ING. MILAN VACEK
ING. VLASfTMIL KUPFChemick£
opracowtaf skla(№№ёп( a matovinf)Scbvtteno vfiMMM HriniiNnin Ifcobtvl
!• tfn« 10. bmnc* 1949.«. 14 2S1 /49 - ll/I. Nfco ротоспЛ knih%
9Г9 мГ*4*|1	Ik*»* tkWtk*UXMA 1991INTi - NAKLADATlUTVl
TECHNlCKl LITE R ATURV
М. ВАЦЕК
В. КУПФХИМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА СТЕКЛАПеревод с чешского Ю. Э. Фейна
Научный редактор Н. Н. РохлинМОСКВА
■ЛЕГКАЯ ИНДУСТРИЯ»
1974
6П7.3В 22УДК 666.1.053.63Вацек М., Кулф В.В 22 Хлминеская обработка стекла. Пер. с чеш.
М., «Легкая индустрия», 1974.101 с.П брошюре липы теоретические осноны химической обработки
стекли, рассмотрены оборудование к устройства дли полщювки и ма-
тнропания стекле, технология обрнботки, регулирование к контроль
производства.Ьрошюра предназначена для инженерно-технических работников
стекольной нроыышленности н может быть использована студентами
в у псп и учащимися техникумов31405—086•	59-74	6П7.3В 036<01)—74© Ing. Milan Vacek, ing. Vlastimil Kupf. 1971.
(С) Имдлтсльство «Легкая индустрия», 1974.
ВВЕДЕНИЕВ работе описываются химическая полировка и химическое
матирование стекла.Под химической полировкой понимают устранение неровностей
на поверхности стекла для* придания* ей гладкости путем раство¬
рения этих неровностей фтористоводородной (плавиковой) кисло¬
той, обычно в смеси с серной кислотой.При химическом матировании поверхность стекла обрабаты¬
вают таким образом, чтобы она могла рассеивать свет. Для такого
матирования применяют соли фтористоводородной кислоты.Полировку и матирование стекла производят различными спо¬
собами. Полировку можно осуществлять путем механической об¬
работки его поверхности полировальными материалами, обработ¬
кой п огне пли химическим способом При матиропаиии стекля
можно применять пескоструйную обработку или шлифовку, нане¬
сение матовых покрытий (с применением обжиговых красок) или
химическую обработку.Химический способ полировки и матирования стекла имеет ряд
преимуществ. Этот способ заключается в использовании реакции
фтористоводородной кислоты с поверхностью стекла. При хими¬
ческом матировании стекла, кроме фтористоводородной кислоты,
употребляют также ее соли, а при химической полировке до¬
бавки серной кислоты для изменения состава продуктов реакции
фтористоводородной кислоты с поверхностью стекла.Возможность применения газообразного фтористого водорода
в виде продукта взаимодействия плавикового шпата с серной кис¬
лотой для матирования поверхности стекла известна с 1670 г.Давно используются для этой цели фтористоводородная кисло¬
та и ее соли. Химический способ полировки стекла применяют в
стекольной промышленности уже в течение нескольких десятиле¬
тий. Несмотря на это, теоретически химическая полировка стекла
еще мало изучена. В литературе можно найти преимущественно
только практические указания для ее осуществления, разработан¬
ные на основе заводского опыта. Причем систематические экспе¬
риментальные работы для изучения химической полировки прово¬
дились редко. Теория химического матирования стекла освещена
в литературе лучше.Химическая полировка стекла. Химическая полиров¬
ка стекла обладает рядом преимуществ по сравнению с механиче¬
ской и огневой полировкой. Механическую полировку она превос¬
ходит в том, что позволяет получать изделия с высоким блеском5
поверхности, не уступающим блеску стекла, подвергнутого иаи-
л^чшей механической полировке (полировке окисью церия) и
почти ис уступающему блеску стекла, полированного в огне. Хи¬
мическим способом можно полировать одновременно большое
количество стеклянных изделий независимо от их формы. По
сравнению с огневой полировкой химическая лучше в том отноше-
НИИ, что при ее применении практически не округляются острые
грани изделий.Недостатком химической полировки стекла являются сравни¬
тельно большие затраты на оборудование, вредность работы и
образующиеся отходы в виде кислых паров и кислой отходящей
воды, которые перед выпуском с завода необходимо нейтрализо¬
вать.До 1930 г. о химической полировке стекла в литературе име¬
лось очень мало данных. По Дитцелю (1], они касались главным
образом рекомендации по составу ванн, причем указывалось, что
панны для химической полировки должны состоять из 1—2 объ¬
емных частей фтористоводородной кислоты, 1—2 объемных частей
серной кислоты и 1 части воды при температуре ванны от 30 до
(>0°С. Хотя после 1930 г. сообщения о химической полировке стек¬
ла стали появляться чаще, в литературе до сих пор нет системати¬
зированного описания этого процесса. Приведенное в книге его
описание составлено по литературным данным и на основе прове¬
денных авторами опытов в лабораторных, полупроизводстпениых
и заводских условиях.Химическое матирование стекла. Способ химиче¬
ского матирования стекла известен уже три столетия. Его начали
применять, по-видимому, в Германии (в Нюрнберге), но составы
ванн для травления и матирования стекла хранились в секрете,
так что позже эта техника была совершенно забыта. Только в
1725 г. снова появились сообщения с рекомендациями по травле¬
нию стекла. В то время еще не было разработано никакого тео¬
ретического обоснования действия фтористоводородной кислоты
на стекло.Теоретическое объяснение lahoiu дейсіьим попытались дать
впервые в начале XX в. Лейдольд {2], Джексон (3] и Фринк (4].
Эти авторы считали, что кристаллы, образующие структуру мати¬
рованной поверхности стекла, содержатся в стекле с самогп на¬
чала, но только иод действием фтористоводородной кислоты и ее
солем обнажаются и дают желательный эффект. Эта теория была
скоро опровергнута. Вместо нее Шнет (5], Спенсер [6] и другие
предложили новую теорию, по которой продукты происходящих
реакций (кремпефториды и фториды) прочно соединяются с по¬
верхностью стекла. Однако и эта теория не была подтверждена.
Рентгенографически не удалось доказать присутствия кристалли¬
ческой фазы, хотя микроскопическое исследование ясно выявляло
форму и характер кристаллов. Кроме того, образовавшиеся кри¬
сталлы должны были бы в дальнейшем частично растворяться,
чтобы поверхность стекла приобрела снова первоначальный бле-в
стящнй вид. Эта теория была опровергнута измерениями дву пре¬
ломления, показателя преломления и другими методами.Все доводы, свидетельствовавшие о неправильности этой тео¬
рии, по-видимому, подтверждают третью теорию, которая была
предложена в I860 г. Добрэ [7], а затем развивалась Витернллом
[8], Кесслером (9] и Рейнитцером (10]. Теория исходит из того, что
кристаллы кремнефторидов и фторидов, осажденные на поверх¬
ности стекла, предохраняют его от дальнейшего воздействия фто¬
ристоводородной кислоты или кислых фторидов.Первые сторонники этой теории предполагали, что кристаллы
образуются из раствора и осаждаклси на поверхности стекла.
Такое представление было уточнено дальнейшими исследования¬
ми, которые показали, что защитные кристаллы вырастают непо¬
средственно на поверхности стерла.. Фенске и Корев [И] пришли
к выводу, что защитные кристаллы представляют собой полые
иглы, образующиеся при взаимодействии фтористоводородной
кислоты и стекла. В процессе реакции стекла с фтористоводород¬
ной кислотой на его поверхности отлагается гелеобразный слой
солей, в котором хорошо образуются кристаллы непосредственно
на поверхности стекла. Зарождение этих кристаллов происходит
на неровных местах и других дефектах поверхности.Образовавшийся зародыш кристалла защищает стекло от
дальнейшей коррозии, так что кислота продолжает действовать
только вокруг кристаллов; это позволяет кристаллам расти в
глубину.Такое объяснение механизма образования матовой поверхно¬
сти на стекле стало общепризнанным и считается правильным до
сих пор. Теоретически оно было развито и дополнено Гонингмаи-
ном (12], причем результаты его исследования были положены в
основу всех последующих работ |[13, 14, 15, 16]. Необходимо, од¬
нако. указать, что эта теория действительна полностью только для
начальных стадий процесса матирования. При дальнейшем воз¬
действии применяемых для матирования ванн первоначально
образовавшиеся кристаллы разрушаются, а поверхность матиро¬
ванного стекло становится похожей на поверхность стекла, под¬
вергшегося травлению концентрированной фтористоводородной
кислотой, на которой наблюдается множество весьма глубоких н
неравномерно расположенных углублении.
I.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ1. ПРОЦЕСС ХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ СТЕКЛАХимические реакции, протекающие при воздействии
фтористоводородной и серной кислот на стеклоСиликатные стекла очень слабо реагируют с минеральными
кислотами. Только фшрлсюьолородпан кік:лоіа является исклю¬
чением D этом отношении.Механизм действия кислот на поверхность стекла можно объ¬
яснить тем. что нарушаются связи между щелочами и кремние¬
выми тетраэдрами, происходит выщелачивание стекла, и в резуль¬
тате гидролиза образуется пленка геля кремнекислоты. Эта плен¬
ка замедляет дальнейшее проникание кислот к поверхности стек¬
ла, а следовательно, и видимый эффект их воздействия. Фтористо¬
водородная кислота действует таким же образом, по продолжает
реагировать химически с поверхностной пленкой гели кремнекис¬
лоти; вследствие этою происходит дальнейшее обнажение поверх¬
ности стекла, а процесс его растворения может продолжаться.Основной реакцией процесса химической полировки стекла,
ввиду избытка фторндпых ионов в полировальной ванне, является
реакция геля кремнекислоты с фтористоводородной кислотой,
проходящая с образованием кремнефторидпых анионов и воды:Si02 • ХН20 -Н 6 HF - (Si F„)2- -[ (2 + Х)_Н20 |- 211+.Хотя, как хорошо известно, существует обратимая реакция,
которая может протекать как по пути гидролиза, так и в направ¬
лении синтеза фторида кремния, а именно:SiO* ■ X П20 |4 HF П Si F4 і (2 X)} l20,при дальнейшем избытке воды із очень разбавленных растворах
указанная реакция протекает преимущественно за счет гидролиза,
ведущею к образованию разбавленной кремневой кислоты.Хотя гидролиз протекает очень легко и его равновесие почти
полностью смещено в сторону кремневой кислоты, достаточно уже
небольшому количеству образующеюся фторида кремния прочно
связаться с анионом фтора, чтобы вся кремневая кислота (сво¬
бодная или связанная в силикатах) растворилась в разбавленной
фтористоводородной кислоте с образованием анионов кремнефто-
ридной кислоты, согласно первому из приведенных выше уравне¬
ний. При растворении стекла под действием избытка фтористово¬
дородной кислоты в полировальной ванне образуются кремие-8
фториди. По Маскиллу и Фергьюсону [17], реакции эта будет про¬
ходить по следующему уравнению:КаО (PbO) + 6 MF + SiOa - Ка (Pb) SiFe + 3 НАВ стекле	В стеклеПод действием фтористоводородной кислоты кремнефториды
свинца, кальция и магния разлагаются с образованием фторида
свинца, кальция или магния. Разложение крсмнефторида кальция
с образованием фторида кальция происходит и при простом рас¬
творении кремнефторида в воде. Кроме того, ввиду меньшей рас¬
творимости фторидов магния и свинца по сравнению с крсмнефто-
ридамп происходит реакция фтористоводородной кислоты со стек¬
лом, содержащим окислы магния и свинца, в результате которой
образуются фторид магния и фторид свинца.При растворении стекла образуются анионы кремпсфторпсто-
водородной кислоты, а не свободная кислота. Кремнефтористово-
дородная кислота могла бы быть ввиду сильной полярности связи
между фтором н водородом очень сильной кислотой, которая в
разбавленных растворах пиши полностью диссоциирована. Однако
при значительном повышении концентрации водородных попов
(например, путем добавления концентрированного раствора сер¬
ной кислоты к концентрированному раствору кремпефтористоводо-
родпой кислоты) происходит ес разложение по формулеHiSiFe;.rSiF4-l- 2MF.Ввиду указанных выше обстоятельств представляются неправ¬
доподобными реакции фтористоводородной кислоты со свинцо¬
вым стеклом, приводимая, например, Гюблером (18]:а КгО • 6РЬО • с БіОг -\- (2 а -\- 2 b 1 4c)HF
= 2а KF + b PbF2 f с SiF4 + (а + b Ь 2с) Н20,а также реакция, приведенная Маскиллом (19].В результате реакций фтористоводородной кислоты со стек¬
лом образуются, по-видимому, кремнефториды щелочных метал¬
лов и фториды кальция, магния и свинца. В зависимости от кон¬
центрации водородных ионов и вследствие присутствия серной
кислоты в полировальной ванне происходит частичное разложение
образующейся свободной кремнефтористоводородиой кислоты па
фторид и воду.N а20 • bК*0 • с РЬО • dCM • е MgO • f Si02 -}- (2а + 2b + 2 с2d +
-|- 2 е + 4/) HF = a Na2 SiFe + b К» SiFc -f с PbF2 + d CaF2 -f e M#, -f+ 1/ —(e + 6)l SiF4-|-(« |-*-| c-M-|-e-!-2/)H«Q.При действии фтористоводородной кислоты на систему
Na20—Si02, по данным Тотеша [20], протекают следующие реак¬
ции:9
Na, Si03 + 2 HF -* 2 NaF + Ha SiO*Na, SiO, + 2 HjO — 2 NaOH + H, SiO,;2 NaOH H 2 HF - 2 NaF + 2 HA
2Ha SiO, + 12 HF - 2H, SiFe + 6HA
2 SiO* + 8 HF — 2 SiF4 + 411.0;SiF, + 2HF-H* SiF,;2 NaF I- SiF4 — Nas StF,;2 NaF + H2 SiF, Nas SiF, + 21 IF;Na* SiOs + SiO, -f 12 HF — Nas SiF, -|- H, SiF, -|- 5 НДВ случае присутствия в стекле СаО, по данным Гужавина,
происходят следующие реакции:СаО 4- 2 HF CaF2 + Н20;СаО 4 Н2 SiFc ~ Са SiF6 4* Н20.Однако, по мнению Панасюка, вторая из этих реакций имеет
второстепенное значение, так как растворимость CaF2 значитель¬
но меньше растворимости CaSiFe.Образование фторида натрия возможно и по другой схеме:Na20 4 2 HF - 2 NaF 4 Н20.Однако поскольку при химической обработке стекла имеется
избыток HF, а растворимость NaF больше растворимости NaHF2,
то по предположению Гужавина и Панасюка реакция идет даль¬
ше по формуле2NaF 4 2HF — 2NaHF2.При реакции указанных выше систем с кислотой образуются
малорастворнмые соли CaF2, NaHF2 и Na2SiFn.Для стекла в системе Na20— К20—СаО—Si02 приведенные
выше формулы следует дополнить новыми:КгО 4 2 HF — 2 KF 4 НгО;KF 4 HF -*KHF2.Однако образование фторидов и кислых фторидов щелочных
металлов мало правдоподобно ввиду легкости образования крем-
нефторидного аннона и труднорастворнмых кремнефторидов ще¬
лочных металлов.Химическая полировка стекла чистой фтористоводородной кис¬
лотой (т. с плавиковой кислотой без добавок) обычно не практи¬
куется, хотя Маскилл и Фергьюсон [17] указывали, что в США
стекло типа свинцового хрусталя, содержащее 16—17% РЬО, по¬
лируют разбавленной чистой фтористоводородной кислотой, в то
время как другие стекла и стекла с более высоким содержанием
окиси свинца полируют с добавкой серной кислоты. Один из авто¬10
ров настоящей книги [21] пытался полировать стекло, содержащее
16,34% РЬО, чистой фтористоводородной кислотой в различных
условиях и нашел, что полировать его таким образом нецелесооб¬
разно из-за небольшой эффективности полировки. Для достиже¬
ния нужного эффекта полировки требуется снимать значительно
более толстый слой стекла, причем никогда не получается такого
качества полировки, как при применении смеси фтористоводород¬
ной II серной кислот. Преимуществом полировки одной только
фтористоводородной кислотоГ; является, однако, то, что при этом
совершенно не округляются грани изделий. Дитцель, Тплш и Эрни
[1) проводили лабораторные опыты полировки 40%-ной фтористо¬
водородной кислотой стекол с различным содержанием РЬО (от
20 до 60%) при температуре от 40 до 55°С, но не получили поло¬
жительных результатов.Полировка стекла одной только фтористоводородной кислотой
сильно затрудняет удаление (путем ополаскивания) солей, обра¬
зующихся в результате реакции кислоты с поверхностью стекла.
Именно для образования па ней легко смывающейся соли в поли¬
ровальную панну добавляют сильную минеральную кислоту
(обычно серную).Серная кислота в водном растворе образует гидраты. Извест¬
ны, например, пиросерная кислота H2S2O7, а также серные кисло¬
ты: одноводная H2S04, двухводная H2SO4H2O, трехводпая
H2S04*2H20 и пятиводная H2S04*4H20.Как видно из литературных данных [22—24], раствор серной и
фтористоводородной кислот не является простой смесью. Указы¬
вается, что между серной и фтористоводородной кислотами уста¬
навливается равновесие с образованием фторсульфоновон кис¬
лоты:H2S04 b HF <- HSO,F 4 НАЭта реакция обратима, и при разбавлении раствора происхо¬
дит разложение фторсульфоновон кислоты. Гужавин и Дубров¬
ский [19] объясняют увеличение концентрации сполировапного
стекла в ванне, содержащей 24 и. раствор ^SO* по сравнению с
концентрацией такого стекла в ванне, содержащей 18 н. раствор
H2SO4 и 7,5 н. раствор HF, именно образованием большого коли¬
чества легкорастворимых фторсульфонагов. Это подтверждает
также Ланге [24]. Из его данных можно вычислить, что в емёси
7,5 н. HF-+-24 н. H2SO4 образуется 1,88 п. HSO3F, в то время как
в смеси 7,5 н. HF+18 н. H2S04 образуется только 0,79 н. HSO3F.
