Technologie výroby zrcadel

Od pradávna pohled na vlastní odraz lidi těší. Není náhodou, že v pohádkách jsou magické síly často obsaženy v zrcadlech. Zrcadla se samozřejmě neobjevila hned. Zpočátku lidé viděli svůj odraz ve vodní hladině, později se lidé viděli v leštěných kovových výrobcích. Jako dekorativní předmět se zrcadlo objevilo až v 17. století. Stále ale existuje poptávka po reflexních plochách.

Zrcadla nás dnes obklopují téměř všude: zdobí náš domov, slouží jako pomocníci při řízení auta, pomáhají stavět jedinečně krásné mrakodrapy a jsou součástí důležitých vědeckých přístrojů, jako je mikroskop nebo laser.

Ve skutečnosti se zrcadlo, které používáme v každodenním životě, příliš neliší od vodní hladiny. Paprsky světla dopadající na vodu se odrážejí. Zrcadlo je hladká rovina, která má lesklé a neprůhledné pozadí, které dobře odráží světlo. Pokud porovnáme sklo, vodu a leštěný kov podle jejich schopnosti odrážet světlo, můžeme dojít k závěru, že kov a voda odrážejí světlo nejlépe, ale sklo prakticky neodráží světlo.

Stupeň a úroveň odrazivosti povrchu, která se obvykle vztahuje k množství odraženého světla, se může lišit. Takové změny však nejsou zásadní a nejsou tak globální. Naprosto všechny povrchy, které docela dobře odrážejí světlo, včetně zrcadel, mají stejné vlastnosti.

Zrcadla vyrobená člověkem se objevila ve starověku. První zrcadlo připomínalo kus vysoce leštěného kovu. Takový dekorativní předmět si mohli dovolit pouze urození lidé. Přítomnost zrcadla v domě určovala postavení člověka ve společnosti. Proto byla zrcadla žádaná a později vznikla potřeba zdokonalit technologie výroby zrcadel.

Jednou z oblíbených metod výroby zrcadel v 17. století bylo stříbření – nanášení roztaveného stříbra na zadní stěnu skleněné plochy. V té době se často k výrobě zrcadel používalo zkroucené sklo, které odrážením obrazu jej deformovalo. Tento odraz je podobný tomu, co můžeme dnes vidět v „místnosti smíchu“.

Moderní technologie umožňují dokonale hladké sklo, které bude později použito na výrobu zrcadla. Taková zrcadla odrážejí světlo velmi jasně. Kvalita zrcadla závisí na materiálech použitých k jeho výrobě a času stráveném výrobou. Proto malé zrcátko, které má v kabelce každá moderní žena, může být trochu zkreslené, ale zrcadla do koupelny nemají prakticky žádné nevýhody. Zrcadlo používané pro vědu dokonale odráží a nemá žádné vady.

Kvalita zrcadla závisí především na použitých surovinách. Je známo, že světlo se dobře odráží od hladkých povrchů, které musí být také neprostupné. A světlo se od průhledných ploch odráží dost špatně. Při výrobě zrcadel je třeba s tím počítat a nevybočovat ze základních pravidel technologie výroby.

Vylepšení zrcadlové technologie mají za cíl učinit sklo hladším a také zajistit, aby byl kovový povlak aplikován v jednotné tloušťce. To je velmi důležité, protože pokud je zadní vrstva během výrobního procesu zrcadla nanesena nerovnoměrně, je možné zkreslení.

Suroviny

Pro výrobu zrcadel se primárně používá sklo, které samo o sobě špatně odráží světlo (pouze 4 %). Sklo je však dosti homogenní materiál, zvláště pokud je dobře vyleštěno. Na takto zpracovaném zrcadle nejsou žádné prohlubně, což zase umožňuje nanesení vrstvy reflexního kovu. Po nanesení kovového povlaku se povrch budoucího zrcadla ještě vyhladí. To ale není jediný důvod, proč se ze skla vyrábí zrcadla. Sklo může být tvarováno, to znamená, že má širokou škálu tvarů. Skleněná deska je vyrobena z čistého písku nebo oxidu křemičitého. Sklo vyrobené z oxidu křemičitého se nazývá tavený křemen. Vlivem vysokých teplot se křemen taví a následně se z něj odlévají plechy požadovaného tvaru.

