Процес хімічного матування скла

1. Процес хімічного матування скла, що включає попередню обробку, матування, видалення продуктів реакції та ополіскування у воді, який відрізняється тим, що вироби перед попередньою обробкою встановлюють у касети на гумові пробки, потім занурюють вироби в касетах на 1-2 хвилини у ванну для попередньої обробки, при цьому касети з виробами додатково обертають у ванні для попередньої обробки для прискорення реакції зняття захисного шару й забруднень, а потім переміщують касети у ванну для остаточної обробки та занурюють касети з виробами у ванну для матування, де обертають їх 1-2 хвилини, після цього переміщують касети у ванну з водою для ополіскування, а потім занурюють їх у ванну для видалення продуктів реакції, після того касети встановлюють у ванну душування для остаточного промивання поверхні виробів, після якої вироби знімають із касети та установлюють у піч на 5-30 хвилин для сушіння при температурі 35-80 °С. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що як розчин для ванни попередньої обробки застосовують склад, що містить фтористоводневу кислоту, хлористоводневу кислоту, сірчану кислоту, азотну кислоту, хлорид амонію, сульфат барію у вигляді суспензії в розчині і воду при такому співвідношенні компонентів, мас. %: фтористоводнева кислота 6,10-7,59 U 2 (11) 1 3 обробкою. Хімічний процес матування дозволяє одержувати вироби з високою якістю оброблюваної поверхні. Хімічним процесом можна матувати одночасно велику кількість скляних виробів незалежно від їхньої форми. Скло матують фтористоводною кислотою (HF) і її солями. При цьому в процесі реакції скла із фтористоводною кислотою на його поверхні відкладається гелеподібний шар солей, у якому добре утворюються кристали безпосередньо на поверхні скла. Зародження цих кристалів, що утворюють структуру матованої поверхні скла, відбувається на нерівних місцях і інших дефектах поверхні. Зародок кристала, що утворився, захищає скло від подальшої корозії, так що кислота продовжує діяти тільки навколо кристалів, що дозволяє кристалам рости в розмірах. Залежно від процесу нанесення солей на поверхню скла, готують розчини солей, що матують, різної в'язкості (від рідких до пастоподібних), а іноді роблять матування парами HF. Цей процес полягає у використанні реакції фтористоводної кислоти з поверхнею скла. При хімічному матуванні скла крім фтористоводної кислоти уживають також її солі для зміни складу продуктів реакції фтористоводної кислоти з поверхнею скла [Вацек М, Купф В. Химическая обработка стекла, - М.: «Легкая индустрия», 1974. - С. 5, 75]. Найважливішими факторами, що впливають на результати хімічного матування, є: концентрація солей, що матують скло, у розчині або пасті, температура, вид застосовуваних для матування солей, хімічний склад скла, а також застосування добавок, що впливають на в'язкість уживаних для матування матеріалів. Відомий спосіб (процес) хімічного матування скла в розчині [Вацек М., Купф В. Химическая обработка стекла, - М.: «Легкая индустрия», 1974. - С. 60, 77-97], при здійсненні якого очищені вироби занурюють у кошиках (касетах) на 5 - 10 хвилин у ванну для попередньої обробки, а потім переносять їх на 5-10 хвилин у ванну для самого матування. Для матування відбирають вироби без звили, пухирців і інших пороків, тому що після матування ці пороки проявляються сильніше, що може привести до псування виробів. Для очищення поверхні виробів застосовують ванну для попередньої обробки, що складається в основному з одного тільки водяного розчину фтористоводної кислоти. Крім очисної дії фтористоводної кислоти при цьому має значення також інший ефект - утворення гелеподібної плівки, що зовсім необхідна, наприклад, при матуванні калієвими солями. Ванну для матування, готують таким чином. Розчиняють кислий фторид амонію або калію та інші компоненти в розчині фтористоводної кислоти. Приготовлену ванну витримують 24 години. При цьому ванну для матування поміщають у ванну для попередньої обробки (ополіскування). Ванна для матування нагрівається за рахунок нагрівання ванни для попередньої обробки 29232 4 звичайно до температури 25°С. Нагрівання особливо необхідно взимку. Для занурення кошиків з виробами у ванну застосовують різні прості пристрої; матування здійснюють без переміщення кошика у ванні. Тривалість занурення