Фторсульфоиаты растворяются легче, чем сульфаты, и поэтому
могут образовываться, если они образуются вообще, только как
промежуточная фаза; конечным продуктом реакции являются
сульфаты.Многие авторы, в том числе Шпрингер [13], Панасюк, Гольд-
баум и Гублер {18], представляют действие H2SO4 на соли, обра¬
зующиеся под действием фтористоводородной кислоты, следую¬
щими реакциями:II
CaF* + H2S04 = CaS04 + 2 HF;2 NaHFa + HaS04 = Na*S04 + 4 HF;Na2 SiFe + H*S04 =■-■ Na2S04 + 2 HF + 2 SiF4;или(Naa, Ka) SiFe I (Pb, Ca) Fa + 2 H*S04 == (Naa, Ka) • (Pb, Ca) S04+SiF4 + 4 HF.С этой схемой превращения фторидов и кремпефторидов в
сульфаты нельзя, однако, согласиться безоговорочно, так как ко¬
нечное равновесие в полировальной .ваннё зависит от многих фак¬
торов, например, от темлератуЗДдабнцентрации фтористоводород¬
ной и серной кислот, колич&гва** образующихся солей и раство¬
рившегося стекла. При небольшой концентрации водородных
ионов (обусловливаемой пониженной концентрацией серной кис¬
лоты в полировальной ванне) существует некоторое равновесие
между ионами кремнефтористоводородной кислоты, образующи¬
мися с участием кредшрзема из стекла или в результате освобож¬
дения из кремне&юйдов, и фторидом кремния:ЇН+ + (SiFJ2- Л SiF, + 2 HF.Если при высокой концентрации серной и фтористоводородной
кислот и очень малом количестве воды в ванне добавлять посте¬
пенно концентрированную серную кислоту, то наступает, наконец,
момент, когда начинается обратная реакция: бурное выделение
газообразного фторида кремния, захватывающего с собой газооб¬
разный фтороводород. Бурное выделение фторида кремния начи¬
нается потому, что при растущей концентрации водородных ионов
под действием серной кислоты равновесие реакции смещается пол¬
ностью в сторону фторида кремния. Кремнефтористоводородная
кислота, которая могла бы образовываться временно в качестве
промежуточного продукта, сразу же разлагается.Однако при разбавлении ванны устанавливается снова равно-
веси.е между кремнефторидными анионами и фторидом кремния.
Ввиду избытка фторидных ионов в полировальной ванне и способ¬
ности фторида кремния соединяться с фторидпыми аннонами со¬
гласно реакцииSiF4 Ч- 2F~ — (SiFe)2_,
возможность гидролиза фторида кремния очень мала:(2 + X) НаО + SiF4 ^ Si02 • ХНаО + 4 HF.Поэтому в полировальной ванне, по-видимому, не может про¬
исходить реакция, которая могла бы вызывать повторное выделе¬
ние геля кремневой кислоты, а именно реакция типаКа (Pb) SiFe -I- HaS04 4- 2НгО К2 (Pb) SO* + Si02 + 6HF.Пока не доказано окончательно, какая из приведенных выше
реакций преобладает и каков, в конечном счете, ход реакций в
полировальной ванне.12
Если попытаться обобщить все имеющиеся в настоящее время
данные о системе HF—H2SO4—НгО—стекло, то можно придти к
следующим выводам.В обычной полировальной ванне присутствуют преимуществен¬
но следующие компоненты: фтористоводородная, серная и фтор-
сульфоновая кислоты, вода, нормальные и кислые сульфаты ме¬
таллов, фториды и кремнефториды металлов, ионы кремнефтори-
стоводородной кислоты.Процесс химической полировки протекает в такой ванне путем
следующих реакций, происходящих в две фазы.Первая фаза. Действие фтористоводородной кислоты в из¬
бытке на стекло:Na*0 • SiOa + 6 HF^*Jea SiFe 4 З H20;КаО • SiO, 4 6 HF - К2 SiFe 4 З НАРЬО • SiOa 4 8HF PI)Fg 4 2Н+ 4 (SiF0)2~ 4- З ПА
СаО • SiO, + 8HF -* CaF, |- 2 Н+ + (SiF,)*- + 3 НгО;MgO-SiO, |- 8HF — MgF, + -iji+ + (SiF,)2- + З НА
SiQj h 6 HF — (SiFe)2~ +2'Н*Ф%НА.Вторая фаза. Реакции, протекающие под действием сер¬
ной кислоты в зависимости от условий в полировальной ванне:Naa SiFe 4 H*S04 ^ Na2S04 4 (SiFe)2— 4, 2 H+;K^iFe -I- H2S04 t; KaSO, 4 (SiFe)2- 4 2H+;PbF2 + HjjSO4t; PbS04 -t 2 HF;CaF* 4 H*S04 CaS04 4 2 HF;MgF* 4 H*S04 r: MgS04 + 2 HF;2 H+ 4 (SiFe)2- П SiF4 4 2 HF.При реакциях первой фазы равновесие в полировальной ван¬
не смещено полностью в сторону образования продуктов реакции,
в то время как реакции, протекающие во второй фазе, обратимы.
Какой компонент преобладает в полировальной ванне — зависит
от концентрации серной кислоты, разбавленности ванны (содер¬
жания в ней воды) н температуры. От этих важнейших условий
зависит ход воздействия ванны ка поверхность стекла.Возможность замены серной кислоты в полировальной ванне
другой минеральной кислотойЗачем добавляют серную кислоту в полировальную ванну?
Из сказанного выше следует, что главным компонентом ванны,
действующим па стекло в первой фазе кислотной полировки, яв¬
ляется фтористоводородная кислота. В отличие от этого серная
кислота определяет ход обратных реакций во второй фазе процес¬
са, зависящих от ее концентрации.13
Мы уже указывали, что при химической полировке стекла
применяют добавку более сильной минеральной кислоты, а имен¬
но серной кислоты, для превращения продуктов реакции фтори¬
стоводородной кислоты в технологически более подходящие соли.
Серную кислоту используют для этого в связи с тем, что она ус¬
пешно выполняет в полировальной ванне ряд функций:1)	участвует в обратимой реакции с фтористоводородной кис¬
лотой с образованием фторсульфоновой кислоты, связывая тем
самым часть фтористого водорода;2)	участвует в обратимых реакциях с солями, образующимися
в результате реакции фтористоводородной кислоты со стеклом;
под ее действием в качестве сильной минеральной кислоты обра¬
зующиеся соли превращаются в сульфаты;3)	концентрация серной кислоты в полировальной ванне опре¬
деляет концентрацию водородных ионов; влияет на равновесие
между анионами кремнефтористоводородной кислоты и фторидом
кремния. Повышение их концентрации способствует выделению
фторида кремния из полировальной ванны, а также регенерации
ванны в результате освобождения фтористого водорода;4)	образуя гидрат, она связывает воду, препятствуя тем самым
гидролизу фторида кремния, происходящему с образованием геля
кремневой кислоты и фтористого водорода. Эта реакция оказывает
влияние на равновесие реакций, смещая его в сторону образова¬
ния фторидов и кремнефтрридов;5)	способствует выделению газообразного фтористого водо¬
рода.Сильными минеральными кислотами являются также азотная,
хлористоводородная и фосфорная, но ни одна из них не способна
реагировать желательным образом с фтористоводородной кисло¬
той и регулировать ее действие.Недостатком хлористоводородной и азотной кислот является
их небольшая концентрация в растворах. При введении этих кис¬
лот в полировальную ванну происходило бы нежелательное ее
разбавление и поэтому не обеспечивалось бы столь интенсивное
воздействие на равновесие фторида кремния в растворе, как при
применении серной кислоты. Обратимые реакции с солями, обра¬
зующимися при реакции фтористоводородной кислоты со стеклом,
были бы по сравнению с серной кислотой смещены в направлении
образования фторидов вследствие их меньшей растворимости по
сравнению с хлоридами или нитратами. Будучи сильными мине¬
ральными кислотами, обе эти кислоты действовали бы, однако, на
кремнефториды.Фосфорная кислота лает концентрированные растворы, а ее
кальциевые, свинцовые и магниевые соли малоргстворимы. Реак¬
ции, которые могли бы протекать с участием этой кислоты в про¬
цессе химической полировки стекла, не изучены. Фосфорная кис¬
лота по сравнению с рассмотренными выше, химически более сла¬
бая и менее диссоциированная. С точки зрения ее относительно
небольшой стоимости она могла бы лучше всего заменить в поли*14
ровальной ванне серную кислоту, но, как показали проведенные
практические опыты, это невозможно (25].Гужавин и Дубровский (19] провели лабораторные опыты с
применением ванн, содержавших вместо серной кислоты хлористо¬
водородную или азотную. Наблюдавшаяся этими авторами убыль
в массе стекла говорит о том, что замена серной кислоты указан¬
ными кислотами ускоряет растворение стекла, причем колебания
убыли в массе составляли ± 10%.Однако по таким данным об убыли в массе в результате рас¬
творения стекла нельзя судить об эффективности кислотной поли¬
ровки. При химической полировке стекло растворяют для того,
чтобы удалить неровности с* его поверхности, т. е. отполировать
его. В различных условиях для получения отполированной поверх¬
ности требуется, однако, сполировывать различные по массе ко¬
личества стекла.При исследованиях эффективности процесса кислотной поли¬
ровки необходимо определять не только убыль в массе, но и то
количество сполированного стекла, которое обеспечивает получе¬
ние удовлетворительно отполированной поверхности. Существен¬
ное влияние на процесс полировки оказывают соли, образующие¬
ся при взаимодействии полировальной ванны со стеклом. Можно
считать, что процесс кислотной полировки протекает оптимально,
если стекло отполировывается удовлетворительно при минималь¬
ной толщине снятого слоя.Ввиду того что хлористоводородная й азотная кислоты ока¬
зывают относительно небольшое влияние на природу солей, об¬
разующихся при реакции фтористоводородной кислоты со стек¬
лом, можно предполагать, что процесс полировки протекал бы при
применении этих кислот в условиях, подобных тем, которые соз¬
даются при полировке стекла одной только фтористоводородной
кислотой. Разница была бы только в том, что происходило бы вы¬
деление большего количества фторида кремния в ванне при одно¬
временной регенерации фтористого водорода вследствие воздейст¬
вия на равновесие в растворе большей концентрации водородных
ионов.При химической полировке стекла одной только фтористоводо¬
родной кислотой эффективность полировки очень мала. Это озна¬
чает, что для удовлетворительной полировки требовалось бы уда¬
лять со стекла более толстый поверхностный слой, чем при поли¬
ровке смесью фтористоводородной кислоты с серной кислотой.Влияние химического состава стекла на процесс кислотной
полировкиЭтим вопросом занимались многие авторы. Так, например,
Дитцель{1] указал на то, что стекло отполировывается тем лучше,
чем больше оно содержит окиси свинца н чем меньше в нем крем¬
незема. Была также доказана возможность применения полиро¬
вальных ванн, разбавленных в зависимости от содержания окиси15
t'У*&<**' ^5Eu*StРис. І. Микрофотографии поверхности стекол после четырех минут*
ного погружения d полировальную ванну:
и натрмйндлиевос стекло типа хр>сталя. б стекло с 6% РЬО; в — стекло
с 18% РЬО; «—стекло с 21% РЬО.Качество поверхности образцов перед кислотной полировкой было одинаковым
(поверхность была грубо шлифованной) Увеличено в 25 разсвинца и стекле. Опыты химической полировки стекол различных
составив проводили Гюблер [18], Дятлова [22] и Скорняков [26].
К>иф (25] занимался изучением вопросов химической полировки
иатрннкалневого стекла типа хрусталя. Однако в опубликованных
работах по этим вопросам приводятся преимущественно лишь ре¬
комендуемые составы определенных видов стекол без теоретиче¬
ского объяснения зависимости между химическим составом стекла
и его способностью к химической полировке.Ранее уже было обращено внимание на то, что при
химической полировке стекла имеет большое значение колн-и
Рис. 2. Микрофотографии поверхности стекол после погружения
в полировальную ванну:а иатрийкалиевое стекло (продолжительность полировки б мин. )быль мас¬
сы материала 16.15 мг см:. толщина сполнроаанного слоя — 665 нанометров),
о —стекло с 6% РЬО (продолжительность полировки 6 мнн. л быль массы
материала 20.2 мгАсм'. толщина сполнроаанного слоя — 718.87 нанометра),
в —стекло с 18% РЬО (продолжительность полировки 4 мин. убыль массы
материала—16 мг/см, толщина тонированного слоя—5S7.6 нанометра):
'г- стекло с 21% РЬО (продолжительность полировки 4 мин, убыль массы
материала 16.35 мг/см'. толщина сполирооаииоги слоя 563 нанометра!
Вес четыре вида стекол были подвергнуты кислотной полировке одновременно
в одной и т- й же полировальной ваинс. Увеличено в 25 разчество стекла, которое необходимо снимать для получения удовле¬
творительной его поверхности. При одинаковых условиях поли¬
ровки (одинаковых концентрациях раствора, температуре, продол¬
жительности и способе погружения стекла в ванну) стекла раз¬
личного химического состава получаются с различной полировкой,
т. е. обнаруживают различное качество поверхности в зависимо¬
сти от толщины сполнроваиного стекла.17
На рис. I приводятся микрофотографии поверхности стекол
четырех типов, подвергнутых в течение 4 мин одинаковой обработ¬
ке в полировальной ванне.На рис. 2 представлены микрофотографии поверхности натрий-
калиевого и 6%-ного свинцового стекла после 6 мнн кислотной
полировки в сравнении с поверхностью стекла с большим содер¬
жанием окиси свинца после 4 мин полировки.На рис. 3 приведены микрофотографии, показывающие после¬
довательность процесса химической полировки натрийкалиевого
стекла типа хрусталя и свинцового хрусталя с 21 % РЬО.На этих микрофотографиях видно, что химическая полировка
обеспечивает устранение неровностей на поверхности стекол всех
типов. Однако они ясно показывают также, что при приблизитель¬
но одинаковой убыли массы материала на единицу площади по¬
верхности у стекол с более высоким содержанием окиси свинца
поверхность отполировывается значительно лучше. Со стекла с
более высоким содержанием окиси свинца потребовалось снимать
меисе толстый слон (толщиной в 580 нанометров против 660—
700 нанометров у стекла с меньшнм содержанием РЬО), а каче¬
ство отполированной поверхности оказалось при этом все же
лучше.Было установлено также, что если пе учитывать повышение
плотности стекла, то убыль его при кислотной полировке тем
больше, чем выше содержание в нем окиси свинца. Стекла с вы¬
соким содержанием окиси свинца отполировываются с учетом
убыли массы и уменьшения толщины относительно быстрее, чем
стекла с меньшим содержанием окиси свинца (рис. 4).Хотя можно было бы ожидать, что существует непосредствен¬
ная зависимость между убылью массы при кислотной полировке
и химической устойчивостью стекла, по-видимому, на величину
>были массы значительно большее влияние оказывает структура
стекла, определяемая относительным содержанием в нем отдель¬
ных окислов, так что зависимости между юлщиной актирован¬
ного слоя и химической устойчивостью стекла не обнаруживает¬
ся. Зависимость от химической устойчивости проявляется в боль¬
шей степени только у стекол сходного состава (например, сРис. 3. Макрофотографии поверхности стекла в зависимости от про¬
должительности погружении в полировальную ванну:
а — на три ft калиевое стекло типа хрусталя (продолжительность полировки
2 мяк, убыль массы материала 5.68 мг/см*, толщина слоя —234 нанометра);
б - стекло с 21% РЬО (продолжительность полировки 2 мин. убыль массы
материала 9ДІ мг/см9, толщина слоя - 321 нанометр); в — натрнАкалневое
гтгкло типа жручталя (продолжительность пех.нропки 4 мни. убыль массы
материала 11.1 мг/см*. толщина слоя 457 нанометров); г — стекло с 21% РЬО
(продолжительность полировки 4 мин. убыль массы материала І035 мг/см1.
толщина слоя -583 нлиомстра): О иатрийквлиевое стекло типа «ртсталя
(продолжительность полировки 6 мин. убыль массы материала 16,5 мг/см1.
толщина слоя —666 нанометров), е — стекло с 21% РЬО (продалжительнссть
полировки б мии. убыль массы материала 25.7 мг/см1, тал шик а -сдоя —
915 нанометров).	'Увеличено а 25 раз1»
Содержание PbOB стек/т, •/•Рис. 4. Толщина слоя, сполирова иного с поверхно¬
сти стекла, в зависимости от содержания РЬО
в стекле. Концентрация ванны: 63,8% H*SO«,83% HPодинаковым содержанием окиси свинца, но различным содержа¬
нием других окислов).Главной причиной лучшей способности стекла с повышенным
содержанием окиси свинца к химической полировке является то,
что при большем содержании окиси свинца снятие поверхностного
слоя стекла определенной толщины обеспечивает более быстрое
выравнивание поверхностных неровностей. Для удаления поверх¬
ностных дефектов на натрийкалиевых стеклах или на стеклах с
небольшим содержанием окиси свинца необходимо снимать более
толстый слой стекла.. Ввиду большей толщины слоя стекла, кото¬
рый требуется удалять для устранения неровностей поверхности
на натрийкалиевых стеклах, пороки (посечки, царапины и т. д.)
на поверхности изделий из таких стекол сохраняются в большей
степени, оказывая более вредное влияние на качество поверхно¬
сти, чем у стекол с повышенным содержанием окиси свинца.
Поэтому при обработке натрпйкалиевого стекла или стекла с не¬
большим содержанием свинца необходимо более тщательно, чем
при кислотной полировке стекла с высоким содержанием свинца,
следить за тем, чтобы поверхность изделий имела как можно
меньше дефектов или же применять защитные покрытия [27,
28, 29].В разделе о химических реакциях, происходящих при воздейст¬
вии серной и фтористоводородной кислот на стекло, было пока¬
зано, что следует различать две фазы этих реакций. В первой
фазе образуются фториды двухвалентных металлов (Pb, Mg, Ва,
Са) и кремнефториды щелочных металлов. В этой фазе обработ¬
ки стекла на его поверхности образуется гелеобразный, трудно-
£мывае*<ый слой соли, содержащий небольшое количество мелких
.кристаллов. Во второй фазе под действием серной кислоты проте*
кают'обратимые реакции, приводящие к образованию сульфатов.
Одновременно при повышении концентрации водородных ионов и
в результате присутствия серной кислоты равновесие между крем-
нефторидамн и крздиефторидными анионами в растворе смещает¬
ся в сторону выделения кремнефторндов. Сульфаты образуют
слой сравнительна..легкосмываемых солей. На поверхности свин¬
цовых стекол образуется слой солей, состоящий из мелких кри¬20
сталлов и очень небольшого количества геля. На натрийкалиевых
стеклах в слое геля образуются более крупные кристаллы.Кислотная полировка свинцовых стекол протекает несколько
иначе, чем полировка бессвинцовых стекол, содержащих окиси
кальция, магния или бария, по следующим причинам.1.	Фториды кальция и магния менее растворимы, чем сульфа¬
ты. Однако фторид свинца растворяется легче, чем сульфат. По¬
этому равновесие реакции при полировке свинцовых стекол сме¬
щается в сторону сульфатов. К свинцу в этом отношении близок
барий. Казалось бы, что для полировки натрийкалийкальциевых
стекол следовало бы применять, более высокую концентрацию сер¬
ной кислоты, чтобы равновесие' реакций смещалось в сторону об¬
разования сульфатов. Однако концентрация серной кислоты долж¬
на быть ниже некоторой критической концентрации, при которой
бурно выделяется кремнефторид. Это подтверждают Купф (25] и
Чернова (30], которые рекомендуют производить полировку с по¬
вышенным содержанием серной кислоты в ванне (65—75%) и при
пониженной температуре (25°С). Наоборот, Дятлова, быков [22] и
Скорняков [26] рекомендуют для натрийкалийкальциевых стекол
применять меньшую концентрацию серной кислоты, чем для свин¬
цовых стекол, и вести обработку при более высокой температуре.2.	Слой соли, образующийся на поверхности натрийкальцие-
вых стекол при их обработке смесью кислот, состоит из кристал¬
лов в гелевидном слое. Он отличается меньшей однородностью,
чем слой солей на поверхности свинцовых стекол, в котором со¬
держатся более мелкие кристаллы и очень небольшое количество
геля. Такой слой солей, во-первых, хуже смывается, во-вторых^
из-за неоднородности и большего содержания геля не защищает
поверхность стекла от возможной коррозии газообразным фторо-
водородом, проникающим через слой геля. Поэтому такой слой
необходимо чаще смывать, т. е. сокращать продолжительность
каждого погружения в кислотную Банну.При более частом ополаскивании кислота действует глубже
на всю поверхность стекла и па вершины граней, вследствие чего
неизбежно снимается более толстый слой стекла. Защитный эф¬
фект солей в углублениях поверхности, замедляющий растворение
стекла в них по сравнению с его растворением на возвышениях, не
проявляется совсем или наблюдается о меньшей степени.3.	На натрийкальциевых стеклах защитный эффект солей сла¬
бее, чем на свинцовых. Не ясно, вызывается ли это меньшим пре;
вращением солей в сульфаты или же особыми свойствами болейі.