Základní suroviny používané k výrobě zrcadel musí mít dokonale hladký povlak. Obvykle se používá kov. Zlato, ale i chrom nebo stříbro se pro tyto účely výborně hodí. Zpočátku se používalo pouze stříbro. Na poměrně starých zrcadlech, která mají na pozadí stříbrný povlak, jsou však často vidět tmavé pruhy. To je způsobeno skutečností, že při výrobě zrcadla byl použit silný, ale velmi heterogenní stříbrný povlak. To vede k tomu, že se zrcadlo časem otupí a poškrábe.

Do roku 1940 se k výrobě zrcadel používala rtuť. Tato surovina velmi dobře a rovnoměrně leží na povrchu skla a vůbec nebledne. Tento materiál se však brzy přestal používat, protože tento toxický materiál je velmi obtížně skladovatelný. V současné době se k výrobě zrcadel používá hliníkový povlak.

Zrcadla používaná ve vědě jsou nejčastěji potažena oxidem křemičitým, stejně jako nitridem křemíku. Tento typ povlaku se používá nejen jako izolační povlak, ale také jako ochranná vrstva. Tento povlak je obtížnější poškodit. Zrcadla používaná pro vědecké účely mohou být také potažena vrstvou stříbra nebo zlata. Taková zrcadla jsou schopna odrážet požadované množství světla.

Zrcadlová struktura

Jednou z hlavních částí zrcadla je jeho povrch. Ta zrcadla, která nás doma obklopují, svými vlastnostmi odpovídají sklu, které se vkládá do oken nebo fotorámečků. Sklo pro zrcadlo musí být velmi hladké a také musí mít zvýšenou pevnost. Specialisté zabývající se výrobou zrcadel dovedně vybírají požadovanou tloušťku skla. Silné sklo je samozřejmě odolnější, ale zároveň je to také velmi těžký výrobek.

Zrcadla používaná ve vědě mají speciální strukturu povlaku, která je ideálně hladká a má speciálně vytvořené zakřivení, připomínající to, co vzniká při výrobě čoček do brýlí. Struktura zrcadel je pro vědu velmi důležitá, proto musí odpovídat úrovni čoček používaných v oftalmologii. Zrcadlo dokáže světlo nejen zaostřit, ale i rozptýlit. Je velmi důležité, aby design zrcadla odpovídal zvolenému typu povlaku naneseného na zadní vrstvě.

Materiál, kterým se plánuje pokrýt sklo při výrobě, se vybírá podle požadavků na konečný výsledek. Volba závisí na úrovni síly a požadovaném stupni odrazu. Nátěr lze nanést na zadní i přední stranu zrcadlového povrchu. Povlak se obvykle nanáší na zadní povrch skla, protože je méně křehký. Zadní strana většiny zrcátek je navíc dále chráněna plastovými nebo kovovými pláty, které chrání zrcátko před vzduchem a poškrábáním od ostrých předmětů.

Zrcadla, která budou použita ve vědecké oblasti, jsou vyráběna s mimořádnou pečlivostí, s ohledem na vlastnosti, jako je barva a délka světelných paprsků. Podle současných předpisů musí být pro výrobu zrcadel použit hliníkový povlak. Pokud je však zrcadlo potřeba k odrazu infračervených paprsků, pak je lepší zvolit stříbrný nebo zlatý povlak. Ve vzácných případech se používá dielektrický povlak, který dobře odráží IR záření.

Abychom to shrnuli, lze poznamenat, že při výběru povlaku pro zrcadlo je třeba věnovat pozornost trvanlivosti a reflexním vlastnostem. V tomto případě se nejčastěji upřednostňují odolná zrcadla. Povlak na zrcadlech používaných ve vědeckém průmyslu se často nenanáší na zadní plochu skla, ale na přední stranu. To je nutné, aby se zajistilo, že světlo procházející sklem nebude zkreslené, což je pro většinu vědeckých experimentů velmi důležité.

Zrcadlo není jen povrch pro studium vašeho vzhledu a šatníku, ale také dekorativní prvek v exteriéru, interiéru, zařízení pro sledování vozovky zpoza auta a prvek mnoha lékařských a optických přístrojů.