кошика у ванну для матування порівняно велика. Для одержання різного роду матованих поверхонь (грубе матування, «морозне» матування, тонке матування, «шовковисте» матування) на звичайних натрійкалієвих і свинцевих склах типу кришталю при обробці у ванні застосовують наступні склади розчинів (рецепти). Грубе матування. Таке матування одержують у ваннах, головною складовою частиною яких є кислий фторид амонію й фтористоводна кислота, причому ванни для попередньої обробки не застосовують. Склад розчину ванни, що рекомендується: 10мас. ч. Н2О, 10мас. ч. NH4F•HF і 4мас. ч. HF (40%-ний). «Морозне» матування. Текстуру поверхні скла, що нагадує візерунки морозу на вікнах, одержують при застосуванні ванни для попередньої обробки. При цьому рекомендують наступні склади розчинів ванн: ванна для попередньої обробки 10мас. ч. Н2О і 1мас. ч. HF (40%-ний); ванна для матування - 10мас. ч. NH4 F•HF, 10мас, ч. Н2 О і 4мас. ч. HF (40%-ний). Тонке матування. Тонкозернисту матовану поверхню одержують у ванні для матування, головною складовою частиною якої є кислий фторид калію, що утворюється при реакції фтористоводної кислоти з поташем. Такі ванни дають кращі результати, чим безпосереднє застосування кислого фториду калію. Для такого процесу матування рекомендують ванни такого складу розчину: ванна для попередньої обробки - 10мас. ч. Н2О і 1мас. ч. HF (40%-ний); ванна для матування - 6мас. ч. Н2О, 2мас. ч. HF (40%-ний) і 3мас. ч. К2СО3•1/2 Н2О (напівгідрат). «Шовковисте» матування. Шовковистість матованої поверхні скла забезпечують при застосуванні ванни для матування, котра містить кислий фторид калію й вільну фтористоводну кислоту. Склади розчинів ванн, що рекомендуються: ванна для попередньої обробки - 10мас. ч. Н2О та 1мас. ч. FIF (40%-ний); ванна для матування 100мас. ч. Н2О, 16мас. ч. HF (40%-ний), 10мас, ч. К2СО3•1/2Н2О (напівгідрат), 3мас. ч. СН3 СООН (крижаний), 1мас. ч. Н2SO4 (98%-ний), 2мас. ч. NH3 (65%-ний) і 2масс. ч. NH3 (25%-ний). Після матування вироби ретельно обмивають у теплій воді, щоб на поверхні не залишалося ніяких залишків продуктів реакції; після висихання виробу видаляти їх дуже важко. Після тривалого використання ванну для матування регенерують шляхом додавання фтористоводної кислоти й карбонату калію або аміаку. Недоліком відомого способу (процесу) хімічного матування скла в розчині є необхідність 5 підтримки скляних виробів у кошиках таким чином, щоб запобігати можливості їхніх механічних ушкоджень, установлюючи в місцях зіткнення двох виробів прокладки. При цьому у місцях зіткнення двох виробів, а також виробів з кошиком або прокладним матеріалом ванна для матування не діє на скло або діє слабко. У цих місцях уповільнюється процес матування або він зовсім не відбувається. Внаслідок чого на виробі з'являються плями - сліди зіткнення скла з іншим матеріалом, рівномірність покриття порушується, що значно знижує якість виробів, що випускаються. Відомий спосіб (процес) хімічного матування скла [Патент на изобретение Российской Федерации №2011645 Сl, МКИ5 С03С 15/00, дата подачи 30.04.1991, дата публикации 30.04.1994. Бюлл. №8], шляхом обробки в содовому розчині, матування, нейтралізації в розчині сірчаної кислоти й промивання у воді, який відрізняється тим, що, з метою підвищення якості, матування ведуть у суміші плавикової кислоти й вуглекислого амонію, взятих у співвідношенні 1:2. Процес матування здійснюють такий чином. Скляні вироби (пластини) попередньо обробляють в 10%-ному содовому розчині, потім промивають водою. Після чого проводять безпосередньо операцію матування скла - обробку його поверхні в суміші плавикової кислоти й вуглекислого амонію при співвідношенні компонентів 1:2, нейтралізацію в 20%-ний сірчаній кислоті. Завершують цикл обробкою поверхні в 40%-ному содовому розчині й промиванням у воді. Відомий процес (спосіб) хімічного матування скла, дозволяє підвищити відсоток випуску придатних виробів. Однак відомий процес матування скла не забезпечує високої якості обробки поверхні скляних виробів. Цифрові значення параметрів способу визначені експериментально. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягнутим результатом щодо запропонованої корисної моделі є спосіб (процес) хімічного матування скла [Патент на изобретение Российской Федерации №2024450 СІ, МКИ5 С03С 15/00, дата подачи 17.03.1992, дата публикации 15.12.1994. Бюлл. №24], що включає обробку в содовому розчині, матування в розчині, що містить фторид амонію й плавикову кислоту, нейтралізацію (видалення продуктів реакції) у розчині сірчаної кислоти й ополіскування у воді, який відрізняється тим, що, матування ведуть у розчині, що включає компоненти в наступному співвідношенні, %: Фторид амонію 62,5-63,5 Плавикова кислота 36,5-37,5. Процес матування здійснюють таким чином. Скляні вироби (пластини) попередньо обробляють в 10%-ному содовому розчині, потім промивають водою. Після цього проводять беспосередньо операцію матування скла - обробку його поверхні в суміші плавикової кислоти й фториду амонію при співвідношенні компонентів, %: фторид амонію 62,5 - 63,5; плавикова кислота 36,5 - 37,5; нейтралізацію проводять у 20%-ній 29232 6 сірчаній кислоті. Завершують цикл обробкою поверхні в 40%-ному содовому розчині та промиванням у воді. Відомий процес хімічного матування скла, обраний за прототип, дозволяє підвищити відсоток випуску придатних виробів, таких як пластини. Однак відомий процес матування скла не забезпечує високої якості обробки поверхні скляних виробів, що мають більш складну форму. При реалізації відомого процесу застосовується повітряне сушіння виробів, що не виключає можливості залишку води (крапель, плям) на поверхні виробів, після висихання виробу видаляти їх дуже важко. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створити такий процес хімічного матування скла, у якому вдосконалення технології й режимів, а також введення додаткових операцій, дозволило би значною мірою поліпшити якість виробів при високій швидкості здійснення процесу й, тим самим, підвищити економічність усього процесу обробки. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в процесі хімічного матування скла, що включає попередню обробку, матування, видалення продуктів реакції й ополіскування у воді, відповідно до корисної моделі, вироби перед попередньою обробкою встановлюють у касети на гумові пробки, потім занурюють вироби в касетах на 1 - 2 хвилини у ванну для попередньої обробки. При цьому касети з виробами додатково обертають у ванні для попередньої обробки для прискорення реакції зняття захисного шару й забруднень, а потім, перемішують касети у ванну для остаточної обробки, й занурюють касети з виробами у ванну для матування, де обертають їх 1-2 хвилини. Потім переміщують касети у ванну з водою для ополіскування, а потім занурюють їх у ванну для видалення продуктів реакції, після чого касети встановлюють у ванну душування для остаточного промивання поверхні виробів, після того вироби знімають із касети й установлюють у піч на 5-30 хвилин для сушіння при температурі 35-80°С. У процесі хімічного матування скла як розчин для ванни попередньої обробки може бути застосований склад, що містить фтористоводневу кислоту, хлористоводневу кислоту, сірчану кислоту, азотну кислоту, хлорид амонію, сульфат барію у вигляді суспензії в розчині, і воду, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: фтористоводнева кислота 6,10-7,59; хлористоводнева кислота 2,60-3,51; сірчана кислота 9,64-9,88; азотна кислота 4,77-6,22; хлорид амонію 8,21-9,46; сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині) 1,53-2,39; вода 62,00-65,99. Як розчин для ванни остаточної обробки в процесі хімічного матування скла може бути застосований склад, що містить фтористоводневу кислоту, хлористоводневу кислоту, азотну кислоту, хлорид амонію, сульфат барію у вигляді суспензії 7 в розчині, і воду, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: фтористоводнева кислота 2,97-3,68; хлористоводнева кислота 0,90-1,34; азотна кислота 1,80-2,69; хлорид амонію 4,02-4,86; сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині) 0,01-0,39; вода 87,40-89,87. До того ж у процесі хімічного матування скла як розчин для ванни матування може бути застосований склад, що містить фтористоводневу кислоту, біфторид амонію, хлорид амонію, сульфат барію й воду, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: фтористоводнева кислота 10,77-16,83; біфторид амонію 28,79-36,58; хлорид амонію 14,41-15,21; сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині) 16,89-23,13. вода 20,91-22,05; Корисна модель, що пропонується, дозволяє поліпшити якість виробів при високій швидкості здійснення процесу й, тим самим, підвищити економічність усього процесу обробки. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. При встановленні виробів у касети на гумові пробки повністю виключається можливість проникнення будь-якої рідини з ванн усередину виробів, усувається необхідність підтримки скляних виробів у касетах, а також необхідність застосування при цьому в місцях зіткнення двох виробів додаткових прокладок. Це не тільки запобігає можливості механічних ушкоджень виробів, але й забезпечує рівномірність покриття, підвищуючи якість виробів, що випускаються, Занурення виробів у касетах на 1 - 2 хвилини у ванну для попередньої обробки й при цьому додаткове обертання касети з виробами у ванні для попередньої обробки, яка містить розчин, що включає, наприклад, (зі змістом по масі): фтористоводну кислоту (6,10-7,59%), хлористоводну кислоту (2,60-3,51%), сірчану кислоту (9,64-9,88%), азотну кислоту (4,77-6,22%), хлорид амонію (8,21-9,46%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині) (1,53-2,39%), і воду (62,00-65,99%), дозволяє прискорити хімічні реакції при видаленні захисних покриттів і забруднень, здійснювати видалення навіть досить хімічно інертного й міцно скріпленого з поверхнею скла захисного шару значної товщини. Промивання скляних виробів у касетах у ванні для остаточної обробки розчином, що включає, наприклад, (зі змістом по масі): фтористоводну кислоту (2,97-3,68%), хлористоводу кислоту (0,901,34%), азотну кислоту (1,80-2,69%), хлорид амонію (4,02-4,86%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині, 0,01-0,39%), і воду (87,4089,87%), очищує поверхню виробів від залишків захисних покриттів і забруднень і запобігає попаданню з виробами у касетах значних 29232 8 кількостей кислот і забруднень у ванну для матування. Занурення касети з виробами у ванну для матування, що містить розчин, наприклад, такого складу (зі змістом по масі): фтористоводна кислота (10,77-16,83%), біфторид амонію (28,7936,58%), хлорид амонію (14,41-15,21%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині, 16,89-23,13%) і вода (20,91-22,05%), а також обертання касет з виробами протягом 1-2 хвилин, дозволяє здійснити рівномірне й швидке матування виробів з високою якістю. Занурення касети у ванну з водою після ванни матування дозволяє видалити з поверхні скляних виробів основну масу розчину, що матує, та продуктів реакції й, таким чином, зупинити процес матування скла. Наступне занурення касети у ванну для видалення продуктів реакції зі слабко концентрованим розчином, наприклад, соляної кислоти дозволяє «закріпити» активну матовану поверхню й видалити продукти взаємодії фторидів зі склом з поверхні виробів). Остаточне промивання поверхні виробів касет у ванні душування, після якої вироби знімають із касет й подальше сушіння виробів у печі протягом 5-30 хвилин при температурі 35-80°С, виключає можливість залишку води (крапель) на поверхні виробів, що забезпечує високу якість одержуваних виробів. Процес хімічного матування скла, що пропонується полягає в наступному. Скляні вироби встановлюють у касети на гумові пробки. При використанні в касетах спеціальних пробок повністю виключається можливість проникнення будь-якої рідини з ванн усередину, наприклад, пляшки, а також запобігається зсув виробів при переміщенні та обертанні виробів у ваннах, що може викликати пошкодження виробів й брак (бій, посічки та потертості, утворення плям на поверхні виробів). Потім занурюють вироби в касетах на 1-2 хвилини у ванну для попередньої обробки, яка містить розчин, що включає, наприклад, (зі змістом по масі): фтористоводну кислоту (6,10-7,59%), хлористоводну кислоту (2,60-3,51%), сірчану кислоту (9,64-9,88%), азотну кислоту (4,77-6,22%), хлорид амонію (8,21-9,46%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині) (1,53-2,39%), і воду (62,00-65,99%). При цьому касети з виробами додатково обертають у ванні для попередньої обробки для прискорення реакції зняття захисного шару й забруднень. При попаданні значних кількостей кислот і забруднень у ванну для матування порушується баланс речовин у розчині, що матує, приводить до зміни виду й рівномірності матування поверхні стекла і є браком. Для запобігання цього вироби в касетах переміщають у ванну остаточної обробки з розчином, що включає, наприклад, (зі змістом