Если кислотная полировка производится при повышенной концен¬
трации серной кислоты в ванне, то выделяются газообр&зныб
кремнефторид и газообразный фтористый водород. Газообразный
фтористый водород действует на поверхность стекла. Выделение
кремнефторида и газообразного фтористого водорода можно огра¬
ничить уменьшением концентрации серной кислоты в ванне или
при повышенной концентрации серной кислоты 'Снижением темпе¬
ратуры (25, 30].21
Влияние старения ванны на полировку стеклаРяд исследователей, например Гюблер [18], изучали изменение
концентрации ванны в зависимости от времени. Дятлова и Быков
(22] предполагают, что старение ванны вызывается постепенно
устанавливающимся равновесием между фтористоводородной и
серной кислотами согласно реакцииhf + h*so4 г: hso3 + н,о.Они доказывают аналитически, что химическое равновесие
этой реакции устанавливается за 1,5—2 ч. Купф (25] проводил сис¬
тематические анализы нескольких типов ванн при температуре
20°С; он установил, что в полировальной ванне действительно по¬
степенно устанавливается равновесие между обеими кислотами
обычно за 2 ч, но оно зависит от соотношения количеств обеих
кислот. Чем больше серной кислоты содержит смесь, тем быстрее
устанавливается равновесие. Можно предполагать, что при не¬
большой концентрации сорной кислоты в ванне в смеси не проис¬
ходит почти иикако^лреакции. Вплоть до установления равнове¬
сия между обеими ;*тослотами полировальная ванна обладает
слишком сильной коррозионной способностью. Поэтому на прак¬
тике в свежепригот9вленной ванне начинают обрабатывать стек¬
лянные изделия Todfcfco через сутки, хотя результаты специальных
опытов показали, что достаточна выдержка ванны в течение 2 ч
(табл. 1).Таблица 1Зависимость концентрации кислог от времениВремя,чHF : HtSO, - 1 : 1.5HF . HfSO, — 1:4HF : H,SO« - 2 : 1% HF% H,so4% HF%H^O,4 HF% H,so401G02.25.58424,749,80.513,170586,723,852,6110.676.4З.Я87,223,752,81.510,476,83,6882451,7210,277.43,587,623,952,22,510,277,33,5882452,2Вопрос о том, оказывает ли образование фторсульфоновой
кислоты существенное влияние на процесс химической полировки
стекла, до сих нор не выяснен полностью (несмотря на вклад в
изучение этого вопроса, сделанный Гужавнпым и Дубровским
[19]). Фторсульфоиовая кислота отличается малой устойчивостью
и легко разлагается даже при тех небольших изменениях в кон¬
центрации, которые обычно бывают в процессе полировки стекла.
Фторсульфоновую кислоту можно приготовлять отдельно путем
воздействия концентрированных серной и фтористоводородной
кислот друг па друга или воздействием концентрированной серной
кислоты на (азообразный фтористый водород. Концентрации же22
серной и фтористоводородной кислот в полировальной ванне
слишком малы для того, чтобы в ней могла образовываться фтор*
сульфоновая кислота.Как было указано выше, полировальная ванна при обычных
условиях содержит многие компоненты. Аналитически можно уста¬
новить, что только часть фтора содержится в ванне в виде фго-
рндных анионов или в виде фтористоводородной кислоты. Значи¬
тельная часть фтора в ней связана в виде анионов кремнефторн-
стоподородной кислоты. Если указывается, например, что поли*
ровальная ванна содержит по массе 60% серной кислоты и 8%
фтористоводородной кислоты, то аналитически можно определить,
что в ней содержится только около 4% фтористоводородной кис¬
лоты, а остальная часть фтора связана в виде крсмнефторндных
анионов.В полировальной ванне наблюдается равновесие между фто¬
ридними и кремнефторидными анионами или между фтористо¬
водородной кислотой и аннонами кремнефтористоводородной
кислоты.Это равновесие, очевидно, зависит от содержания серной кис¬
лоты в ванне и от температуры и оказывает существенное влия¬
ние на ход химической полировки стекла. Для того чтобы такое
равновесие в полировальной ванне могло установиться, в ней
должно раствориться в процессе полировки определенное количе¬
ство стекла.Таблица 2Результаты исследовали системы — H*SiFe — HgO
в зависимости от концентрации кислот и температуры
■ полировальной вам»Темпержтура.Теоретический состав вант.
% (м«с.)Фактически установленное содержание
компонентов в ванне, % (масс.)II,SO.H.SIF*■ I,S04H(SJK«HF20 \48,010,540,0260 \501051,69,0—70 I56,63,30,6420 )60,18,380,2160601063,54,910,9270 J66,21.150,3920 )72,90,341,3060 1701075,40,310,4070 174,200,3120 182,200,8060 )801083,500,2670 [80,400,1323
В исследовательском институте бытового стекла (ЧССР) ис¬
следовали систему H2S04—F^SiFe—Н2О и установили, что при
определенных условиях, в зависимости от концентрации серном
кислоты и температуры в полировальной ванне, кремнефтористая
кислота разлагается (табл. 2).Из данных табл. 2 видно, что серная кислота концентрацией
около 70% и выше в системе H2SO4—H2SiF6—Н20 практически
полностью разлагает кремнефтористоводородную кислоту во всем
указанном температурном интервале. При более низкой концен¬
трации серной кислоты, обычно применяемой при химической по¬
лировке стекла (от 50 до 65%), содержание кремнефтористоводо¬
родной кислоты в системе во многом зависит от условий поли¬
ровки стекла и, в частности, от температуры. При разложении
кремнефтористоводородной кислоты освобождающийся при этом
фтористый водород вытесняется из системы с кремнефторндом.
Практически содержание фтористоводородной кислоты не повы¬
шается. Зависимость содержания кремнефтористоводородиой кис¬
лоты от содержания серной кислоты в полировальной ванне не¬
сколько иная, так как на нее влияет избыток свободной фтористо¬
водородной кислоты и других компонентов, образующих систему
полировальная ванна — соли.Лучше всего полировать свинцовые стекла при содержании
серной кислоты в ванне около 60% и при температуре от 55 до
65°С. Для полировки натрийкалиевых стекол можно применять и
более высокие концентрации серной кислоты. Таким образом, кис¬
лотная полировка осуществляется при этом в условиях, когда в
системе H0SO4—H2SiF6—Н2О кремнефторнстоводородная кислота
разлагается. Ввиду избытка фтористоводородной кислоты (свобод¬
ных фторидных анионов) в полировальной ванне, относительной
устойчивости крсмнефторндных анионов и присутствия солей и ка¬
тионов, кремнефторнстоводородная кислота не разлагается так
легко при изменениях температуры и концентрации серной кисло¬
ты. В зависимости от условии полировки стекла реакции в ванне
могут протекать и в обратном направлении.Для растворения нужного количества стекла в свежеприготов¬
ленной полировальной ванне требуется определенное время, в те¬
чение которого можно также производить полировку, но реакции в
ванне не будут протекать нормально. Для ускоренного создания
устойчивых и нормальных условий полировки стекла к свежепри¬
готовленной полировальной ванне иногда добавляют битое стекло.Влияние равновесия анионов кремнефіористоводородпой и
фтористоводородной кислот в присутствии серной кислоты в ван¬
не на ход химической полировки стекла до сих пор полностью не
изучено. Познание этих процессов могло бы существенно способ¬
ствовать усовершенствованию технологии химической полировки
стекла.Химический анализ полировальных ванн значительно затруд¬
няется обратимостью происходящих в них реакций в зависимости
от температуры и концентрации их компонентов. При выделении24
кремнефторидных анионов из ванны в виде кремнефторида калия
в ходе анализа нарушается равновесие, а это может исказить
релультаты.Концентрация кислот в полировальной ваннеКонцентрация серной и фтористоводородной кислот в полиро¬
вальной ванне существенно влияет на химическую полировку
стекла, а именно на качество изделии, скорость и экономичность
всего процесса обработки. В литературе о химической полировке
стекла приводятся, однако, различные рекомендации по соотноше¬
нию количеств серной и фтористоводородной кислот и воды в ван¬
нах (табл. 3).При приготовлении ванны концентрация фтористоводородной
кислоты в ней снижается вследствие ее улетучивания и установле¬
ния равновесия, а концентрация серной кислоты, наоборот, возра¬
стает. Приведенные в табл. 3 процентные данные вычислены из
указываемых некоторыми авторами данных в объемных частях.
Купф, Вацек, Гужавин и Дубровский указывают концентрации
непосредственно в процентах массы или в нормальности. Измене¬
ние концентрации зависит от многих факторов, в том числе от
отношения между объемом полировальной ванны и площадью ее
поверхности.Более высокие концентрации фтористоводородной кислоты,
которые некоторые авторы рекомендуют на основе лабораторных
опытов при полировке небольших образцов стекла, вызывают
образование пороков на поверхности стекла. Поэтому в табл. 8
приводятся более низкие концентрации фтористоводородной кис¬
лоты, которые можно применять в заводских условиях.Концентрация фтористоводородной кислоты влияет па интен¬
сивность растворения стекла, т. е. на первую фазу реакций хими¬
ческой полировки, которая протекает необратимо. В отличие от
этого серная кислота влияет на обратимые реакции во второй
фазе, а именно па ход превращения солей, образующихся при
воздействии фтористоводородной кислоты, в сульфаты и-на пре¬
вращение анионов кремнефтористоводородной кислоты в кремне-
фторнды и фтористый водород. Правильный выбор концентрации
серной кислоты оказывает решающее влияние на качество поли¬
рованного стекла. Уменьшение содержания серной кислоты сни¬
жает интенсивность смещения обратимых превращений солей в
сульфаты. Соли сильнее пристают к поверхности стекла, причем
уменьшается их защитное действие. Их приходится чаще смывать,
а газообразный фтористый водород корродирует поверхность-
стекла. Как уже указывалось, от концентрации серной кислоФы
зависит качество иолнровкн. При данном способе перемещения
раствора вокруг стекла или перемещения стекла в ванне качество
полировки прямо пропорционально количеству снятого стекла,
независимо от того, снималось ли оно в течение длительного вре¬
мени при низкой температуре и небольшой концентрации фтори-25
Состав помровалшых вави.АвторОид стеклаCoens полировальноеH,SO„ 92-98%%(масс.)HF. 70-75%Объемные%частя(масс.)120,8—18,2122—20,31 (40%)10-13,34 (40%)32120,9124,4229,21 (40%)202 (40%)16.01 + 1 (40%)15,71 + 1 (40%)2212-149-111 (40%)8,71 кг18,3-14,6110,45 (40%)16,6536229,212—14		9.8-13,5ГюблерМаскилл и
Фергьюсон
Дитцель и
др.
ГолбаумШлрннгерСкорняковДятловаБыкоиВацскКупф
Чернова
Журіїал
«Шпрех-
зааль»,
1952 г.
Дитцель,
1932 г.
Неопубли¬
кованные
данные
Гужавин
ДубровскийСаннцовоеНатрнйкалневосболее20-Ів-Свинцовое,30% РЬОСвинцовое,60% РЬОСвинцовое,20% РЬО
Свинцовое с боль¬
шим содержа¬
нием РЬО
СвинцовоеНатрнйкалневос
Свинцовое, барие¬
вое
Свинцовое
НатрнГжалиепое
Свинцовое, 16—
21% РЬОНатриГікалиевое
Натрнйкалневос
Свинцовое № 18
> № 21
» № 24Натрнйкалневос
Свинцовое
Свинцовое, 6%
РЬО1,5—22-3I2-і-»/.олеума1-Молеума3,6346241,2-4866-69,866,6—7219,27374.738,44857,67058.8
52-5467—707541,2324238,453—5424,8-43,854,5-72стоводороднои кислоты или же за меньшее время при более высо¬
кой температуре или большей концентрации фтористоводородной
кислоты.Из сказанного выше следует, что бессвинцовые стекла, содер¬
жащие окись кальция или окись магния, можно подвергать хими¬
ческой полировке в паннах с повышенной концентрацией серной
кислоты (от 65 до 75%). Однако в этом случае необходимо, что¬
бы температура ванны была пониженной. Чернова [30] рекомен¬
дует 75%-ную концентрацию H2SO4, но эта концентрация, по-ви-
лимому, слишком высока и способствует выделению SiP4 в ванне.26
Таблица Зрекомендуемых разными авторамиванныПродолжи¬тельность11,0Темпера¬СпособХарактер опытаОбъемшечаста%(масс.)туре. Xодного
погруже¬
ния. сперемещения1138—33,812—9,962-65
с последую¬
щим повы¬
шением20Медленное пе¬
ремещениеЛабораторный—23.4-14,75010030 колебаний
в минутуПроизводственный48,85090-120Без перемете -Ш1ЯЛабораторный—6.1———»-0,9---~132,440-6015-30-На основе литера¬
турных данных—32252—Лабораторный———То же	14.340-552	»—19,240-552—>36-224030-60В зависимости
от перемещения
в ванне»—20—1923—3510—15—»16,3До :ю	»3—4 кг———Производственный348.460—70——>351,440 60———332				132,4				35-2265,4—44,250-60До 15Произволе гвонны й
Лабораторный29,5—14.5Наоборот, другие авторы рекомендуют для бессвннцовых стекол
меньшую концентрацию серной кислоты, чем для свинцовых сте¬
кол. Это связано, как будет пояснено ниже, с влиянием фтористо¬
го водорода и защитным эффектом солен.Детальное исследование влияния различных концентраций кис¬
лот на процесс растворения стекла, т. е. на убыль его массы при
химической полировке, провели Гужавин и Дубровский, которые
наблюдали за убылью массы стекла в зависимости от времени
при различных концентрациях серной и фтористоводородной кис¬
лот.27
Аномалии в растворении стекла он и объясняют, с одной сто¬
роны, образованием легкорастворимых фторсульфонатов, а с дру¬
гой - возможностью образования гидратов серной кислоты.При добавлении к фтористоводородной кислоте серной кисло¬
ты, по данным Гужавина и Дубровского, убыль массы стекла бы¬
стро возрастает. Образующиеся при этом соли легко смываются
с поверхности стекла, что облегчает доступ к нему компонентов
полнровальпоГі ванны. При повышении концентрации серной кис¬
лоты с 6 и. до 16 н. достигается максимум убыли массы стекла, а
затем в результате изменений, происходящих вследствие гидрата¬
ции серной кислоты в растворе, убыль массы стекла снижается.
После достижения некоторого минимума, который наблюдается
при концентрации серной кислоты от 12 н. до 18 н., в ванне значи¬
тельно усиливается образование фторсульфоновой кислоты. Пред¬
полагается, что эта кислота вызывает превращение малораствори¬
мых солей в ванне в более растворимые соединения. После дости¬
жения второго максимума, при 24 н. концентрация серной
кислоты, скорость реакции снова снижается вследствие значитель¬
ного уменьшения содержания свободных фторидних понов в ван¬
не, так как они связываются в фторсульфоновый комплекс. Гужа-
впн и Дубровский указывают, что наибольшую полировку и наи¬
лучшее качество стекла они достигали в ваннах, содержавших
серную кислоту в концентрациях от 6 и. до 12 н. и от 16 и. до
24 н., при перемещении стекла в ванне и периодическом его обмы¬
вании водой.Для химической полировки свинцового хрусталя с содержа¬
нием РЬО более 30% применяют ванны наибольшей концентра¬
ции, содержащие от 35 до 40% HF и от 20 до 40% H2SO4. Реак¬
ции на поверхности стекла протекают при этом быстро. Поэтому
необходимр, -чтобы поверхность стекла перед погружением в ван¬
ну была сухой, гладкой, неповрежденной и незагрязненной. Вся¬
кое загрязнение (капельки воды, царапины и т. д.) вызывают при
химической полировке образование пороков на поверхности стек¬
ла. При полировке в ваннах с высокой концентрацией фтористо¬
водородной кислоты ванну не перемешивают. На поверхности
изделий образуется слон солей, который ведет себя как защит¬
ный. Кислота проникает через него, так что полировка идет н под
ним, причем вершины граней растворяются быстрее, чем углубле¬
ния, и поверхностные неровности сглаживаются. Грани изделий ос¬
таются достаточно острыми (изделия ополаскиваются только одни
раз). После погружения на 60—70 с и обмывания водой химиче¬
ская полировка стекла заканчивается. При таком способе поли¬
ровки любое повреждение целостности слоя солей на поверхности
стекла (например, вследствие перемешивания раствора ванны,
чрезмерной концентрации серной кислоты, способствующей выде¬
лению газообразного фторида кремния и тем самым — образова¬
нию пузырьков на стекле) может вызывать образование пороков.
Таким образолі, при этом способе полировки используется за¬
щитный эффект солевого слоя. Защитный слой тем эффективнее.28
чем пише содержание окиси свинца в стекле, и поэтому полиро¬
вать можно только стекла с высоким ее содержанием. Содержание
серной кислоты в полировальной ванне необходимо при этом под¬
держивать в таких пределах, чтобы не могли образовываться газы
на поверхности стекла и чтобы не нарушалась целостность слоя
солен, причем концентрация водородных ионов не должна быть
выше того предела, при котором кремнефторидпые попы разла¬
гаются с образованием фторида кремния.2.	ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКЕ
СТЕКЛАХимическая полировка стекла зависит не только от химических
процессов, но и от воздействии температуры, перемешивания ван¬
ны, перемещения изделий в ней или образующихся в ней потоков,
воздействия солен, продолжительности погружения изделий в ван¬
ну, формы и толщины их стенок.Температура полировальной ванныТемпература полировальной ванны влияет на реакционную спо¬
собность фтористоводородной кислоты, вследствие чего при повы¬
шении ее концентрации растворение стекла ускоряется. Кроме
того, она влияет па обратимые реакции, протекающие в присутст¬
вии серной кислоты, в особенности на разложение кремнефторнд-
ных анионов с образованием фторида кремния и фторводорода.
