие солнечные дни. Но опять же, это качество не должно быть избыточным, чтобы, например, ранней осенью, еще до начала отопительного сезона, но, когда уже достаточно холодные ночи и вечера, здание могло достаточно прогреваться за счет солнечного теплопритока в течение укорачивающегося светового дня.
Это должен быть продукт достаточно прозрачный, потому что у нас в средней полосе достаточно много пасмурных дней. И чем дольше люди, приходя с работы, смогут не включать свет, тем больше будет экономия электроэнергии. Ну и, наконец, этот продукт должен быть привлекательным с точки зрения цены.
– Дмитрий, насколько нам известно, компания Pilkington разработала такое стекло под российского потребителя. Оно называется Lifeglass ® . Какую научную проблематику пришлось решать, работая над стеклом Lifeglass ® с двойным магнетронным напылением?
– Вначале я бы все-таки вернулся к самой технологии двойного серебряного напыления – Double Silver ® . Именно ее мы приняли за основу для нашей разработки. Смотрите, обычное стекло достаточно свободно переизлучает поглощенную тепловую энергию. Коэффициент излучательной способностью стекла близок к 90%. Допустим, мы нагрели стекло, установив его в помещении.
Как проверить энергосберегающие окна?
90% этой энергии стекло переизлучит дальше на улицу. Мы, по сути дела, за свои деньги греем улицу. Решение этой проблемы становилось все более актуальным по мере того, как архитекторы увеличивали площади светопрозрачных конструкций.
Для того, чтобы минимизировать излучательную способность стекла, было предложено несколько решений, наиболее востребованное – нанесение тонкой пленки серебра и ряда сопутствующих слоев, которые помогают ее росту, предохраняют от внешних воздействий. Серебряная пленка отражает инфракрасное излучение, снижая общий коэффициент излучательной способности такой структуры (стекло+пленка) не менее чем до 4%. В сравнении с 90%, это существенно.
Но оставалась проблема проникновения солнечного жара в помещение. Для решения этой проблемы толстый серебряный слой был разделен на два более тонких слоя, индивидуальная толщина которых была одного порядка с толщиной Single Silver на низкоэмиссионных продуктах. А между ними поместили промежуточный диэлектрический слой.
На основании технологии «двойного серебрения» удалось добиться следующего эффекта. Продукт, построенный по концепции «разделения толстого серебряного отражателя», сохранил качества Single Silver, (низкоэмиссионного стекла) – как по величине коэффициента излучательной способности, так и по светопрозрачности — обретя при этом ограничивающие способности по отношению к поступлению солнечного жара в помещение.
– Вы доработали продукт, привнеся свое ноу-хау…
– Совершенно, верно. Мы решили уменьшить суммарную толщину серебра в тех двух слоях, которые заложены в технологии Double Silver ® , приведя ее к уровням, близким к толщине одинарного слоя серебра в обычных низкоэмиссионных стеклах. Что это нам дает? Стекло приобретает оптимальные, с точки зрения изложенных выше климатических предпосылок, качества низкоэмиссионного (энергоэффективного) стекла, обладая при этом дополнительно так же оптимизированной способностью защищать помещение от солнечного жара.
Но тут перед нами встала чисто практическая задача, которую нужно было решить: как существенно уменьшить толщины каждого из двух слоев серебра? И здесь мы столкнулись с определенной сложностью. Дело в том, что, начиная с некоторой нижней пороговой толщины, тонким слоям серебра не свойственно находиться в состоянии равномерных тонких пленок.
При попытке смоделировать такие пленки серебро сворачивается в небольшие глобулы микронных размеров. Они начинают рассеивать свет видимого диапазона, и мы видим это на стекле в виде нежелательной белесой патины. Примерно также ведут себя старые зеркала, на которых видны белесые потеки.
Стекольные технологии: декоративные стекла
Если на стекло с одной стороны нанести амальгаму , оно превращается в зеркало – отражает все падающие на него лучи. Стекло выступает основой-каркасом для этого отражающего слоя.