Je známo, že ve 13. století se zrcadla vyráběla nanášením tenké vrstvy olova na sklo. Tato technologie byla složitá a nebezpečná, protože v jedné fázi používala rtuť, toxický kov. Navzdory obtížím a vysokým rizikům při výrobě nebyly výrobky vysoké kvality, reflexní povrch byl zakalený. Tato metoda se však praktikovala téměř až do poloviny 19. století.

Technologie výroby zrcadel

Zrcadlo se skládá ze skla různého stupně leštění a na něm naneseného reflexního povlaku.
Zrcadla, jak je známe, se začala vyrábět až po průmyslové revoluci. Od té doby se technologie prakticky nezměnila a dnes existují dva hlavní způsoby výroby zrcadel:

1. Výrobky jsou vyráběny pomocí roztoku stříbra fixovaného na sklo vrstvou mědi nebo speciálního chemického složení.
2. Hliník, titan a další slitiny jsou nastříkány na rovnou základnu.

Nerozbitná zrcadla se vyrábějí nanášením kovového stříbra na plexisklo nebo celuloid.

Co by mohlo být základem zrcadla?

Nejčastěji jsou zrcadla vyrobena ze silikátového skla. Takové výrobky mají nepopiratelné výhody – odolnost proti poškrábání, vynikající reflexní vlastnosti. Mají ale i velkou nevýhodu – skleněné zrcadlo je křehké, takže se snadno rozbije, navíc je těžké.

Použití tvrzeného skla pro zrcadla může výrazně zlepšit pevnostní vlastnosti výrobků. Chcete-li takový povrch poškodit, budete muset vynaložit určité úsilí, ale i když se rozbije, úlomky se rozpadají na malé a kulaté částice, takže nemohou způsobit fyzickou újmu osobě.

Dobrou alternativou k těžkému skleněnému zrcadlu je produkt z plexiskla. Tato základna patří do skupiny plastů, takže mají malou plasticitu. Zrcadla z organického skla jsou lehká, snadno zpracovatelná, bezpečná, ale také křehká. Na rozdíl od produktů vyrobených ze silikátového analogu se však tyto neroztříští na úlomky, ale pouze prasknou nebo se rozlomí na dvě nebo tři části. Jako základ pro reflexní vrstvu se používají i další polymery: polystyren, akryl, polykarbonát.

Jak vyrobit základnu pro zrcadla

Moderní technologie výroby zrcadel je bezpečná, ale velmi zajímavá. Reflexní plochy dnes vznikají kombinací opracovaného skla a amalgámu. V ideálním případě jsou oba komponenty vyráběny ve stejném výrobním zařízení. Takové produkty splňují všechny stávající normy a požadavky, z nichž hlavní jsou vysoký stupeň čištění a nepřítomnost nečistot. I pouhým okem neviditelné mikročástice negativně ovlivní kvalitu odrazu, proto suroviny na sklo procházejí důkladným vícestupňovým čištěním a teprve poté vstupují do tavicích pecí. Používají se následující suroviny:

• křemenný písek;
• soda;
• dolomit;
• uhlí;
• rozbité sklo (recyklované materiály).

Ale někdy jsou zrcadla v jednotlivých velikostech, tvarech a s určitým vzorem vyráběna malými dílnami, které nemají schopnost samostatně vyrábět silikátové povrchy. Takové společnosti objednávají sklo od jiných výrobních společností.

Zpracování skla

Výroba zrcadel zahrnuje mnoho fází, ale první z nich je zpracování základního povrchu. Nejprve se pevné listy nařežou na požadované fragmenty. Tento postup se provádí pomocí nástroje s neleštěnými diamanty, které mají několik hran. Kromě diamantových řezaček skla se používají válečkové, olejové a kružítko.

Řezané sklo je odesláno ke zkosení (získání dekorativního zkosení/řezání pod úhlem), kde jsou hrany přířezů opracovány a leštěny. V první fázi se hrubé opracování provádí kovovými vlysy a karborundovými kameny. Dále se provede jemné zkosení.