При повышении температуры равновесие этой реакции смещается
в сторону выделения фторида кремния и фтористого водорода.
Повышенная температура вызывает усиление воздействия газооб¬
разного фтористого водорода на поверхность стеклянных изделий,
причем это наблюдается в особенности на тех стеклах, на которых
образуется гелевидный слой солей.Данные о температуре ванн бцлн приведены в табл. 3.Кунф {25] изучал влияние температуры на убыль массы натрий-
кальциевого стекла в ванне, содержащей равные доли 40%-нон
HF и 96%-ной H2SO4 при общей продолжительности погружения
6 мин н смывании солен после погружении на 1 мин. Он устано¬
вил, что с повышением температуры убыль массы стекла возра¬
стает (табл. 4).Таблица 4Зависимость убыли массы стекла от температурыТемперр-ура.УГыль массы (т).
мг/см*А/,.XАт,.мгАт/д/.мг/ С.4435,09111,224346,010141.45360,0850,626165,01060,67171,029
Рис. 5. Кривые записи мости убыли массы стекла и .«шисимость Л мг/Д / уч темиературыНа рис. 5 представлена зависимость от температуры убыли
массы стекла и А/л/Л/.Из данных табл. 4 и рис. 5 видно, что максимальная убыль
массы стекла достигается в температурном интервале от 45 до
55СС; это согласуется с указаниями Дятловой и Быкова (22].Купф [25] установил, однако, что максимальная убыль массы
стекла не является оптимальным условием. С целью предотвраще¬
ния излишней коррозии поверхности стекла он рекомендует при¬
менять холодную полировальную ванну. При применении такой
ванны предотвращается порча поверхности у иатрнйкалневого
стекла (на стекле не образуется рябь) и уменьшается видимость
механических царапин, столь характерных для натрийкалневого
стекла в отличие от свинцового, ввиду различного характера обра¬
зующегося на них слоя солей. Для химической пелнровки свинцо¬
вого стекла типа хрусталя целесообразно применять ванны с бо¬
лее высокой температурой (от 40 до 60°С), так как это облегчает
смывание солей. На свинцовых стеклах в полировальной ванне
соли, образующиеся вначале, превращаются путем обратимых
реакций в сульфаты. При этом газообразным фтористый водород
выделяется уже на слое солей, благодаря чему в отличие от иат-
рийкалиевого стекла уменьшается коррозия поверхности стекла.Смывание солей облегчается, если температура полоскатель¬
ной ванны на 10—20сС выше температуры полировальной ванны.Влияние солеи, образующихся на поверхности стекла,
на процесс полировкиОбразующиеся на поверхности стекла продукты реакции ока¬
зывают большое влияние на процесс панировки как с точки зрения
качества поверхности стекла, так и ускорения обработки. Выше
был рассмотрен вопрос о том, какие продукты реакций обра¬
зуются на поверхности стекла.При полировке только одной фтористоводородной кислотой па
поверхности стекла образуются гелевндные соли и отдельные кри¬
зо
сталлы. Эти соли смываются плохо. Только при повышенной тем¬
пературе или при повышенной концентрации фтористоводородной
кислоты на поверхности стекла образуются легкосмываемые соли.
Для ускорения растворения стекла необходимо после непродолжи¬
тельного погружения изделия в полировальную панну смыть соли.
При этом необходимо учитывать, что кислотная ванна воздейст¬
вует не только на вершины, но и на углубления алмазных шли¬
фов. Для сглаживания поверхностных неровностей приходится
снимать довольно толстый слой стекла. Для химической полиров¬
ки шлифованного стекла достаточно снять с него слой от 125 до
165 нанометров, хотя при полировке одной только фтористоводо¬
родной кислотой потребовалось бы снимать спой толщиной 400—
500 нанометров.Как уже указывалось, соли, образующиеся при воздействии
фтористоводородной кислоты на поверхности стекла, имеют геле¬
видный характер, и их слой содержит лишь отдельные кристаллы.
Такие соли не замедляют растворение стекла в углублениях его
поверхности и не предотвращают ее коррозию газообразным фто¬
ристым водородом или обеспечивают это в очень небольшой сте¬
пени и неравномерно. Однако при добавлении серной кислоты
происходят благоприятные обратимые реакции, в ходе которых
фториды и кремнефториды превращаются в сульфаты, а кремпе-
фторидные анионы — во фторид кремния и фтористый водород.
В результате этого соли гелевидного характера превращаются в
кристаллические.На свинцовых стеклах образуется сульфат свинца, а у каль¬
циевых и магниевых стекол соответствующая реакция более обра¬
тима, и степень превращения фторидов в сульфаты зависит от
концентрации серной кислоты. На свиннопых стеклах при их поли¬
ровке смесью серной и фтористоводородной кислот образуется
мелкокристаллический слой солей, содержащий лишь незначи¬
тельное количество геля. На натрийкалиевых стеклах этот слой
неоднороден и содержит более крупные кристаллы. Такой гель не
защищает от проникания к поверхности стекла газообразного
фтористого водорода, так что защитный эффект слоя солей
меньше.Соли, образующиеся на поверхности стекла, действуют двояко:1)	они замедляют растворение стекла, особенно в углублениях
шлифов, уменьшая массу стекла, которую необходимо снолнро-
вать для сглаживания поверхностных неровностей;2)	если их слой имеет кристаллическое строение, то на нем
выделяется газообразный фтористый водород, что препятствует
коррозии газообразным фтористым водородом поверхности стекла
(образованию на ней ряби).Газообразный фтористый водород выделяется из раствора о
зависимости от давления его паров, на которое влияет темпера¬
тура и присутствие серной кислоты, т. е. равновесие соответствую¬
щих реакций или образование фтористоводородной кислоты. Вы¬
деление газообразного фтористого водорода происходит на самой31
поверхности стекла и на кристаллах солей. Фтористый водород
проникает через гелевидный слои. Если он выделяется на поверх¬
ности стекла, то на иен образуются характерные дефекты в виде
мелких наколов, называемых рябью. На натрийкалиевом стекле
газообразный фтористый водород проникает через слон солей от¬
носительно легко. Он выделяется также на всех повреждениях
поверхности стекла (царапинах и т. п.), которые вследствие этого
усиливаются. Поэтому для сглаживания поверхности натрийкалие-
вого стекла приходится снимать с него более толстый слой стекла.Продолжительность одного 'погруженияКак уже указывалось, образующийся на поверхности стекла
слой солей замедляет процесс полирования. В зависимости от
остальных условий химической полировки, в особенности от пере¬
мещения раствора поверхности стекла, этот слой солей рано
или поздно становится настолько толстым, что начинает препятст¬
вовать дальнейшему растворению стекла, и тогда изделия прихо¬
дится ополаскивать.Скорняков (2§], Дятлова [22] и Чернова [30] рекомендуют не¬
большую пр?!ймю1{ВДЫ<ость каждого погружения в полироваль¬
ную ванну — 2—3 сГФни указывают, что при увеличении времени
до 5 с может наблюдаться порча поверхности стекла. Эти данные
получены ими при химической полировке бессвинцовых стекол.
Купф [25] же рекомендует полировать натрийкалийкальциевое
стекло с погружением в ванну на 10—15 с. Он указывает, что если
стекло погружается каждый раз только на 2 с, то значительно уве¬
личивается общая продолжительность полировки. Между тем
стекло, погружавшееся на 5—10 с, имело хорошо отполирован¬
ную поверхность. Только после 20 с погружения замечалось неже¬
лательное протравление поверхности стекла.При полировке свинцовых стекол, на которых образуется за¬
щитный слой солей, предохраняющих от проникания газообраз¬
ного фтористого водорода к поверхности стекла, продолжитель¬
ность погружения в полировальную ванну может быть больше.
Вацек (31] установил, что целесообразнее всего производить поли¬
ровку с наименьшим числом ополаскиваний. Тогда, при усилении
перемешивания ванны, замедляется образование толстого защит¬
ного слоя. При небольшой продолжительности одного погружения
стекла в ванну (например, на 5 с при лабораторных опытах) для
завершения полировки тонких шлифов требуется снять слой стек¬
ла толщиной около 260 нанометров (70 мг/см2). При полировке
в заводских условиях и продолжительности погружения от 40 до
60 с для достижения такого же эффекта требуется снять слой
стекла толщиной 125—165 нанометров (35—45 мг/см2). Вацеку
при применении вибрационного перемешивания с помощью кону¬
са, вибрировавшегося электромагнитом с частотой колебаний
50 Гц, удавалось получать хорошо отполированное стекло при сня¬
тии с него слоя толщиной 151 нанометр (41,1 мг/см2) при одном32
только погружении в кислотную полировальную ванну. Уменьше¬
ние числа ополаскиваний обеспечивает экономию времени, так как
приходится реже переносить стекло в ванну для ополаскивания;
при этом уменьшается также изменение концентрации полиро¬
вальной ванны за счет ее разбавления жидкостью из ванны для
ополаскивания.Влияние перемешиванияКак уже указывалось, при полировке натрийкальциевых сте¬
кол защитный эффект образу ющегося слоя солей слабее, чем при
полировке свинцовых стекол. Поэтому при большой продолжи¬
тельности погружения в полировальную панну стекло портится.
Гакже неблагоприятно проявляется и перемешивание раствора.
При полировке свинцовых стекол
можно путем перемещения раство¬
ра но поверхности стекла значи¬
тельно замедлять образование
слишком толстого слоя солен и тем
самым обеспечивать возможность
эффективной полировки в течение
одного погружения. Таким путем
можно уменьшить число ополаски¬
вании и сократить общую продол¬
жительность полировки. Испытывая
механизированные полировальные
установки, Кнопп [32, 33] проводил
опыты по определению влияния ам¬
плитуды колебаний и частоты пере¬
мещения корзин с изделиями в по¬
лировальной ванне на убыль массы
стекла (рис. 6).Было установлено, что при оди¬
наковых прочих-условиях путем со¬
кращения продолжительности одно¬
го погружения вдвое (при неизмен¬
ной общей продолжительности по¬
гружения изделий в ванну) можно
повысить убыль массы стекла на
18%. Однако операции, связанные с
перемещением корзин с изделиями,
повышали общую продолжнтель-
ност:- полировки, так что сокраще¬
ние времени одного погружения увеличивало общую затрату вре¬
мени. Изменения амплитуды перемещения корзин в полироваль¬
ной ванне мало влияли на убыль массы стекла. Однако, как вид¬
но из рис. 6. весьма эффективным оказалось повышение частоты
колебаний. Оно усиливает смывание солей и повышает убыль мае*
сы стекла. Высокая эффективность колебаний большой частоты1601/ул120✓*к '•
і -' ЙПЛУ; во/кI 60
і■ ипV■ т U
1і оп20 W 60100Число колебаний в минутуРис. G. Кривые зависимости убыли
массы стекла от интенсивности пе¬
ремещения в полировальном ванне-1	- общая продолжительность погруже¬
ния 7 мин. одного погружения 0.5 мин;2	— то же. соответственно 7 и I;
І то же. 3.5 и 0.5; 4 - то же. 35 и I.
Условия опытов: амплитуда одного
Колебания 8 см. температура панны
50°С. концентрация HF в ванне II.4%
(масс.). концентрация H;SO, 65%(масс.)33
была подтверждена опытами, во время которых раствор полиро¬
вальной ванны подвергался вибрационному перемешиванию.Хотя убыль массы стекла не является фактором, определяю¬
щим экономичность процесса полировки, однако она благоприятно
сказывается па сокращении общей продолжительности полировки
при обеспечении повышенной убыли массы и защитного эффекта
слоя солей при уменьшении числа ополаскиваний. Выяснилось
также, что стекло удается отполировывать удовлетворительно при
снятии с него слоя меньшей толщины.Образование слишком толстого слоя солей, сильно тормозя¬
щего процесс полировки, можно замедлить. Как правило, это до¬
стигается перемещением раствора относительно поверхности стек¬
лянных изделий двумя способами:1)	перемещением изделий в ванне: передвижением корзин со
стеклом (как ручным способом, так и в механизированных поли¬
ровальных установках), вращением корзин с изделиями (по Голь-
бауму [34]) или с помощью устройств, применяемых в СССР,
вибрированием корзин в ванне;2)	перемешиванием раствора вращающейся мешалкой пли ка¬
ким-нибудь устройством (.например, вибрирующим конусом или
путем установки ванны на вибрационном столе), установкой у
стенки или у дна ванны, по предложению Зельцле [351 ультразву¬
кового генератора.Преимуществом способа перемещения изделий в ванне явля¬
ется то, что он обеспечивает эффективное перемешивание кисло¬
ты у поверхности стекла, и тем самым достигается равномерное
ополаскивание всей его поверхности. Если же перемешивается
весь раствор ванны, такой равномерности воздействия его на
стекло можно не получить. На той поверхности стекла, которая
обращена к источнику, вызывающему перемешивание ванны, соли
интенсивно смываются, в то время как на другой стороне стекла
ополаскивание его тормозится и никакого ускорения полировки не
происходит. Стекло полируется при этом неравномерно, а если
увеличивать продолжительность одного погружения, то на проти¬
воположной стороне стекло может совсем испортиться. Таким об¬
разом, необходимо обеспечивать равномерное смывание солей со
всей поверхности стекла. При колебательном перемешивании с
помощью ультразвука или какой-нибудь механической мешалки
возникают дополнительные трудности вследствие образования
стоячих волн. В местах интерференционных узлов V стоячих волн
частицы солей не испытывают колебаний, в то время как осталь¬
ные частицы подвергаются тем более сильному воздействию энер¬
гии колебаний, чем дальше они находятся от узловой точки источ¬
ника колебаний и чем больше амплитуда колебаний. В этих мес¬
тах могут образовываться отверстия (дыры) вследствие коррозии
стекла, вызываемой, по-видимому, сильным местным воздействием
фтористого водорода на ничем не защищенную поверхность.Образование стоячих волн можно предотвращать несколькими
способами:34
а)	одновременным перемещением изделии в корзинах в поли¬
ровальной ванне. Скорость такого перемещения должна быть тем
больше, чем меньше частота колебаний, применяемых для переме¬
шивания ванны;б)	перемещением источника колебаний по определенному пути
(линейному НЛІІ в плоскости), чтобы волны постоянно меняли свое
направление;в)	периодическим прекращением работы источника колебаний;г)	регулированием амплитуды или частоты колебаний, созда¬
ваемых генератором колебаний.Для удаления солей ультразвуком рекомендуются частоты в
несколько десятков килогерц, применяемые в моечных аппаратах
и прачечных.Влияние солей полировальной ванны на поверхность стеклаПри повышении содержания в полировальной ванне солей,
представляющих собой продукты реакций растворов со стеклом
(например, растворимых кремнефторидов и сульфатов щелочных
металлов), соли сильнее пристают к поверхности стекла; пони¬
жается растворимость газообразного фтористого водорода в ван¬
не, что, в свою очередь, вызывает усиление коррозии поверхности
стекла. Это установили Зельцле (36] и Купф (25]. Ход полировки
при этом ухудшается, поверхность стекла портится. Зельцле ука¬
зывает на возможность устранения этих солей путем охлаждения
ванны до — 10°С при одновременном добавлении затравочных
кристаллов. В результате выделяются различные щелочные соли,
в особенности кремнефториды натрия и калия. Таким путем мож¬
но уменьшить содержание солей в полировальной ванне прибли¬
зительно на два десятичных порядка. По другим патентным заяв¬
кам Зельцле путем добавления солей некоторых тяжелых метал¬
лов, в особенности хлорида и сульфата железа, сульфата цинка,
сульфата меди, перманганата калия, а также хромовой кислоты
или перекиси водорода, можно воздействовать на свойства солей,
образующихся на поверхности стекла, для того чтобы солевая
пленка меньше приставала к стеклу и легче отделялась от него
при перемещении стекла в ванке. Желательная степень полировки
достигается при этом с меньшим числом ополаскиваний в полоска¬
тельной ванне. Механизм действия таких добавок не вполне ясен,
но, видимо, он обеспечивается эффектами поверхностной актив¬
ности на границах раздела между фазами.Этот способ интенсификации химической полировкп принци¬
пиально отличается от способа интенсификации перемешиванием,
рассмотренного выше.При перемешивании используется активное защитное воздейст¬
вие слоя солей в углублениях поверхности, чтобы стекло приобре¬
тало необходимый блеск при сполировыванин слоя стекла как
можно меньшей толщины. Сол її, осела ющис на поверхности стек¬
ла, при добавлении и> для интенсификации полировки, очень лег¬35
ко удаляются при одном только перемещении изделий в ванне.