по масі): фтористоводну кислоту (2,97-3,68%), хлористоводу кислоту (0,90-1,34%), азотну кислоту (1,80-2,69%), хлорид амонію (4,02-4,86%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині, 0,01-0,39%), і воду (87,40-89,87%). Це дозволяє очистити 9 поверхню виробів від залишків захисних покриттів і забруднень і запобігає попаданню значних кількостей кислот і забруднень у ванну для матування. Для матування касети з виробами занурюють у ванну, що містить розчин, наприклад, такого складу (зі змістом по масі): фтористоводна кислота (10,77-16,83%), біфторид амонію (28,7936,58 %), хлорид амонію (14,41-15,21%), сульфат барію (у вигляді суспензії в розчині, 16,89-23,13%) і вода (20,91-22,05%). Обертання касет з виробами в ванні для матування протягом 1-2 хвилин, дозволяє здійснити швидке матування виробів з високою якістю. При цьому на поверхні виробу відсутні плями й забезпечується рівномірність матового покриття. Після проведення хімічного матування необхідно провести промивання водою поверхні виробів, для чого переміщують касети у ванну з водою для ополіскування, а потім занурюють їх для видалення продуктів реакції у ванну зі слабким розчином, наприклад, соляної кислоти. Потім касету встановлюють у ванну душирування де відбувається остаточне промивання поверхні виробів. Після ванни душування вироби знімають з касет й установлюють їх у піч на 5 - 30 хвилин для сушіння при температурі 35-80°С. Сушіння пляшок можна проводити, наприклад, з використанням обдування виробів у печі гарячим повітрям, що прискорює процес сушіння та виключає можливість залишку води (крапель) на поверхні виробів. Після сушіння вироби пакують в палети (упаковку) для транспортування до замовника або для переміщення в цех для подальшого декорування. Процес хімічного матування скла ілюструється наступним прикладом. Приклад 1. Для хімічного матування скляні вироби, наприклад, пляшки, вставляються в касети на гумові пробки, потім занурюють касети з пляшками на 2 хвилини у ванну для попередньої обробки, яка містить розчин, що включає, (зі змістом по масі): 6,20% фтористоводної кислоти, 3,51% хлористоводної кислоти, 9,88% сірчаної кислоти, 4,77% азотної кислоти, 8,21% хлориду амонію, 1,53% сульфату барію (у вигляді суспензії в розчині) і 65,90% води. При цьому касети з виробами додатково обертають у ванні для попередньої обробки для прискорення реакції зняття захисного шару й забруднень. Для очищення поверхні пляшок від залишків захисних покриттів і забруднень і запобігання попаданню значних кількостей кислот і забруднень у ванну для матування касети з пляшками переміщають у ванну остаточної обробки з розчином, що включає, наприклад, (зі змістом по масі): 2,97% фтористоводної кислоти, 1,34 % хлористоводної кислоти, 1,80 азотної кислоти, 4,02% хлориду амонію, 0,1% сульфату барію (у вигляді суспензії в розчині), і 89,77 % води. Після видалення захисних покриттів з пляшок і їх промивання здійснюють процес хімічного матування. Для цього касету переставляють у 29232 10 ванну для матування й занурюють пляшки в розчин, склад якого містить (по масі): 10,77% фтористоводної кислоти, 36,58% біфториду амонію, 14,41% хлориду амонію, 17,32% сульфату барію (у вигляді суспензії в розчині) і 20,92 води. Обертання касет з виробами в ванні для матування протягом 1,5 хвилин, дозволяє здійснити швидке матування виробів з високою якістю. При цьому на поверхні виробу відсутні плями й забезпечується рівномірність матового покриття. Після проведення процесу хімічного матування касети із пляшками ополіскують (промивають) у ванні з водою, а потім «закріплюють» матування й видаляють продукти реакції, занурюючи касети у ванну зі слабким розчином соляної кислоти. Після чого касету встановлюють у ванну душування, де здійснюють остаточне промивання поверхні пляшок. Варто помітити, що при використанні в касетах спеціальних пробок повністю виключається можливість проникнення будь-якої рідини з ванн усередину виробів. Після ванни душування пляшки знімають з пробок касет і встановлюють у піч для сушіння. Сушіння пляшок проводять обдувом гарячим повітрям при температурі 60°80°С тривалістю 10-20 мін. Таке сушіння виключає можливість залишку крапель на поверхні пляшок. Після цього пляшки пакують у палети для транспортування замовнику або для перевезення в цех для подальшого декорування.