Fazeta může být úzká, strmá a široká, plochá. Strmé zkosení je široké 3-7 mm s úhlem 45-50° vzhledem k rovině základny. V budoucnu bude možné na tento pás nařezat tvarovou hranu. Široké zkosení je hrana široká 22-26 mm s úhlem 10-18°. Tato technika zkosení se používá hlavně u velkých zrcadel.

Proces končí leštěním obrobků plstí na strojích za přítomnosti specifických suspenzí. Hrany jsou také opracovány a leštěny pod určitým úhlem. Postup zkosení je náročný na práci, ale bez tohoto kroku není možné získat krásné zrcadlo.

Trénink

Před aplikací amalgámu na sklo je nutné jej připravit – vyčistit, odmastit lihovou kompozicí. V průmyslových podmínkách se čištění provádí na poloautomatických dopravníkových linkách. Pro bezpečnost jsou okraje umístěny mezi gumovými válečky. Obrobky se pohybují vertikálně podél pásu a jsou oblévány párou. V další fázi se otírají kartáči v přítomnosti křídového prášku. Následuje praní a nucené sušení pod vlivem horkých vzduchových hmot. Připravený základ pro zrcadlo se z obou stran ošetří rozpouštědlem, technickým lihem nebo jiným účinným odmašťovačem.

Stříbro

Nanesení vrstvy amalgámu se nazývá pokovování. Tento proces se provádí dvěma způsoby. V nedávné minulosti byla populární pouze technologie stříbření povrchů za přítomnosti elektrického proudu. Jeho podstatou je toto: na základnu se nanese roztok stříbra o tloušťce až 0,3 mikronu sestávající z alkalické směsi dusičnanu stříbrného. Pro krystalizaci tekuté hmoty se do ní zavádí chlorid cínatý a funkci redukčního činidla plní invertní cukr, získaný smícháním obyčejného cukru s kyselinou sírovou a jejich následným varem.

V důsledku aktivní chemické reakce se získá směs aldehydické glukózy a fruktózy. Působením těchto látek se kovové stříbro redukuje a ukládá na skle. Procedura trvá 12-15 minut. Chcete-li získat silnou vrstvu, opakuje se dvakrát a dokonce třikrát. V souladu s tím se zvyšují náklady na produkt vyrobený metodou dvojitého nebo trojitého plnění.

Stříbro obvykle tmavne, když je kombinováno s kyslíkem. Tato technologie umožňuje ušlechtilému kovu zachovat si své vlastnosti, takže zrcadla využívající stříbrný roztok mají vynikající reflexní efekt.

Hliníkování

Druhý způsob pokovování skleněných přířezů při výrobě zrcadel se nazývá aluminizace. Tato technologie je dnes běžnější. Spočívá v tepelné separaci hliníku vakuovou metodou ve speciálních instalacích.

Obrobky jsou umístěny v komoře s výparníkem (měděným rámem) a hliníkovými pásy. Vzduch je odčerpán z výparníku na hodnotu 13,33 Pa. Do komory se poté přivede elektrické napětí, které zajistí úplné vakuum a odstraní veškerý zbývající vzduch z povrchu skla. Dále se teplota zvyšuje, dokud se hliník neroztaví. Kov se odpaří a pokryje obrobek souvislou vrstvou o tloušťce nejméně 0,12 mikronu. Celý proces trvá asi 20 minut.

Hliníkování je považováno za ekonomickou metodu, proto se používá častěji při výrobě zrcadel. Pro výrobu drahých interiérových předmětů se však stále používá technologie stříbření. Zrcadla s amalgámem stříbra poskytují lepší reflexní efekt, který je výhodný ve srovnání s jejich hliníkovými protějšky.

Kontrola kvality a ochrana

Po vyložení se kontroluje kvalita postříbřených nebo pohliníkovaných obrobků. Pokud na povrchu ošetřeném kovovou směsí není žádný kouř, mezery nebo jiné vady, překryje se ochranným měděným filmem stejné gradace. Na tuto vrstvu je nanesen nitrolak s hliníkovým práškem, který následně zabraňuje poškození ochranného filmu. Zrcadla určená do místností s vysokou vlhkostí jsou chráněna vrstvou smaltu s bitumenovým lakem. Hotové výrobky jsou zabaleny a odeslány zákazníkovi.