Считается, что первые зеркала представляли собой полированные куски металла.
В настоящее время на стекло наносится ровный серебряный слой: стекло погружают в раствор солей серебра в щелочи. Для защиты тонкого слоя серебро красится или покрывается медью гальваническим способом. Именно поэтому зеркало непрозрачно с обратной стороны. Более старый (но еще использующийся, в частности для закаливаемых или толстых стекол) способ получения зеркала – магнетронное напыление алюминия на стекло.
Промышленно изготавливаемые зеркала имеют толщину обычно от 4 до 6мм.
Для изготовления цветных зеркал используется также напыление: титановое (серое изображение), оксид титана (голубое), нитрид титана (золотое) и прочие.
Зеркальное стекло можно также получить, нанеся на него зеркальную декоративную пленку. Таким образом можно получить полностью зеркальное стекло или полупропускающее, в том числе – односторонней прозрачности (за счет манипулирования уровнями освещения).
Просветленное стекло
Обычное флоат-стекло имеет легкий зеленоватый оттенок (из-за примеси железа).
Для производства стекла без этого оттенка применяются дополнительные технологии очистки сырья. В итоге полученное стекло содержит пониженное количества железа и не дает зеленоватого оттенка. Даже если смотреть в торец стекла оно будет белым (или слегка голубоватым).
Такое стекло может использоваться для улучшенной передачи цвета или уменьшения отражения и бликов (например, в витринах).
Тонированное стекло
Тонированное стекло дает постоянное затенение, поглощая часть проходящего света, и/или придает определенный цвет и оттенок стеклу.
Тонированное стекло может быть изготовлено несколькими способами:
- Тонированное в массе: в расплав при изготовлении стекла добавляется химическое вещество, придающее окраску (как правило, оксид металла). Самые распространенные цвета: зеленое, серое, бронзовое и синее.
- Нанесение тонирующей пленки
- Нанесение краски. С тыльной стороны видна просто окрашенная поверхность, с другой (с неокрашенной стороны стекла) – поверхность с эффектом, сходным с керамической плиткой.
- Нанесение напыления. Тонкий слой металла наносят вакуумным магнетронным напылением. Изменяет цвет только отражение предметов в стекле (титан дает темно серый, оксид титана — голубой, нитрид титана — золотой). Видимые за стеклом предметы не становятся цветными (только более темными). При напылении оксидов алюминия или серебра получается привычное всем зеркало.
Тонировка в массе и напыление применяются обычно на этапе производства первоначальных листовых материалов стекла.
Часто тонировка в массе используется совместно с покрытием металлами для получения декоративных эффектов.
Матированное стекло
Матовое стекло – пропускает падающий на него свет, но даже ближайшие лучи рассеиваются (отклоняются в различных направлениях), размывая изображение за ними вплоть до полного сокрытия.
Чем больше разброс лучей, тем выше степень рассеивания стекла – опалесценция (и тем ближе может находиться к стеклу предмет, который невозможно будет через него рассмотреть, вплоть до миллиметровых расстояний).
Если на матовое стекло падает тень от предмета за ним, то будет виден неясный темный контур объекта вне зависимости от степени рассеивания (т.к. «изображение» тени располагается непосредственно на поверхности стекла).
Есть несколько способов получить матовое стекло:
Благодаря своей простоте — самый часто используемый способ. В специальной камере стекло обдувают сильной сфокусированной струей воздуха с абразивными частицами (песком: карбидом, корундом или стеклянными шариками). На поверхности стекла образуются микроскопические сколы, покрывающие его ровным матирующим слоем.
После этого матовая поверхность покрывается гидрофобным покрытием. Но адгезия остается значительной: пескоструйная поверхность может быть испачкана трудно удаляемыми грязью или жиром. Поверхность на ощупь очень шершавая. Если на стекло предварительно наклеена толстая упругая пленка-трафарет, то на поверхности образуется рисунок (поверхность, заклеенная пленкой остается прозрачной). Причем, рисунок может быть многослойный: глубина матирующего слоя зависит от времени обработки, и постепенно убирая части трафарета можно реализовать различные художественные решения.