Вместе с тем обеспечивается равномерное воздействие кислотной
ванны на всю поверхность изделий. Необходимый эффект поли¬
ровки достигается при снятии более толстого слоя стекла, но
рельеф поверхности изделий остается четким, грани и различные
неровностн поверхности не сглаживаются защитным воздействием
солей. При таком способе полировки сильнее проявляются все по¬
верхностные пороки, как это бывает и при полировке натринка-
лиевого стекла типа хрусталя, на котором защитное воздействие
солей недостаточно.Зельцле [36] указывает, что, чем больше концентрация назван¬
ных добавок в ванне, тем сильнее их действие. При достаточно
высокой их концентрации стекло отполировывается с минималь¬
ным числом ополаскиваний или только при одном погружении, по
обеспечивается острогранный рельеф поверхности. Тем не менее
Зельцле рекомендует невысокие концентрации добавок и повыше¬
ние числа ополаскиваний (добавлять в ванну 8% хлорида желе¬
за и 15% сульфата железа). Эта рекомендация обосновывается
тем, что при высокой концентрации добавок затрудняется регули¬
рование полировки и приходится снимать толстый слой стекла для
обеспечения блеска поверхности, а также тем, что все пороки на
поверхности стекла становятся более заметными.3.	МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО МАТИРОВАНИЯ
СТЕКЛА
Химические реакции, происходящие при матировании стеклаДля матирования поверхности стеклянных изделий можно
применять любой растворимый кислый фторид. На практике, од¬
нако, как видно из данных табл. 5, лучше всего оправдали себя
кислые фториды аммония и калия.Свойства различных фторидов и кремнефторидов, приведенные
в табл. 5, свидетельствуют о том, что растворимость этих соедине¬
ний снижается в последовательности NH'J, К4, Na'*'» за исключе¬
нием кремнефторида калия, растворимость которого меньше рас¬
творимости кремнефторида натрия.По теории кристаллизации для роста больших кристаллов тре¬
буется подбирать концентрацию раствора у нижней границы его
насыщения, а для получения мелких кристаллов эту концентра¬
цию необходимо повышать. Что касается важнейших реакций,
протекающих на поверхности натрийкалнйсиликатного стекла, по¬
груженного в матировочную ванну, то они сходны с реакциями,
происходящими при химической полировке стекла, а именно:SiQa • ХНаО + 4 НГ = SiF4 + (2 -f X) НА
SiF44-2F- = fSiFe)2-;Na*0 • SiO* f 6 HF = Na, SiFe + 3 HA36
КіО • SiOt + 6 HF = K*SiF, + 3HA
CaO • SiO, + 8 HF = CaF, + 2 И+ + (SiF,)2" + З H.O;
(SiF,)*- + NaF = Na, SiF, f 2F-;
(SiF,)2- + 2KF = K, SiF, + 2F-;
(SiF,)»- + 2 NH4F =, (NH,k • SiF, f 2 F-.Из этих уравнении вытекает, что в непосредственной близости
к поверхности матируемого стекла могут образовываться соеди¬
нения Na2SiF6, l^SiF* (NH^Sih'e, CaF2, HF, H2O и диссоцииро¬
ванная кремнефтористоводородная кислота.Таблица 5Свойства материалов, применяемых для матирования стеклас—“РастворимостьРастворимость в матм-
ровочіюА ішніїеКристалло¬ПримечаниеТемпе-ПГг/100 г
водыТемпе-ратурв.%. HFгграфическаягястсмаNaF04---Тетраго¬нальная-NaHF2203.72330,13.7——Na^iF,00,432430,11.2Гексаго¬нальная—KF1892,3———Кубическая—KHF,21412330,132,8я—K*SiFe180,122630,10,63Гексагональ¬
ная или ку¬
бическаяNH4FРастворяется
очень хорошо———Гексагональ¬ная—(NH4)«HF,17,5То же2230,175.8Ромбическая—(NbU)*SiFe18,52230,114,4Кубическая—CaF,181,6-ИГ32128,95,6-10~3»В растворе
иногда вы¬
деляется
CaF*CaSiF.——2028,9—Тетрагональ-нляMgFt187,6-10“32030.17,2-10"3Тетрагональ¬
ная, дигид-
радВ растворе
иногда вы¬
деляется
MgF*MgSiF.-6H/)17,564,82030,1—Ромбоэдри¬ческаяPbF,206,5-10“2*028.92,2-10-2РомбическаяВ растворе
иногда вы-
деляеіся
РЬО,PbSiF,2068,97
PbSiF, 4Н,02028,937
Концентрацию HF, а следовательно, и диссоциированной крем¬
нефтористоводородной кислоты, можно определить достаточно
точно концентрацией ионов Н+ в ванне. Их содержание опреде¬
ляют технологическими инструкциями, и в процессе матирования
она почти не изменяется.Одновременно с образованием диссоциированной кремиефторн-
стоподородной кислоти образуются кремнефториды щелочных ме¬
таллов или фторид свинца. Эти соли не могут, однако, обеспечить
необходимые условия для регулирования процесса матирования,
так как их концентрация в стекле является постоянной и относи¬
тельно небольшой. Кроме полосности, неровностей и других де¬
фектов на поверхности стекла, соли могут образовывать центры
кристаллизации.Зависимость процесса матирования стекла от концентрации
раствора ванны, температуры и других факторовРешающее влияние на рост и размеры кристаллов, образую¬
щихся на поверхности матированного стекла, оказывает как со¬
держание солей, растворенных в ванне, так и их природа.Характер матированной поверхности непосредственно зависит
от количества образующихся зародышей кристаллов. Число этих
зародышей определяется, в свою очередь, степенью пересыщения
раствора кристаллизующегося материала в непосредственной
близости от поверхности стекла. Такое пересыщение зависит от
растворимости солей, температуры и природы растворителя. В ка¬
честве растворителя всегда применяют воду, которая хорошо
удовлетворяет технологическим требованиям матирования стекла.Температура применяемой для матирования ванны существен¬
но влияет на образование кристаллов. При повышении темпера¬
туры предел насыщения становится выше; вместе с тем повышает¬
ся растворимость примененных для матирования солен. Это
обстоятельство облегчает регулирование матирования. Можно, на¬
пример, путем повышения температуры ванны, содержащей ионы
калия, получить более грубую структуру матированной поверхно¬
сти стекла, чем при комнатной температуре ванны, хотя такое из¬
менение значительно уступает изменениям, вызываемым повыше¬
нием или снижением концентрации матнровочной ванны.Знание растворимости применяемых для матирования солей
позволяет приблизительно определять количество зародышей кри¬
сталлов по разработанной Фольмером теории кристаллообразова¬
ния [37, 38].м=±с'-с°'г •кСегде Сч — концентрация пресыщения;С0 — равновесная концентрация или концентрация насыщения;К — эмпирическая постоянная;М - число зародышей, образующихся в единице объема за
единицу времени.38
Пресыщение раствора зависит от температуры, вида раствори¬
теля и характера растворенного материала. При матировании в
непосредственной близости от поверхности стеклянного изделия
происходит, по-видимому, увеличение растворимости соли в рас¬
творе вследствие повышения температуры выделяющимся теплом
(например, при растворении SiF4 в воде оно составляет 22,34
ккал/моль), а затем вследствие более низкой температуры окру¬
жающей ванны — ее кристаллизация. Значение теплоты кристал¬
лизации свидетельствует о возможности образования зародышей
кристаллов по теории Фольмера. Действительно, пресыщения
нельзя достигнуть никаким другим путем, кроме как растворением
соли при повышении температуры и последующим охлаждением
такого раствора.Образование кристаллов на поверхности стекла обусловливает¬
ся также реакциями кремпефтористоводородноп кислоты с содер¬
жащимися в растворе солями, концентрация которых должна быть
такой, чтобы создавался достаточный перепад концентрации
между значениями насыщения и пресыщения кремнефторидов.Размеры кристаллов, образующихся из пресыщенного раствора
на поверхности стекла, существенно зависят от растворимости
продукта реакции, т. е. кремнефторида щелочного металла или
аммония.При одинаковой концентрации мог>т образовываться тем
большие и тем лучше развитые кристаллы, чем больше раствори¬
мость соли. Соли, обладающие большой растворимостью, обеспе¬
чивают возможность образования кристаллов почти одинаковых
размеров в достаточно широких пределах концентрации, в то вре¬
мя как малорастворимые соли сильно чувствительны к измене¬
ниям концентрации.Зависимость процесса матирования стекла от вида
применяемых солейВозможность образования наибольших кристаллов обнаружи¬
вает кремнефторид аммония, растворимость которого приблизи¬
тельно на один порядок величины больше, чем у кремнефторида
калия или натрия (см. табл. 5). При этом на стекле образуется
значительно меньше зародышей кристаллизации, обеспечивается
возможность роста кристаллов (NI^^SiFe больших размеров, и
матированная поверхность стекла имеет сравнительно грубую
структуру (рис. 7).Кремнефториды калия и натрия обеспечивают все условия для
образования большого числа зародышей кристаллов, а следова¬
тельно, и для роста кристаллов небольших размеров, так что об¬
разующаяся при их применении матированная поверхность стекла
имеет более тонкозернистую структуру (рис. 8 и 9).Между эффектами матирования, получающимися при примене¬
нии калиевых и натриевых солей, имеется, однако, большая раз¬
ница. Калиевые соли матируют стекло без всяких затруднений и39
весьма равномерно, в то время как натриевые соли на холоду не
матируют стекло, а гри повышенной температуре дают неравно¬
мерную матированною поверхность. Это обстоятельство можно
объяснить различиями в кристалличе¬
ской структуре матовых слоев из об¬
разующихся при матировании кремне-
фторидов. Для получения удовлетво¬
рительной матированной поверхности
более благоприятна пирамидальная
форма кристаллов, образуемых солн-
уями аммония и калия, а не иризматиче-
^ '	екая или пластинчатая форма, образ) -емая натриевыми солями Было >ста-
новлено, напрнмер, что пластинчатые
кристаллы быстро покрывают всю по¬
верхность стекла и препятствуют та¬
ким образом прониканию фтористово¬
дородной кислоты к стекл). Под та¬
ким слоем соли поверхность стекла
практически не подвергается матиро¬
ванию. 11оэточ\ в литературе очень
мало сообщений о применении матн-
ровочных ванн, содержащих натрие¬
вые соли.Рис 7 Структура поверх¬
ности стекла, ми піров<імного
раствором кислого фторида
аммонияРис 8. Сгр) аура поверхно¬
сти стекла, матированного
раствором кислого фторида
к л ли яРис 9. Структура поверхио
сти стекла, матированного
раствором кислого фторида
натрияИз сказанного выше можно заключить, что одно только обра¬
зование слоя соли на поверхности стекла недостаточно для обес¬
печения удовлетворительного матирования стекла. Необходимо
учитывать также характер образующихся кристаллов.40
Зависимость процесса матирования от химического состава стеклаНа характер получаемой матовой поверхности определенное
влияние оказывает также состав стекла. Исследования Гонинг-
манна (12] показали, что с повышением содержания в стекле
основных окислов структура матированной поверхности становит¬
ся более тонкозернистой; важнейшее значение имеет при этом рас¬
творимость фторидов или образующихся кремнефторидов. Так,
например, при содержании в стекле 5% окиси цинка и примене¬
нии для матирования аммонийной соли поверхность стекла при¬
обретает структуру, состоящую из кристаллов кремпефторида ам¬
мония. При повышении содержания ZnO до 10% наряду с
(MUhSiF6 появляются также кристаллы кремнефторида цинка,
имеющие значительно меньшие размеры. В еще большем количе¬
стве они образуются на стекле с 15% ZnO, а при 20% ZnO струк¬
тура, определяемая кристаллами кремнефторида аммония, совер¬
шенно вытесняется. Такие же зависимости от состава стекла на¬
блюдаются и при матировании стекол, содержащих окись свинца.
Особых условий матирования требуют стекла, содержащие окись
бора; они поддаются матированию при добавлении в ванну бор¬
ной кислоты и повышении содержания в ней фтористоводородной
кислоты и фюрида аммония. Как правило, матированию поддают¬
ся все виды стекол, если только они достаточно однородны для
такой обработки, за исключением кварцевого стекла и стекол, не
содержащих Si02.На структуру матированной поверхности стекла, определяемую
в основном составом ванны, влияют также окислы, переходящие в
нее из растворяющегося стекла, причем с повышением содержа¬
ния в стекле основных окислов структура матированной поверх¬
ности становится более тонкозернистой. Для получения определен¬
ной ее структуры необходимо выбирать такой состав ванны, при
котором могло бы компенсироваться это влияние растворения
стекла.Влияние на процесс матирования стекла некоторых добавок к ваннеРаньше предполагали, что, кроме рассмотренных выше факто¬
ров, в процессе образования матовой поверхности на стекле уча¬
ствуют не только указанные выше компоненты матировочиых
ванн, нанример фториды и образующиеся кристаллические крем-
нефториды, но и некоторые другие материалы, добавляемые в ван¬
ны, или пасты для матирования (сульфат бария, декстрин, мелас¬
са и др.). Однако результаты опытов (12] опровергли эти предпо¬
ложения и показали, что упомянутые добавки только повышают
вязкость матировочиых ванн или паст.
IL ПРАКТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ И МАТИРОВАНИЯ
СТЕКЛА1.	ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫХимическая полировка стекла производится серпом п фторис¬
товодородной кислотами, а для химического матирования приме¬
няют фтористоводородную кислоту и ее соли. В ванны для мати¬
рования добавляют, кроме того, некоторые другие соли, например
сульфат калия, сульфат аммония, соду, сульфат бария. В чернила
для матирования добавляют глицерин, а в пласты — декстрин.
Эти добавки используются для изменения вязкости препаратов.
Для регулирования концентрации водородных ионов добавляют
уксусную и азотную кислоты, аммиак и др.При химической полировке и матировании стекла расходуется
много воды.Кроме материалов, необходимых для химической обработки
стекла или способствующих ей, большое значение имеют также
материалы для ванн и вспомогательных устройств, стойкие про¬
тив воздействия кислот, содержащихся в полировальных и матн-
ровочных ваннах.Некоторые из этих материалов можно применять при химиче¬
ском матировании стекла для защиты его поверхности от даль¬
нейшего воздействия ванны, преимущественно при их совместном
использовании (см., например, данные о покровных лаках в табл.
14). Другие материалы используются при изготовлении вспомо¬
гательных устройств для химической полировки и матирования
стекла; они могут быть металлическими или неметаллическими.Из металлических материалов при химической обработке
стекла часто применяют железо, стойкое по отношению к концен¬
трированным серной и фтористоводородной кислотам, но раство¬
ряющиеся в разбавленных кислотах и полировальных ваннах; медь
и свинец, стойкие к воздействию концентрированных и разбавлен¬
ных кислот и полировальных ванн.К применяемым при химической обработке стекла неметалли¬
ческим материалам относятся: дерево, преимущественно листвен¬
ничное, стойкое к воздействию кислых отходящих вод; резина,
стойкая к воздействию концентрированных и разбавленных кислот
и их смесей.К наиболее часто употребляемым неметаллическим материа¬
лам при полировке стекла относятся пластические материалы,
стойкие к воздействиям серной и фтористоводородной кислот и их42
смесям. В табл. 6 приводится перечень этих материалов, а также
данные об их теплопроводности и максимальной допускаемой
для них температуре эксплуатации.Фтористоводородная кислота и ев свойстваДля химической полировки и матирования стекла применяют
техническую фтористоводородную кислоту в концентрации от 73
до 75%, соответствующую стандарту ЧССР Me 65 1160. При кон¬
центрации не ниже 71% ее хранят в железных сосудах. В мень¬
шей концентрации фтористоводородная кислота вызывает корро¬
зию железа. 40%-ную фтористоводородную кислоту хранят в
сосудах из полиэтилена или полистирола и, ввиду относительно
низкой температуры ее кипения, — в помещениях с температурой
ниже 20° С. Пробки бочек и сосудов должны иметь кислотоупор¬
ные уплотнения и быть плотно подогнанными во избежание
улетучивания паров кислоты. По санитарным предписаниям мак¬
симально допускаемая концентрация фтористоводородной кислоты
п воздухе составляет 0,002 мг па 1 л воздуха *.Соли фтористоводородной кислотыДля матирования стекла применяют кислый фторид аммония
и кислый фторид калия или фториды с добавкой фтористоводо¬
родной кислоты.В редких случаях используют фторид натрия.Серная кислотаДля химической полировки стекла применяют техническую
серную кислоту концентрацией от 92 до 94%, соответствующую
стандарту ЧССР № 65 1237. В редких случаях употребляют
олеум. Указанные концентрации применяют с учетом возможной
транспортировки и хранения кислоты в зимних условиях, когда
требуется предотвращать затвердевание. Причины выбора такой
концентрации видны из фазовой диаграммы серной кислоты,
которая приведена на рис. 10.Серную кислоту концентрацией выше 86% можно хранить в
железных сосудах, а меньшей концентрации — в стеклянных
оплетенных бутылях. В воде серная кислота растворяется во всех
соотношениях с выделением тепла, причем наибольшее выделение
его происходит при концентрации кислоты около 70%. С водой
серная кислота образует гидраты. Дымящейся серной кислотой
или олеумом называют смеси серной кислоты с трехокисью серы.
Самой низкой температурой плавления обладает серная кислота*	Действующими в СССР «Санитарными нормами проектирования промыш¬
ленных предприятий» СН 245—71 допускается концентрация фтористого водорода
в воздухе рабочих помещеігий 0,5 мг/м* (Прим. иаучи. редактора.)43
Таблица бПластмассовые материалы, применяемые при химической полировке и матировании стеклаМаксимальнаяКоэффициент теплопроводностиМатериалДругие названияПредметы, изготовляемые
из пластмасстемпература
при эксплуа¬
тации, 'Сикал/и* ч-ХВт/м* XПолиэтилен, полипро-ПІУІЄНДиплен, госталсмЗащитные покрытия для
корзин, сами корзины,
прокладки, емкости для
полировальных ванн, тру¬
бы для кислот, сосуды
для хранения кислот60-7080-900,360,19' 0,419
0.221Полнтетрафторэ гнлен
Пол нтрифторх лорэти •
ленФлек сон, тефлон
Тсфлекс, флуоронМатериалы для насосов
Краны для кислот250130-1500,210,19-0,200,240,221-0.2326Феноловые смолы ВЫ¬
СОКОЙ химической
стойкостиФаолитГ рафодур, коробон
игуритВанны для ополаскивания
Сосуды для кислотных ванн130—1501500,52-30.58152,326-3,489П ол іметилметак рилатУмаплекс, дентакрнл,
органическое стек¬
ло (плексиглас)Защитные прозрачные крыш¬
ки70-750,160,186ПоливинилхлоридНово дурЗащитные покрытия для
корзин, материал для
ванн, воздухотсхничоская
арматура40-500.140,163ПолистиролСтноолМатериал для корзин, про¬
кладок, сосуды для кис¬
лот80—90--
лотентроция "г50ч, %Рис. 10. Фазовая диаграмма ссрной кислотыс 20% трехокиси серы; ее эвтектическая точка плавления минус
12° С, в то время как у серной кислоты с 62% трехокиси серы она
равна плюс 4° С.2.	ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ
ПОЛИРОВКИ СТЕКЛАК производственным устройствам для химической полировки
стскла относятся: 1) ванны для полировальных растворов, пред¬
варительного и чистового ополаскивания; 2) устройства для по¬
гружения стеклянных изделий в ванну; 3) устройства для хра¬
нения и транспортировки, а также для подачи кислот в полиро¬
вальную ванну; 4) воздухотехнические устройства, включая уст¬
ройства для удаления парой; 5) устройства для нейтрализации
отходящих вод.В комплект ванн для химической полировки входят: ванна
для полировального раствора, помещаемая обычно в ванну для
предварительного ополаскивания, если используют воду. Поли¬
ровальную ванну нагревают водой для предварительного ополас¬
кивания.Если полировка проводится с ополаскиванием в ссрной кисло¬
те, то полировальную ванну и ванну для ополаскивания помещают
в сосуд с водой, который нагревают. При смывании солей реко¬
мендуется, чтобы ванну для ополаскивания можно было отдельно
нагревать до температуры, превышающей температу ру полироваль¬
ной ванны. В непосредственной близости от этих ванн устанавли¬
вают ванну для чистового ополаскивания, причем иногда в этой
ванне подогревают изделия перед их погружением в ванну для
предварительного ополаскивания.45
Стеклянные изделия, помещенные в специальные корзины,
погружают по очереди в полировальную ванну, ванну для пред¬
варительного ополаскивания и, наконец, в ванну для чистового
ополаскивания. Устройства для погружения могут быть ручными,
полумехаиизированными или полностью механизированными.