На стекло наносится самоклеющаяся матовая пленка, которая и придает матовость стеклу, причем различные пленки (тонирующие, односторонней зеркальности, защитные, несколько слоев матовой для усиления эффекта и прочие) могут клеиться друг на друга слой за слоем. Также пленка может быть вырезана по трафарету, создавая матовые рисунки. Поверхность с пленкой абсолютно ровная и однородная, но легко царапается.
Стекло достаточно устойчиво ко многим кислотам, но легко вступает в реакцию с плавиковой кислотой и вытравляется. Такая обработка стекла в силу токсичности и сложности процесса требует специализированного промышленного оборудования и реализации технологии. Поверхность такого стекла практически не пачкается, легко чистится и неровность поверхности практически не ощущается. С помощью трафарета на таком стекле также может быть реализован рисунок, но заказные рисунки практически не реализуемы.
На стекло краской по трафарету наносится одноцветный (белый) рисунок, состоящий из отдельных точек, после чего стекло закаливается. Краска спекается, образуя очень прочное покрытие. Однако вблизи видно структуру рисунка – крошечные одиночные пятнышки-капли краски, дающие матовый эффект.
Шелкография
Шелкография позволяет нанести многоцветный рисунок почти на любую поверхность:
- Синтетическую сетчатую ткань типа нейлона (как ранее шелк) натягивают на каркас, пропитывают чувствительным к свету веществом. Процесс происходит в темноте.
- Затем накрывают непрозрачной пленкой, соответствующей цветовому слою рисунка и подсвечивают. Где свет попал на ткань вещество затвердевает, создавая шелковый многоразовый трафарет. Остатки вещества смываются.
- Сетку-трафарет укладывают на стекло, выливают краску, ровно распределяя ее по трафарету (толщина слоя легко регулируется количеством краски и может быть очень тонкой).
- После чего стекло закаливается, рисунок спекается со стеклом.
Фотопечать
В настоящее время существуют принтеры, которые могут наносить произвольное изображение непосредственно на стекло (ультрафиолетовая или прямая печать).
Принтеры аналогичны обычным струйным, но используемые краски затвердевают под действием ультрафиолетовых ламп (входящих в состав принтера), образовывая на стекле прочную пленочную поверхность.
Использование чернил, засыхающих под действием ультрафиолета, обеспечивает быстрое высыхание чернил на стекле без засыхания их в картридже.
«Прямой» печать называется, т.к. ранее рисунок наносился на пленку, которая уже клеилась на стекло для фиксации рисунка на нем.
Преимущества технологии:
- Высокое разрешение (до 1500 точек на дюйм), хорошая деталировка и четкость
- Многоцветность
- Высокая стойкость
- Возможность нанесения на искривленную поверхность
- Возможность нанесения объемных (многослойных) изображений
- Водостойкость изображения, устойчивость к перепаду температур, солнечному свету, бытовой химии
Источник: abava.net
Технология напыления на стекло различных покрытий
Напыление оксидов металлов и самих металлов на поверхность стекла дает возможность улучшать качество стекла, а еще придавать ему определенные дополнительные свойства, которые весьма полезны. Наверняка многие из нас отмечали в фильмах «односторонние» зеркала.
Содержание
При их помощи, те, кто находятся вне комнаты, могут наблюдать за теми, кто внутри. Последние же, в свою очередь, не будут видеть тез, кто находится снаружи, и способы разглядеть в этом стекле лишь свое отражение.
Такие стекла ест в реальности и чаще всего применяются не для шпионажа, а для защиты разных объектов от посторонних взглядов, и для их создания применяется зеркальное напыление на стекло.
Технологические особенности напыления на стекло
Принцип подобного эффекта основан на том, что затемненное помещение довольно сложно рассматривать на фоне более ярких отражений.
На сегодняшний день нет полупрозрачных зеркал, которые бы имели возможность пропускать свет в одну сторону и не пропускать в иную. Для того, чтобы делать такое стекло, люди стали применять специальные способы, которые позволяют изделия с односторонним эффектом.