Кислоты подают в полировальную ванну из сосудов, в которых
они хранятся. При ручной подаче и дозировке серную кислоту
обычно хранят в стеклянных оплетенных бутылях, а фтористово¬
дородную кислоту — в железных бочках.При механизации подачи и дозировки кислот или при примене¬
нии анализаторов кислоты хранят в железных цистернах. Венти¬
ляционные устройства должны обеспечивать концентрацию фтори¬
стого водорода в атмосфере полировального цеха ниже допускае¬
мого безопасного предела в 0,002 мг на 1 л воздуха, чтобы в цехе
поддерживалась безвредная атмосфера. Газообразный фтористый
водород и фторид кремния, улетучивающиеся из полировальном
ванны при повышенной температуре, необходимо отсасывать из
помещения цеха. Концентрация паров фтористого водорода в
отсасываемом воздухе должна быть настолько низкой, чтобы в ат¬
мосфере за защитной зоной завода она была ниже 0,01 мг на
1 м3 воздуха. Не разрешается также, чтобы выделялось в атмос¬
феру более 0,3 кг соединений фтора в час. Устройства для ней¬
трализации отходящих вод должны обеспечивать выпуск из поли¬
ровального цеха в канализацию воды с концентрацией водородных
ионов pH не выше 6—9.При полировке стекла обеспечивается возможность беспере¬
бойного удаления шлама, образующегося при нейтрализации от*
ходящих вод известковым молоком.Ванны для химической полировки стеклаСосуды для полировальных ванн. Для химической полировки
стекла, особенно если она производится при повышенной темпе¬
ратуре (при косвенном нагревании полировальной ванны водой
ванны для ополаскивания), необходимо, чтобы сосуд для полиро¬
вальной ванны был изготовлен из материала, обладающего хоро¬
шей теплопроводностью. Если ванна изготовлена из материала,
плохо проводящего тепло, нагревание ванны значительно замед¬
ляется. С точки зрения теплопроводности для полировальных пани
целесообразно применять свинец, но он менее выгоден в отноше¬
нии стоимости и срока службы. Из пластиков рекомендуется
материал коробон производства ГДР. Соответствующий ему чехо¬
словацкий материал называется графодуром.При химической полировке стекла применяют также панны
из иоподура (полихлорвинила), полиэтилена и фаолита-Т. Про¬
водились опыты непосредственного нагревания полировал:исго
кислотного раствора в фаолнтопой ванне с иомощ* ю паровогс
нагревателя из графодура.46
Ванны для предварительного и чистового ополаскивания. Для
предварительною и чистового ополаскивания используют желез¬
ные ванны с резиновым покрытием, которые удовлетворяют
веем требованиям в отношении срока службы и стоимости. Такие
ванны должны иметь покрытие из кислотостойкой резины как
внутри, так и снаружи. Кроме того, пользуются ваннами из фао-
лита-Т. При ополаскивании изделия в серной кислоте используют
ванны из такого же материала, как и ванны для полировки.Устройства для погружения стеклянных изделий в ваннуСтеклянные изделия, предназначаемые для химической поли¬
ровки, помещают в корзины. При этом их прокладывают распор¬
ными вставками, чтобы они не могли перемещаться и подвер¬
гаться повреждениям, или же конструкция самих корзин
приспособляется к форме изделий таким образом, чтобы они не
могли повредиться при смещениях.Корзины с изделиями подвешивают так, чтобы их можно было
по очереди погружать в полировальную ванну и ванну для пред¬
варительного ополаскивания, а иногда и в ванну для чистового
ополаскивания.Способы укладки изделий в корзины, кассеты и другие устрой¬
ства, применяемые при химической полировке стекла в ручных,
механизированных и гидравлических полировальных установках,
показаны в табл. 7.Корзины для изделий. Корзины для изделии можно изготов¬
лять из медной проволоки, медных дырчатых листов или дыр¬
чатых пластмассовых листов, например из новодура, полистирола
или полиэтилена. Металлические корзины иногда предохраняют
от коррозионного воздействия кислот защитным покрытием из
пластических материалов, наносимых распылением или окунанием
в защитные лаки.Необходимо, чтобы погружение корзин с изделиями в ванну
и вынимание их из ванны проходило быстро. При укладке изде¬
лий в корзины очень важно устранит!» соприкосновение стеклян¬
ных изделий друг с другом и со стенами корзины, а также пре¬
дотвратить смещение изделий при полировке в ванне, так как
все это может вызывать их повреждения и брак (бой, посечки и
образование пятен).Поэтому при химическом полировке изделии, особенно полых,
необходимо, кроме корзин, всегда иметь мод рукой большое коли¬
чество прокладочного материала, медных проволочных прокладок
или сеток.Пытались заменить медные проволочные прокладки вставками
из пластмасс и резины. Оказалось, однако, что мягкие материалы
менее пригодны для прокладывания стеклянных изделий. При их
применении увеличивается площадь мест соприкосновения изде¬
лий с прокладками, а следовательно, увеличиваются размеры и47
Таблица 7Способы укладки изделіА в корзины, кассеты и другие
устройства, применяемые при химической полировке стеклаКассета для ста¬
канов удерживает
стаканы за дно;
верхние края стака¬
нов не соприкаса¬
ются48
ПродолжениеИзделия ссобых
()ормКорзину можно приспособлять к
различным видам изделийПолировку про*
изводят ручным
способомколичество пятен на изделиях, которые затем приходится удалять
путем механической полировки.Для тонкостенных изделии, в особенности для изделии, силь¬
но чувствительных к порокам поверхности (пятнам), изготовляют
специальные корзины, которые, например, при обработке рюмок и
стаканов обеспечивают наименьшую поверхность соприкосновения
изделий с корзиной и притом лишь в тех местах, которые не бро¬
саются в глаза на готовых изделиях.Подвесные установки для погружения изделий в ванну. Для
химической полировки используют различные механические
установки. Их можно применять в комбинации с дополнительны¬
ми устройствами, обеспечивающими колебательное перемещение
изделий в полировальной ванне механическими или звуковыми
(ультразвуковыми) способами.Простейшая установка для ручной работы пред¬
ставляет собой подвешенный рычаг, который можно передвигать49
Иіс. II. Ручная «тлнопкл для міУііческоД поли*
;іовкн стекла'плкт.тя.У»*** 5 %Рис. 12. Схема механизированной установки для химической полировки
стекла:Г —монорельс. 2- привод тележки; 3 — эксцентрик; « — тележка; і — корінна.
£ — противовес. 7 — рычаг тяги. 6 — панна для ополаскивания. У стол; 10 насоси.
Іі — вентиляционный отсос; 12 — отходы; ІЗ - кран паропровода; 14 — кран яолентро
вода; /5 — тросвдоль ванны. На его конце, обращенном к полировальной ванне,
подвешен крюк, а вблизи подвеса имеется противовес, уравнове¬
шивающий массу корзины. Рабочнй-полнровалыцик перемещает
корзину вертикально в полировальной ванне и в ванне для пред¬
варительного ополаскивания, а также выливает кислотный рас¬
твор из корзины и полых изделий. Подвес при этом вместе с кор¬
зиной передвигается от одной ванны к другой. В полировальной
установке, изображенной на рис. 11, такой передвижной механизм
работает только над ваннами для кислотной полировки и пред¬
варительного ополаскивания. Потом полировальщик с помощни¬
ком переносят корзину в ванну для чистового ополаскивания.Вместо вертикального ручного перемещения такого рычага
можно подвешивать корзину на пневматическом цилиндре, а50
Рис ІЗ. Механизированная установка для химичес-
кой полировки стеклаоперации передвижения рычага производить пневматическими
средствами. Производительность такой ручной полировальной
установки от 300 до 400 кг изделий в смену.На рис. 12 изображена схема механизированной уста¬
новки для химической полировки стекла, сконструированная
Пово-Борскнм институтом бытового стекла (ЧССР). Общин вид
этой установки показан на рис. 13.В этой установке корзина с изделиями подвешена на канате
через систему блоков, установленных на тележке, которая переме¬
щается по двутавровым балкам над ваннами. Механический привод
этого устройства имеет три электродвигателя, которые обеспечн-Тгхничгская характеристика чехословацкой механизированной
установки для химической полировки стеклаДыпаэон ОптимумПродолжительность первого погружения в
ванну для предварительного ополаскивания(с подогревом), с . 		0—360 35--45Число погружений в кислотную ванну’ . . .	1—9 10—12
Продолжительность погружения в полиро¬
вальную ванну, с		0—360 40-60Продолжительность погружения в ванну для
предварительного ополаскивания, с ...	0—360 13—18
Продолжительность погружения в ванну для
чистового ополаскивания, с - . .0- 6000 30 40
Продолжительность слива ванны, с . . . .	0 20 2—5
Длина пути перемещения корити при поли¬
ровке. см	 		О 15 3 £Число перемещений в минуту ...	28-150 40 90Скорость движения тележки, см с		20 30-40Скорость перемещении корзины. см, с .	20 30— 40Производительность, кг и «делим в смену . .	Я00 1000 —61
вают передвижение тележки над паннами, колебательное переме¬
щение корзины в ванне, подъем и погружение подвеса с корзиной
в ванны.Устройство работает автоматически и управляется системой
реле.Преимуществом этой установки является ее простота, а также
легкость ремонта, а недостатком — медленное перемещение тележ-Рнс. 14. Гидравлическая усгаиоика длп хн- бытового стекла (ЧССР)иііиггкпГі ПАлнпАпкК	fVQдля химической полировки стекла. Она позволяет наклонять кор¬
зины в полировальной ванне и больше наклонять их для вылива¬
ния полировального раствора, а поэтому она более пригодна для
обработки полых изделий (рис. И).В этой установке корзина подвешена на подвесе, прикреплен¬
ном к передвижной тележке, на которой находится привод. Уста¬
новка может работать как в ручном, так н в автоматическом
режимах. Подъем корзин к подвесу, погружение и наклонение
корзин осуществляются гидравлическими цилиндрами.Возвратно-поступательное перемещение корзины в ванне
осуществляется механизмом с гидравлическим приводом, управ¬
ляемым световым реле. Скорость перемещения корзины состав¬
ляет GO колебаний в минуту.Недостаток этой установки — небольшая скорость пере¬
мещения корзины, что повышает общую продолжительность хи¬
мической полировки.При неисправностях в работе тележки ее можно заменять
другой. Тележка позволяет полировать пдлые изделия.ки и корзины. Небольшая
скорость их перемещения
значительно увеличивает
продолжительность поли¬
ровки. Установка также не
позволяет полировать полые
изделия, так как корзина в
полировальной ванне не мо¬
жет автоматически накло¬
няться для выпуска воздуха
из полых изделий. Кроме
тоге», невозможно вылньать
кислотный раствор из полых
изделий над ванной. Поэто¬
му такая установка пригод¬
на только для полировки
плоских изделий, например
прессованных изделий из
свинцового стекла.В Ново-Борском иссле¬
довательском институтемпческой полиропкн стеклабыла создана и гидрав¬
лическая установка52
Рис. 15. Схема полумечаннэнроввнной усганопки
для химической полировки с двумя полироваль¬
ными ваннами
I — ванна для предварительного ополаскивания; 2 — по¬
лировальные ванны; 3 корзины. 4 поімсіюА рычаг:
S - кулачковый вал; 6 — привод кулачкового вала.
7 — подвесы с пружинной тягой. колеблющиеся при
оборотах кулачкового валаЕсть установки для химической полировки с несколькими
ваннами. Такие установки могут быть карусельными или пря¬
молинейными. Изделия в корзинах переходят в них по очереди из
полировальных ванн в ванны для ополаскивания вплоть до окон¬
чания полировки.Техническая характеристика чехословацкой гидравлической
установки щт химической полировки стеклаДиапазон ОгтмумПродолжительность первого погружения В
ванну для предварительного ополаскива¬
ния. с	 0-360 35—45Число погружений в полировальную ванну . 1—9	12—15
Продолжительность погружения в полиро¬
ванную ванну, с	 0— 360 40—60Продолжи! ельность погружения в ванну длячистового ополаскивания, с	 0—360 38—45Продолжителыюсть погружения в ванну для
предварительного ополаскивания, с - . . . 0—360 13—18
Продолжительность слива кислотного раство¬
ра, с 		 - 0 60 5-вСпорость перемещения тележки и корзин.
см/с	 20	30-40На рнс. 15 приведена схема полумеханпзнроваиной установки
для химической полировки. Такая установка позволяет значитель¬53
но сократить время, затрачиваемое на ручную полировку, а также
облегчает физическую нагрузку рабочнх-полировалыциков.Особенность установки — корзина с изделиями перемещается
между двумя ваннами для полировки и одной находящейся между
ними ванной для предварительного ополаскивания. Кроме перед¬
вижного рычажного подвеса такого
же типа, как и в ручных устройст¬
вах, на кулачковом валу над поли¬
ровальными ваннами имеются два
подвеса, которые перемещаются в
вертикальном направлении (30 ко¬
лебаний в минуту* при амплитуде
колебания 8 см). Для облегчения
подвешивания, смягчения случай¬
ных ударов и осуществления погру¬
жения в ванну тяга подвеса имеет
пружину. Полировалыцик подвеши¬
вает корзину на передвижном ры¬
чаге, а после погружения в ванну
для предварительного ополаскива¬
ния перевешивает ее на подвес, со¬
вершающий колебательное переме¬
щение над ванной. В результате
растяжения пружинного подвеса
корзина погружается в полироваль¬
ную ванну и совершает в ней ко¬
лебательное движение. Такую же
операцию полировалыцик повторяет и с другой корзиной. После
этого он перевешивает корзину с подвеса на рычаг, погружает ее
ъ ванну для предварительного ополаскивания, затем снова под¬
вешивает ее на подвес над полировальной ванной. Эти операции
повторяются с обеими корзинами вплоть до окончания полиров¬
ки. Корзины с готовыми полированными изделиями после погру¬
жения в ванну для предварительного ополаскивания подают в
ванну для чистового ополаскивания путем перемещения передвиж¬
ного рычага.Все описанные выше установки для химической полировки —
ручные, механизированные, гидравлические и полумеханизирован-
иые — работают по принципу перемещения корзин, в которых
изделия не меняют своего положения. Однако при такой укладке
изделий в корзины на поверхности стекла могут образовываться
пороки в виде пятен, коррозии рельефа и следов от стекания
кислоты при переносе корзин из полировальной ванны в ванну
для предварительного •ополаскивания. Эти недостатки устраня¬
ются в полировальных установках с вращающейся корзиной.На рис. 16 приведена схема полировальной установки с вра¬
щающейся корзиной, применяемой в СССР. В установке
этого типа устройство для погружения корзины в ванну качается
между ванной для предварительного ополаскивания и полнроваль-Рис. 16. Схема полкроввлыюй
установки с вращающейся корзи¬
ной64
ной ванной. Корзина имеет форму барабана и подвешена на
вращающийся вал подвесного механизма, находящегося в середи¬
не между обеими ваннами. Корзина погружается в ванну для
предварительного ополаскивания не полностью, но вращается в
этом положении, а после такого вращения в ванне в течение опре¬
деленного времени — переводится быстрым движением в полиро¬
вальную ванну. В ней корзину с изделиями вращают 20—30 с,
затем снова переводят в ванну для ополаскивания и т. д. Вра¬
щение барабана с изделиями обеспечивает сливание кислотного
раствора из изделий и смачивание всей их поверхности.Изделия закрепляются в корзине в кольцевых патронах. Для
каждого вида изделий применяют распорные вставки с отверстия¬
ми, соответствующими форме и размерам изделий; такие вставки
предотвращают соприкосновение изделий друг с другом. Наряду
с этим вставки позволяют изделиям немного перемещаться, так
что место соприкосновения изделий со вставкой и корзиной при
вращении последней меняется, что предотвращает образование
пороков в виде пятен. Устройство может работать автоматиче¬
ски с регулировкой продолжительности погружения в ванны.Дозировка кислотРучная дозировка кислот. При этом способе дозировки серную
кислоту хранят в оплетенных стеклянных бутылях, а фтористо¬
водородную кислоту — в металлических бочках. Полировалыцик
в защитной одежде (с лицевым щитком из плексигласа, в резино¬
вых перчатках, с длинным резиновым передником, в резиновых
сапогах и спецодежде из грубошерстной длннноворсовой ткани)
переливает кислоту в ведро из новодура (полихлорвинила). ДляРис 17. Приспособления для ручного наливания кислот65
безопасности при наливании кислот из бутылей или бочек следует
пользоваться приспособлениями, изображенными на рис. 17.Механизированная дозировка кислот. При этом способе дози¬
ровки серную и фтористоводородную кислоты хранят в железных
цистернах, которые лучше всего устанавливать над приямками с
кіделотоупорной футеровкой. Размеры приямок должны соответ¬
ствовать размерам цистерн.Для дозировки кислоты подают по железным или полиэтиле¬
новым трубам, самотеком или с помощью насосов, в барабанные
дозаторы. Для перекачки с успехом применяют тефлоновые на¬
сосы. Количество кислот, подаваемых барабанными дозаторами
(из железа), обычно измеряют высокочастотными емкостными
датчиками с дистанционным управлением, что позволяет пода¬
вать в ванны определенное количество кислот.При этом способе дозировки самым чувствительным к корро¬
зии местом являются регулирующие вентили. Срок службы же¬
лезных вентилей в соприкосновении с концентрированными кисло¬
тами очень мал. Из числа пластиков пригодны только тефлоновые
или полипропиленовые вентили специальной конструкции.Схема устройства для механизированной дозировки кислот
приведена на рис. 18.Автоматизированная дозировка кислот с применением анали¬
затора. Аппаратура для такой дозировки кислот создана в ЧССР
и описана на с. 87—88.Рис. 18. Схема устройства для механизированной дози¬
ровки кислот:і — цистерны для хранения «нслот; 2 — насосы для кислот;
3 — напорные бачкм для кислот с регуляторами уровня; 4 — ба¬
рабанные дозаторы для серной кислоты или вентили, управ¬
ляемые анализатором; 5 — барабанные дозаторы для фтористо¬
водородной кислоты яли веитмли. управляемые аиалиаатором;
б — полировальные ванны; 7 — обратные трубопроводы, ведущие
яэ раэводкя в цистерны для хранения кислотВентиляционные устройстваВентиляционные уртроАства должны поддедоивать в цехах
химической полировки атмосферу удовлетворяющую требованиям
охраны труда..V»
Вентиляционные устройства сострят из систем ВЫТЯЖНОЙ
вентиляции с устройством для нейтрализации ларов и приточной
вентиляции для подвода воздуха.Вытяжная вентиляция должна работать так, чтобы концентра¬
ция фтористого водорода в атмосфере цеха химической полировки
не превышала допускаемую. Практика показала, что при односто¬
ронней вытяжной вентиляции ручной установки для химической
полировки стекла (см. рис. 11) при одной ванне для предвари¬
тельного ополаскивания и полировки достаточно отсасывать
3500 м9 воздуха в 1 ч. При двусторонней вытяжной вентиляции
механизированной установки, изображенной на рис. 13 и 14, отса¬
сывают от 5000 до 7000 м3 воздуха в 1 ч. Ванну для предвари¬
тельного ополаскивания с ванной для кислотной полировки уста¬
навливают в туннеле из органического стекла. Применение такого
перекрыт* существенно улучшает работу вытяжной вентиляции.
Вытяжное отверстие располагают в верхней части туннеля, за
полировальной ванной. Благодаря этому наибольшее количество
фтористого водорода и пара улетучивается сразу после извлече¬
нии корзины из полировальной ванны. При двусторонней вытяж¬
ной вентиляции механизированных установок для кислотной
полировки отсасываемый воздух делят на две части, что достига¬
ется применением перекрытия со щелями, располагаемыми над
ванной и у конца установки, через которое отсасывают соответст¬
венно 2000 и 3000 мэ воздуха в 1 ч. Устройства для отсасывания
паров, улетучивающихся из полировальной ванны, а также погло¬
титель (абсорбер) для них изготовляют из новодура. Центробеж¬
ный вентилятор должен быть из новодура или из металла с за¬
щитным резиновым покрытием. Производительность вентилятор?
зависит от сопротивления системы, включая сопротивления аб¬
сорбера для поглощения паров. При применении абсорберов из
пеноматериала каждый их ярус создает сопротивление около
392 • 4 Н/м2 (40 кге/м2). При наличии трех ярусов в двухступенчатом
абсорбере требуется давление в 1569,6 Н/м2 (160 кге/м2) :1177,2
Н/м2 (120 кге/м2) для преодоления сопротивления ярусов 392,4
Н/м2 (40 кге/м2) и на преодоление остальных сопротивлений и на
требующееся избыточное давление. Способы обезвреживания
вредных испарений рассматриваются ниже.Отсасываемое количество воздуха необходимо заменять под¬
водом соответствующего количества воздуха с таким расчетом,
чтобы в цехе химической полировки поддерживалось небольшое
разрежение. Для подвода воздуха применяют обычные установки
для кондиционирования.3.	ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО
МАТИРОВАНИЯ СТЕКЛАВ конструкциях машин и оборудования для матирования стек¬
ла можно использовать те же материалы, что и для химической
полировки. Оборудование цехов матирования стекла разноообраз-57
*11Рис. 19. Пантограф фирмы DLA (ГДР), модель 48но и зависит от объема производства и применяемой технологии.
Чаще всего в производстве бытового стекла для его декорирова¬
ния способами химического матирования используют пантографы
и гнльоширные машины.Для обработки сортовой посуды применяют следующее обору¬
дование: устройства для нанесения защитных покрытий и нанесе¬
ния на стеклянные изделия рисунков и узоров (пантографы и
гнльоширные машины), ванны для матирования вместе с вентиля¬
ционными устройствами н устройствами для обезвреживания отхо¬
дящих вод и попарений и устройства для >даленик защитных по¬
крытий.Это оборудование подробно описано в других книгах. В частно¬
сти, устройства для удаления защитных покрытий рассматрива¬
ются подробно в книге Маржика и Водганели [39].Б качестве материала для защитных покрытий при декориро¬
вании сортовой посуды на пантографах и гнльошнрных машинах
применяют смеси восков (см., например, состав Л? 10 в табл. 14).
Воск разогревают электричеством в сосуде, причем температура
регулируется автоматически.Применяемые в стекольной промышленности пантографы
(рис. 19) по точности воспроизводства ими шаблонов можно раз¬
делить на три группы: I) машины для декорирования бытового
стекла, работающие со сравнительно небольшой точностью, но
имеющие высокую производительность и большое число позиции
обработки (до 24); 2) пантографы для изготовления шкал и на¬
несения меток на лабораторное и медицинское стекло, работаю¬
щие с высокой точностью (однопозиционные или многопозицион¬
ные); 3) особо точные пантографы, служащие для изготовления
оптических и микроскопических измерительных устройств (однопо-
знциониые).На способ повышения точности работы пантографов дли об¬
работки сортовой посуды имеется чехословацкий патент № 98698антографы являются машинами, в которых колеиорычажиые
механизмы в виде треугольников и ромбоп используются дли пере-58
Рис. 20 Гкльоширная машина фирмы DIA (ГДР)носа рисунков и узоров по шаблонам на стеклянные изделия.
Пантографы позволяют переносить таким способом узоры на не¬
сколько изделий одновременно, причем изделия могут иметь
различную форму. Устройство этих машин позволяет регулиро¬
вать перемещение инструмента по поверхности изделий. При пе¬
ремещениях рычажного устройства с острым штифтом на конце
по направляющим изделия вращаются в патронах машины. При
этом к изделиям прижимается одна или несколько прочно закреп¬
ленных игл, которые прочерчивают нужный узор на поверхности
стекла.На пантографах можно получать разнообразные узоры (кру¬
жочки, рисунки, неправильные кривые и т. д.).Узоры с правильными геометрическими формами, которые
предназначаются, главным образом, для украшения сортовой
посуды, можно получать на гильоширных машинах (рис. 20).Желательную форму вычерчиваемых линиями узоров иол>чают
в результате сложения нескольких движений, например вращения
изделия вокруг своей оси, перемещения изделия в определенном
такте, передвижения игл пантографа или различных комбинаций
одновременного перемещения изделий и игл.На гильоширных машинах декорируют изделия с ножкон и
другие подобные нм предметы, которые должны иметь такую
форму, чтобы их стенки не образовывали с почти горизонтально
установленными иглами пантографа угол, чрезмерно отличающий¬
ся от 90°.Машины имеют массивный стол, на котором установлены вра¬
щающиеся патроны для изделий, причем изделия удерживаются
обычно вакуумными присосами На краях стола установлены59
иглодержатели, обеспечивающие возможность вертикального или
кругового передвижения игл.Как уже указывалось, к оборудованию цехов матирования
стекла относятся также ванны для матирования, вентиляционные
устройства и устройства для обезвреживании отходящих вод и
испарений. Применяемое оборудование определяется объемом
производства. Матировочные ванны можно изготовлять из таких
же материалов, как и ванны для химической полировки стекла.
Л\атировочную ванну помещают в ванну для предварительного
ополаскивания. Матировочная ванна нагревается за счет нагрева
ванны для предварительного ополаскивания обычно до температу¬
ры 25° С. Нагревание особенно необходимо зимой. Для погруже¬
ния корзин с изделиями в матировочную ванну применяют раз¬
личные простые устройства; матирование производится без пере¬
мещения корзины в ванне. Продолжительность погружения
корзины в ванну для матирования сравнительно велика. Улетучи¬
вающиеся из ванны пары отсасываются с помощью тех же ус¬
тройств, что и при химической полировке стекла. Однако, ввиду
большей разбавленности матпроночных ванн, количество выделию-
щихеи паров здесь меньше.Дли нейтрализации отходящих паров и вод можно применять
также устройства, подобные тем, которые используются при хими¬
ческой полировке стекла.Защитные восковые покрытия удаляются с изделии в горячей
воде с добавкой сапонина. Производственное оборудование для
этой операции включает также мойку и сушилку для стекла. Кор¬
зины с изделиями погружают в горячую воду. Мойка разбрызги¬
ванием не оправдала себя.4.	ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ СТЕКЛАВ начале I главы были рассмотрены физико-химические осно¬
вы процесса химической полировки стекла и происходящие при
этом реакции. В настоящей главе даются практические рекомен¬
дации по осуществлению химической полировки стекла.Процесс химической полировки стекла зависит от многих
факторов, которые разделяют на основные и второстепенные.
Пределы изменения условий относительно широки, особенно при
обработке свинцовых стекол. Процесс химической полировки про¬
ходит удовлетворительно и при не очень точном соблюдении кон¬
центрации ванны, однако не тщательное соблюдение технологии
вызывает появление многих пороков стекла.Важнейшие факторы, влияющие на процесс химической
полировки стеклаНа процесс химической полировки стекла влияют: химический
состав стекла; концентрация полировальной ванны (содержание
в ней серной и фтористоводородной кислот и йоды); температура;60
продолжительность одного погружения изделий в полировальную
ванну; способ перемещения изделий и раствора по отношению
друг к другу; общая продолжительность обработки стекла в ванне.В табл. 8 приводятся параметры, которые рекомендуется
соблюдать при кислотной полировке различных видов стекол с
учетоі^таямического состава.П^велгнные в табл. 8 данные можно сравнить с данными о
коніїецтрйцнях и температуре полировальных ванн, приводимыхТаблица 8Важнейшие параметры химической полировки стеклаВид стеклаВ*д изделияконцентрация. %
(масс.)*Продолжительность одого
погруженияH.SO.»IFТемпе-parg».Нагрнйкалий-кальциевоеТонкостенное на
ножке
Толстостенное65-706-99-11До 30До 15 с при эффектив¬
ном смывании солей в
ванне для ополаскива¬
нияСвинцовое с 6%
РЬОТонкостенное на
ножке
Толстостенное60-656-99-11До 30До 20 с при эффективном
смывании солей в ван¬
не для ополаскиванияСвинцовое с
18—24% РЬОТонкостенное па
ножке
Толстостенное55—625-68-Ю50-60До 30 с в зависимости
от способа перемеши¬
вания раствора при i:e-
большом перемещении;
продолжительность
первого погружения
должна быть сокраще¬
наТонкостенное на
ножке
Толстостенное60-6510—1112-14До 30Свинцовое с
28—33% РЬОТонкостенное на
ножке
Толстостенное55-626—7
10 1250-60До 30—40 с в зависи¬
мости от способа пере¬
мешивания раствора
при небольшом погру¬
жении; продолжитель¬
ность первого погруже¬
ния сокращаетсяТонкостенное на
ножке
Толстостеиюе20-4030—4030—40На 70 с один раэ бел пе¬
ремещения или лучше
три раза по 8 с. но с
ополаскиванием* Под масс, процентами фтористого водорода іюдраяумеїівіот кажущееся ссцдержаине Атори.
епждорсщвоА кислоты по общему химическому анализу. В действительности же около 50% фто¬
ра связывается в виде анионов кргмнефтористовапородоой кислоты. При анализе ваші получается
кажущееся содержание фтористоводородной кислоты, если не отделить содержащиеся в ванне
свободные кремнафторидные анионы-Ы
другими авторами (см. табл. 3). Для полного определения всех
условии химической полировки недостаточно, однако, соблюдать
только концентрацию кислот в ванне и ее температуру. Необхо¬
димо всегда учитывать продолжительность одного погружении
изделий в ванну и способ перемещения в ней изделий.Никогда не следует производить обработку стекла в свеже¬
приготовленной ванне, а только в ванне установившейся, с нал*
лежащей температурой и не раньше, чем через 2 ч после ее при¬
готовления.Натрийкалийкальциевые стекла рекомендуется полировать
при относительно низкой температуре серной кислоты повышен
ной концентрации и уменьшенной продолжительности одного
погружения, в то время как при обработке свинцовых стекол
можно понизить концентрацию серной кислоты, повысить темпе-
р а туру и увеличить продолжительность одного погружения при
относительно небольшом перемещении корзины с изделиями и
ванне. Рекомендуется, однако, ограничивать продолжительность
первого погружения при обработке свинцовых стекол (не более
20 с) с целью облегчения смывании солей с рельефной шлифопан-
нон поверхности. Лучше всего поддерживать в ванне дли опола¬
скивания температуру на 10—20° С выше температуры в полиро¬
вальной ванне.С целью повышения эффективности перемещении изделий п
полировальной ванне дли стекол с повышенным содержанием
окиси свинца можно увеличивать продолжительность одного
погружения согласно указаниям, которые были даны и главе 1.
В процессе обработки натрийкалиевых стекол и стекол с неболь¬
шим содержанием окиси свинца рекомендуется меньшая продол¬
жительность одного погружении изделии в ванну при не очень
сильном перемещении их в ванне. Следует учитывать, что при
химической полировке стекла уменьшение содержании фтористо¬
водородной кислоты, повышение содержании серной кислоты (до
75%) и понижение температуры могут привести к повышению про¬
должительности полировки и увеличению потерь фтористого во¬
дорода, но при этом уменьшается опасность образовании пороков
на поверхности стекла. Стекла с высоким содержанием свинца
(более 30% окиси свинца) можно полировать погружением в пан¬
ну приблизительно на 1 мнн без перемещения. Ванна должна в
этом случае иметь наибольшее содержание фтористоводородной
кислоты (40%) при 20—40% серной кислоты. Недостатком такого
способа панировки стекол с высоким содержанием свинца явля¬
ются большие потери фтористого водорода в результате улетучи¬
вания, а следовательно, и трудность поддерживании в цехе нор¬
мальной атмосферы. При этом предъявлиютси высокие требования
к чистоте поверхности стекла. Обращаться с изделиями пало
с предельной осторожностью.Общая продолжительность полировки стекла опрело." г. стен
в конечном счете с учетом всех основных и второстепенных тех
политических условий. Действительно, кроме рассмотренных важ-62
менших факторов, существуют еще и другие, от которых также
зависит качество и экономичность процесса химической полировки
стекла.Прочие факторы, влияющие на процесс химической
полировки стеклаНа процесс химической полировки стекла блияют также сле¬
дующие факторы: состав ванны для смывания солей; время, необ¬
ходимое для переноса изделий из полировальной Банны в ванну
для ополаскивания; способ регенерации полировальной ванны;
способ поддерживания или закрепления стеклянных изделии в
корзинах; условия обращения с изделиями перед кислотной поли¬
ровкой; материалы, из которых изготовлены корзины, ванны и
прокладки; ассортимент изделий (их форма, толщина стенки и
качество рельефной шлифованной поверхности).Состав ванны для смывания солей. Продукты реакций —
соли, образующиеся на поверхности стекла в результате взаимо¬
действия компонентов полировальной ванны со стеклом,— необ¬
ходимо смывать. После смыва солей полировальная ванна продол¬
жает действовать снова на всю поверхность стекла. При переносе
корзин с изделиями из полировальной ванны в полоскательную
и обратно полировальная ванна разбавляется раствором полос¬
кательной ванны, и, наоборот, раствор из полировальной ванны
заносится в ванну для ополаскивания. Поэтому целесообразно
увеличивать по одному из описанных выше способов продолжи¬
тельность погружении в полировальную панну, чтобы можно было
осуществлять процесс кислотной полировки с меньшим числом
ополаскиваний. Для ополаскивания применяют обычно воду, при¬
чем, как уже указывалось, ее температура должна быть на 10—
20° С выше температуры полировальной ванны, что облегчает
смывание солей.Затруднения, которые могут возникать вследствие переноса
воды из полоскательной ванны в полировальную, частично устра¬
няют путем применения для ополаскивания серной кислоты [36].
При этом обезвоживающий эффект добавок серной кислоты спо¬
собствует смыванию солей и, кроме того, предотвращается разбав¬
ление полировальной ванны (не уменьшается содержание в ней
серной кислоты).Однако для ополаскивания солей нецелесообразно применять
концентрированные кислоты, так как это может вызвать бурное
выделение фтористого водорода и фторида кремния из остатка
материала полировальной ванны на поверхности стекла, что при¬
ведет к ее коррозии. Несмотря на это, целесообразно, чтобы кон¬
центрация серной кислоты в полоскательной ванне была выше,
чем в полировальной ванне, а именно от 62 до 70 масс, процен¬
тов [19]. Зельцле [36] рекомендует применять серную кислоту
концентрацией не менее 66%, что соответствует приблизительно
эвтектике тетрагидрата с днгидратом серной кислоты. СернамСЗ
кислота в полоскательной ванне обеспечивает лишь небольшие
изменения концентрации полировальной ванны н способствует
смыванию солей с поверхности стекла.Для предотвращения повышения концентрации фтористово¬
дородной кислоты в полоскательной ванне необходимо, чтобы ее
температура, как уже указывалось, была на 10—20° С выше тем¬
пературы полировальной ванны, так как при этом фтористый во¬
дород легче улетучивается. Ванну для ополаскивания можно
также очищать фильтрацией, применяя фильтры из кремнезема
или силикагеля, или же путем простого растворения оеклобоя
из кварцевого стекла, растворения силикагеля или пропускання
через ванну сжатого воздуха.Для регенерации полировальной ванны используют серную
кислоту из полоскательной ванны. Состав полировальной ванны
при этом корректируется до необходимой концентрации постепенно
небольшими количествами серной кислоты. Кроме того, для умень¬
шения объемных изменений можно применить вместо концентри¬
рованной серной кислоты олеум. При этом серную кислоту сле¬
дует добавлять преимущественно в полоскательную ванну.Путем применения серной кислоты для смывания солей мож¬
но уменьшить общий расход серной кислоты на 50—75%, а
фтористоводородной кислоты — на 30—40%. Это способствует
также ускорению процесса кислотной полировки.Время, требующееся для переноса изделий из полировальной
ванны в полоскательную. После выемки изделий из полироваль¬
ной ванны кислота стекает по поверхности стекла и продолжает
растворять его вплоть до погружения в полоскательную ванну.
При высокой концентрации полировальной ванны (большом со¬
держании в ней фтористоводородной кислоты) на поверхности
изделий остаются следы от стекающей кислоты. Если перенос
корзин длится долго, на стекле образуется порок, называемый
смывом рельефа. Поэтому переносить изделие из полировальной
ванны в полоскательную надо как можно быстрее. При полировке
в механизированной полировальной установке смывание рельефа
обнаруживается уже при 20-секундной продолжительности пере¬
носа. При сокращении времени переноса до 12 с пороки станови¬
лись незаметными, точно так же как и при уменьшении концент¬
рации фтористоводородной кислоты в ванне на одну треть.Способ регенерации ванны. Полировальную ванну можно реге¬
нерировать добавлением концентрированной серной кислоты (или
олеума) и концентрированной фтористоводородной кислоты (от 72
до 75%). Концентрацию ванны можно корректировать периоди¬
чески или непрерывно (в последнем случае при дозировке кислот
с помощью анализатора).Ест и ванна регенерируется периодически через длительные ин¬
тервалы времени путем добавления относительно больших объе¬
мов кислот, то происходят довольно резкие изменения концентра¬
ции, при которых, по данным некоторых исследователей, не сразу
устанавливается равновесие реакции между серной и фтор исто во¬64
дородной кислотами с образованием фторсульфоновон кислоты.