Так, простые зеркала могут представлять собой стекла, на задней поверхности которых нанесено крайне плотное, а также толстое отражающее покрытие. Зеркала, которые имеют одностороннюю прозрачность, делают по аналогии, но при этом применяется более тонкий, а еще пропускающий свет слой покрытия.
В роли альтернативы на сегодняшний день часть применяют зеркальную пленку, которая будет нанесена на поверхность изделия. Такая зеркального типа пленка может быть легко нанесена на уже готовое изделие.
Есть два основных метода напыления:
На сегодняшний день есть несколько видов разновидностей напыления вакуумного типа, и самыми популярными можно называть магнетронное высокоскоростное и ионно-плазменное.
Видео о заводе вакуумного напыления стекла
Подробности. Виды напыления стекла
Магнетронное напыление
Такая разновидность обработки будет предполагать нанесение на стеклянные поверхности разные виды металлов и их соединений посредством применения метода магнетронного напыления. Изделия обрабатывают в условиях закрытого пространства. Такой тип обработки поводят на молекулярном уровне, за счет чего изделия получают высокие эксплуатационные и качественные характеристики.
Для получения требуемого эффекта часто применяют различные Газы – азот, кислород или даже аргон. В процессе реакции на поверхности изделий получаются слои металлов. Это будет обеспечивать возможность изготавливать стекла с разными заданными характеристиками.
- Прекрасные светоотражающие характеристики.
- Прекрасные характеристики теплового отражения.
- Благодаря возможности моделирования толщины слоя металла, который был нанесен, производители способы делать стекла с требуемыми характеристиками светового отражения и светового пропускания.
- Такой тип покрытия может применяться даже для обработки узорчатых стекол.
- Относительно небольшая, а также допустимая стоимость.
Рассмотрим вторую технологию обработки.
Ионно-плазменное напыление
Для того, чтобы наносить ионно-плазменный тип напыления на стекло, следует обязательно поместить изделие в условиях вакуума. При закрытом пространстве находится инертный газ, катоды, имеющие отрицательный заряд и металлическое покрытие, анод, который заряжен положительно, а еще подшипник с тройными вкладышами
. Слой напыления во время обработки наносят именно на подшипник. Плазменный способ дает возможность нанесения на поверхность изделий сплавы всевозможных металлов, а еще их соединений, таких как серебро, титан, алюминий, хром, никель и прочее. Качество наносимых покрытий всегда будут напрямую зависеть от поверхностного качества.
В таком деле следует учесть еще и такие моменты, как фактура или шероховатость заготовки, качество подготовки самой поверхности, а еще культура производства. Можно отметить, что сдерживающим фактором, который будет оказывать воздействие на распространение такого способы можно называть весьма жесткие требования к подготовке поверхности, а еще цена применяемого оборудования.
Сапфирное напыление
Отдельного внимания будут заслуживать стекла с напылением сапфира. В часовой промышленности такая технология часто применяется для того, чтобы создавать циферблаты. В роли материала для производства применяется минеральное стекло, которое же, в свою очередь, искусственно выращивают из кристаллов кремния оксида. Для любителей особенно прочных стекол, швейцарские мастера делали стекла даже из сапфира искусственного происхождения.
Таким изделиям будет характерна высокая прочность и не менее большая стоимость. Решение между ценой и прочностью было найдено после того, как были изобретены стекла минерального типа, на которое было нанесено напыление из сапфиров. Такой тип напыления имеет прочность сапфирового и цену простого минерального. Единственным недостатком можно называть быстрый срок истирания.
Итоги
Технологии дают возможность нанести на поверхность стекол тонирующие качественные, низко эмиссионные, самоочищающиеся покрытия, которые могут иметь эффективность любой заданной степени. Покрытия, в составе которых есть оксиды, обладают большей степенью прочности, нежели покрытия из металлов. Они куда устойчивее к воздействиям и отличаются химическим родством со стеклами.
Источник: kaksdelatsvoimirukami.ru