Тонкостенные стеклянные изделия полировать в такой свежереге-
нернрованной ванне не рекомендуется, так как при этом на стекле
остаются следы от воздействия газообразного фтористого водоро¬
да. Лучше производить регенерацию непрерывно с помощью ана¬
лизатора или путем механизированной дозировки, обеспечивающей
постепенное добавление небольших количеств обеих кислот в тре¬
бующемся соотношении. Вопросы регенерации пап провальной
ванны изучал Скорняков [41]. Он рекомендует регенерировать
ванну путем поддерживания постоянной ее плотности. Однако вви¬
ду того, что раствор ванны представляет собой трехкомионентную
смесь (серная и фтористоводородная кислоты с водой), этот спо¬
соб не обеспечивает точной корректировки.Способ поддерживания стеклянных изделий в корзинах. Стек¬
лянные изделия необходимо поддерживать в корзинах таким об¬
разом, чтобы предотвращалась возможность их механических
повреждений. Изделия устанавливают с прокладками, чтобы они
не соприкасались друг с другом. В местах соприкосновения двух
изделий, а также изделий с корзиной или прокладочным материа¬
лом [котировальная ванна не может действовать на стекло или
действует слабо. В этих местах образуется хуже смываемый слой
соли, замедляется растворение стекла, а вследствие этого появля¬
ются пятна — следы соприкосновения стекла с другим материа¬
лом. Такие пятна особенно заметны в местах непосредственного
соприкосновения двух стеклянных изделий, а также при примене¬
нии корзины или прокладок из мягкого материала или материала,
размягчающегося при температуре полировальной ванны. Мягкий
материал прилегает большей площадью к стеклу, замедляя
растворение стекла у места соприкосновения. Поэтому некоторые
пластики и резина не пригодны ни в качестве прокладок, ни в ка¬
честве корзин. Из пластиков сравнительно хорошо ведут себя
полиэтилен и полипропилен. При обеспечении наименьшего сопри¬
косновения изделий с корзиной рекомендуется тщательно полиро¬
вать тонкостенные изделия (рюмки и стаканы), особенно на
сильно чувствительных к условиям полировки нешлифованных
верхних краях изделий.Образование пятен на изделиях можно предотвратить тремя
способами: 1) обеспечением минимального соприкосновения изде¬
лий с материалом корзин и прокладками; 2) поворачиванием от¬
дельных изделий в корзине после нескольких погружений, чтобы
места соприкосновений менялись; 3) свободной укладкой изделий
в корзине таким образом, чтобы изделия сами меняли свое паю-
женно, а следовательно, и места соприкосновения в корзине не¬
зависимо от ее перемещения.Первые два из этих способов широко применяют во многих
странах; третий способ используют в СССР, в частности, при по¬
лировке изделий в установке с вращающейся корзиной.Обращение с изделиями перед кислотной полировкой. Если с
изделиями, предназначаемыми для кислотной полировки, обраща¬
ются неосторожно, например, если они подвергаются царапанью
и приобретают дефекты при шлифовке, то безупречная химическая
обработка затрудняется, и требуется устранение этих пороков.
При химической полировке стекол с высоким содержанием свинца
под действием защитного слоя солей, образующихся в результате
реакций кислот нон ванны со стеклом, эти пороки обычно устраня¬
ются. Однако необходимо строго придерживаться технологических
параметров полировки и особенно установленной концентрации и
температуры ванны. При полировке стекол с небольшим содержа¬
нием свинца (до 6% окиси свинца) или натрийкалийкальциевых
стекол все механические повреждения поверхности стекла прояв¬
ляются или усиливаются, как в случае, если они представляют со¬
бой микроскопические царапины, так и в случае, если они являют¬
ся видимыми трещинами. При этом механическая обработка
стекла после кислотной полировки для устранения таких пороков
значительно ухудшила бы экономичность всего процесса полиров¬
ки, так что необходимо предотвращать какое бы то ни было по¬
вреждение поверхности.Перед началом химической полировки необходимо проверить
все предшествующие ей технологические операции и устранить
возможность повреждения изделий у отжигательных печей и при
дальнейшей транспортировке, применяя в случае необходимости
прокладочный материал. Часто поверхность изделий портится в
шлифовочном цехе тем, что к рукам шлифовальщиков пристает
карборундовая пыль, вызывающая царапины на изделиях. Это
можно предотвратить повышением тщательности в работе, усиле¬
нием подачи води на руки рабочим. Для уменьшения числа поро¬
ков на поверхности изделий предлагалось защищать каждое изде¬
лие в отдельности резинатом алюминия [27]. Высокие требования
к качеству поверхности стекла перед его погружением в кислот¬
ную ванну предъявляются также во время полировки свинцового
хрусталя при высокой концентрации фтористоводородной кислоты
в ванне.Материалы для изготовления корзин, ванн и прокладок. Эти
материалы являются существенной статьей затрат на химическую
полировку стекла. Поэтому необходимо выбирать такие материа¬
лы, чтобы затраты были как можно меньше.Ассортимент изделий, их форма, толщина стенки и качество
рельефной поверхности. При одном и том же составе стекла на
практике обнаруживается зависимость результатов химической
полиронки от вида обрабатываемых изделий, а именно от их фор¬
мы, толщины стенки и качества рельефной поверхности. На тон¬
костенных изделиях (рюмках и бокалах) особенно проявляются
все пороки, образующиеся при неблагоприятных условиях кислот¬
ной полировки: рябь на поверхности, вызываемая воздействием
газообразного фтористого водорода, пятна на краях изделий в
местах их соприкосновения с корзиной и другие дефекты. Изделия,
имеющие закрытую форму, полируются хуже: возникают затруд¬
нения с выливанием полировального или полоскательного раство¬66
ра из них, а также в связи с попаданием пузырьков воздуха в
изделия при их погружении в полировальную ванну. Эти затруд¬
нения можно устранять путем надлежащего наклонения корзин
как при выливании растворов из изделий, так и при погружении
корзин в ванну. Некоторые изделия, например бутылки, следует
перед полировкой наполнять водой и закупоривать пробкой.Недостаточно тщательно отшлифованные плоскости, ввиду
большей глубины неровностей, полируются трудно.На экономическую эффективность химической полировки влия¬
ют также следующие факторы: танцина слоя стекла, которую не¬
обходимо снять; качество поверхности стекла после полировкп;
продолжительность полировки и затраты на нее.Приготовление ванны для химической
полировки стеклаПри приготовлении полировальной ванны необходимо соблю¬
дать правила техники безопасности, касающиеся работы с кисло¬
тами: рабочие должны иметь все требующиеся для этого средства
и работать как можно осторожнее. Вытяжная вентиляция для уда¬
ления вредных паров должна работать бесперебойно.Прежде всего в ванну наливают серную кислоту концентраци¬
ей от 94 до 96%. Затем к серной кислоте приливают необходимое
количество фтористоводородной кислоты концентрацией от 73 до
75%. Ввиду того что фтористоводородная кислота содержит не¬
большое количество боды, Danila перегревается незначительно.
Наконец, к смеси серной и фтористоводородной кислот приливают
нужное количество холодной воды. Вследствие разбавления серной
кислоїы выделяется большое количество тепла гидратации. ВаннаТаблица 9Состав и приготовление полировальной вант(количество киелгг и воды на 100 л вашім)Состав гамныОбъемные колнчсстгаСодержание HtSO«Содержание HF93% HjSO.73% HF.Неде.%(масс.)г/л%(масс.)г/лллл681592882.273.1І0.Г715.9268159210103,673,113,713,263967882.267.810,9721,236396710ЮЗ. 667,813,718.556817661.360,38.2331,47Г>68179D2.860,312.3227,385681711114,360,315.0524.G556817И147.06С.З19,220,5507(0* і1 71,853.89.636,65070011 1І Н4.353,815,820,4М)23040 11 511.021.1554,723,867
перегревается и бурлит, а потому следует соблюдать наибольшую
осторожность. Несмотря на то, что при этом (в отличие от обыч¬
ных правил работы с кислотами) к кислотной ванне приливают
воду, а не наоборот, достаточная осторожность обеспечивает пол¬
ную безопасность работы.Необходимо следить за тем, чтобы температура раствора не
превысила ту допустимую температуру, которую выдерживает ма¬
териал самой ванны.Затем ванну охлаждают до температуры, требующейся для
кислотной полировки, причем в свежеприготовленной ванне не
следует полировать изделия раньше чем через 2 ч. Еще лучше
дать свежей ванне простоять до следующего дня и растворить в
ней необходимое количество битого стекла для обеспечения нор¬
мальных условий киспотной полировки стекла при данном содер¬
жании фтористоводородной кислоты в ванне.Состав и приготовление полировальной ванны приведены в
табл. 9.Подготовка изделий и укладка их в корзиныПеред химической полировкой изделий необходимо удалить с
них все загрязнения, не растворимые в кислотной ванне (разме¬
точную краску, скопления грязи и т. п.).Изделия устанавливают в корзины прямо, причем тонкостен¬
ные и толстостенные изделия размещаются отдельно.Тонкостенные изделия (рюмки, стаканы) укладываются в кор¬
зины, обеспечивающие наименьшее соприкосновение с изделиями.
Именно в местах соприкосновения с корзиной на этих изделиях
чаще всего образуются пороки. Корзины должны быть удобны для
легкого поворачивания изделии, чтобы на их поверхности и у кра¬
ев не образовывались следы от местного воздействия кислоты.
Пятна могут образовываться также вследствие длительного воз¬
действия капель кислоты при переносе изделий из полировальной
вампы в полоскательную.Рюмки обычно подвешивают за донышки, а стаканы заклады¬
вают в специальные корзины. Изделия устанавливают так, чтобы
при перемещении корзины они не могли выпадать из своих мест.Толстостенные изделия укладывают в корзины таким образом,
чтобы при переносе корзины из полировальной ванны в полоска¬
тельную, н наоборот, из изделий мог вытечь весь кислотный или
полоскательный раствор при наклонении корзины. Изделия пере¬
кладывают прокладками, предотвращающими их смещение и по¬
вреждение от ударов. Прокладки устраняют также возможность
соприкосновения изделий друг с другом и образования вследствие
этого пороков на их поверхности. Бутылки и подобные нм изделия
перед полировкой наполняют водой и закупоривают резиновой
пробкой.Плоские изделия (подносы, тарелки) укладывают в корзины с
разделительными сетками, которые предотвращают и смещение68
изделий, так что никакого дополнительного прокладывания не
требуется.Чтобы изделия не трескались под действием напряжений, об¬
разующихся при повышенной температуре (в частности, в случае
неудовлетворительного отжига, в особенности склеенных предме¬
тов, подсвечников и т. д.), их подогревают до температуры, соот¬
ветствующей полировальной ванне.Процесс кислотной полировкиПосле переноса из подогревательной ванны в полоскательную
изделия выдерживают в корзинах I—2 мин для того, чтобы их
температура выравнялась. Затем с помощью подъемного устрой¬
ства их погружают в полировальную ванну.Первое погружение в полировальную ванну должно быть крат¬
ковременным; на поверхности изделий при этом образуется сильно
пристающий к ней слой солей, а из алмазных шлифов вымывается
грязь, оставшаяся в них после шлифовки. Полировалыцик пере¬
носит изделия в полоскательную ванну, как только на них обра¬
зуется белая пленка соли. В полировальной ванне рабочнй-поли-
ровальщик или специальное механическое устройство перемещает
корзину в вертикальном направлении таким образом, чтобы кисло¬
та омывала поверхность стекла и смывала с нее соли. Обеспечи¬
вая частичное смывание солей, перемещение кислоты повышает
эффективность панировки.Продолжительность погружения выбирают в зависимости от
температуры и концентрации ванны, а также в зависимости от то¬
го, какое стекло панируют. Шлифованный хрусталь опускают в
ванну на непродолжительное время, особенно если поверхность
шлифов вовсе не полировалась. Именно на поверхности таких
шлифов образуется особенно сильно пристающий слой солей. Для
прессованного стекла первое погружение может быть более про¬
должительным, так как поверхность таких изделий относительно
гладкая и на ней осаждается меньше солей. При механизирован¬
ной полировке с точно установленными параметрами перемещения
в ванне необходимо выбирать такую оптимальную продолжитель¬
ность погружения, которая обеспечивает наиболее эффективную
панировку. Эта оптимальная продолжительность полировки зави¬
сит от частоты и скорости перемещения изделия в ванне, а также
от качества поверхности и вида изделия.Регенерация ванныВ ходе кислотной полировки концентрация кислот в ванне па¬
дает. На изменение концентрации ванн влияют следующие фак-
торы:разбавление полировальной ванны водой из полоскательной
ванны. При ополаскивании в серной кислоте его влияние исклю¬
чается;69
перенос материала полировальной ванны в полоскательную.
Чтобы перед регенерацией не сливать часть раствора, целесооб¬
разнее переносить из полировальной ванны в полоскательную
больше раствора, чем из полоскательной ванны в полировальную.
Желательна также более высокая температура полоскательной
ванны. При ополаскивании изделий в серной кислоте повышается
содержание фтористоводородной кислоты в полоскательной ванне,
а поэтому необходимо проверять состав последней, чтобы процесс
кислотной полировки не продолжался и в ней;улетучивание фтористого водорода и фторида кремния в газо¬
образном состоянии;снижение концентрации серной кислоты и фтористоводородной
кислоты в результате образования солей.Целью регенерации ванны является поддерживание заданной
ее концентрации, определяемой верхним пределом допускаемого
интервала концентрации.Ванну регенерируют путем добавления концентрированной сер¬
ной кислоты и концентрированной фтористоводородной кислоты.
При ручной дозировке кислот ванну регенерируют обычно перед
началом смены, а затем еще один или два раза в течение смены.При механизированной дозировке кислот обеспечиваются бо¬
лее короткие интервалы времени между операциями регенерации.
Последнюю производят по точно установленному режиму. При
дозировке кислот с помощью анализатора концентрация ванны
поддерживается непрерывно. От соотношения кислот при регене¬
рации ванны зависит ее состав, отсюда — и качество полировки,
а также расход кислот. При химической полировке за время меж¬
ду двумя регенерациями из ванны улетучивается около 30—36%
HF, а ванна разбавляется на 10—15% в течение 2—3 ч.На рис. 21 представлена зависимость отношения массы и объе¬
ма серной кислоты к фтористоводородной от разбавления ванны
в результате улетучивания HF.Как видно из рис. 21, отношение количества серной кислоты
к количеству фтористоводородной кислоты при приведенных выше
изменениях концентрации должно быть в пределах от 2:1 до
2,4:1 или же в пределах объемного отношения от 1,33:1 до
1,6: 1. При небольшом промежутке времени между регенерациями
разбавление ванны, а также улетучивание HF, бывает меньше, и
поэтому соотношение между кислотами существенно не изменяет¬
ся. Однако на практике необходимо считаться с более сильным
разбавлением, и поэтому для регенерации применяют соотношение
H2S04 и HF 3: 1 или 4:1. Несоблюдение отношения между коли¬
чеством кислот, переносимых в полоскательную воду, и количест¬
вом воды, переносимой в полировальную ванну, а также другие
факторы могут оказывать влияние на улетучивание фтористого
водорода и разбавление ванны и тем самым на отношение между
количествами кислот при регенерации. Однако кислотная полиров¬
ка может осуществляться, несмотря на колебания состава ванны,
так как кислотная ванна способна полировать стекла в широком70
SbHF 		2SVfг шРазбаблемие смеси кислот водой, %
аРнс. 21. Кривые зависимости отношения массы (а) и объема (б) серной кислоты к фтористоводо¬
родной для регенерации раствора при различном разбавлении смеси водой из полоскательной
ванны и при потере HF испарением в количестве 5.10,15,25 и 35%. Отношение HjSO<: HF вычис¬
лено для ванны состава 52% (масс.) H*S04 н 12% (масс.) HF. Для регенерации ванны при¬
менялось серная кислота концентрацией 92—94% и фтористоводородная кислота концентрацией
72—75%
интервале концентраций кислот. С экономической точки зрения
следует учитывать, что при повышении отношения H2SO4: HF уве¬
личивается расход фтористоводородной кислоты. Повышение этого
отношения вследствие уменьшения содержания фтористоводо¬
родной кислоты в ванне приводит к замедлению процесса поли¬
ровки, что вызывает увеличение потерь HF в результате его уле¬
тучивания.Наоборот, при регенерации с меньшим отношением серной ки¬
слоты и фтористоводородной кислоты повышается содержание
фтористоводородной кислоты в ванне и начинается протравление
поверхности изделии, особенно вследствие повышения количества
газообразного фтористого водорода.Оправдавший себя режим периодической регенерации заклю¬
чается в том, что ее производят не реже трех раз в смену. При
этом добавляемое количество кислот п отношение между ними вы¬
бирается в зависимости от установленного наиболее благоприят¬
ного химического состава полировальной ванны.Количество кислот, которые необходимо добавлять для реге¬
нерации ванны, зависит также от частоты регенерации н интенсив¬
ности использования кислотной пол провальной ванны (отношения
между ее объемом и количеством полируемого в ней стекла). Если
в качестве полоскательной ванны применяют воду, то целесооб¬
разно регенерировать полировальную ванну серной кислотой кон¬
центрацией 92—94% и фтористоводородной кислотой концентра¬
цией 72—75% в требующихся количествах при отношении
H2S04:HF от 2:1 до 4:1. Если же ополаскивание производится
в серной кислоте концентрацией 62—68%, то полировальную ван¬
ну регенерируют добавлением концентрированной серной кислоты
концентрацией 92—94% в нужном количестве к полоскательной
ванне. В полировальную ванну при этом добавляют концентриро¬
ванную фтористоводородную кислоту (72—75%) в требующемся
количестве. В случае необходимости можно добавлять в полиро¬
вальную ванну также серную кислоту из полоскательной ванны.
Оправдало себя периодическое добавление в полировальную ван¬
ну после нескольких смен работы также н концентрированной сер¬
ной кислоты с таким расчетом, чтобы состав панны поддерживался
в заданных пределах (см. табл. 9).Пороки химической полировки стеклеПороки, образующиеся на поверхности стекла при неблаго¬
приятных условиях химической полировки, приводятся в табл. 10.Необходимые мероприятия перед началом и концом сменыПеред началом смены производят регенерацию ванны. Если
пол провальна я ванна не полна, то при этом не отливают кислот¬
ную смесь (светлый раствор на поверхности ванны образуется в
результате осаждения солей из ванны). Если же ванна полна, то72
Таблица 10Пороки химической полировки стеклаПорокПричина порокаМеры устраненияНедополированность по¬
верхности (слабо блес¬
тящая поверхность)Недостаточная продолжи¬
тельность полировки
Низкая температура
Неправильній состав ван¬
ныПропериіь температуру и со¬
став ванны ; изменить и в
случае необходимости уве¬
личить продолжительность
полировкиПерекодировка (округле¬
ние граней)Чрезмерная продолжитель¬
ность полировки
Высокая температура
Высокое содержание H*SO*Проверить температуру и со¬
став ванны; сократить про¬
должительность полировкиРазмыв алмазных шлифов
(особенно на тонкостен¬
ных юдслиях)Стенание кислоты с алмаз¬
ных граней при переносе
изделий в полоскатель¬
ную ванну, образование
капель кислотыВращение изделий, сокраще¬
ние продолжительности их
переноса в полоскательную
ванну, снижение концентра¬
ции HF в полировальной
ваннеМестное протравление
стекла (неровность или
шероховатость поверх¬
ности)Островки солей
Нерастворимые материалы
на поверхности стеклаСоблюдение технологтеских
правил полировки, улучше¬
ние ополаскивания
Удаление с поверхности стек¬
ла нерастворимых веществ
перед полировкой«Мороз» на поверхности
стекла (протравление,
подобное узорам мороза
на оконных стеклах)Чрезмерная продолжи гель-
ность одного погруже¬
ния, неравномерное смы¬
вание солей, неравномер¬
ное действие HF на по¬
верхность стеклаСокращение продолжительно¬
сти погружения
Обеспечение равномерного
смывания солей с поверх¬
ности стеклаРябь на поверхности стек¬
ла (коррозия поверхно¬
сти газообразным фтори¬
стым водородом), нако¬
ли или так называемая
кожаная поверхностьСлишком высокая концент¬
рация H*SOi (мало воды
в ванне)Слишком высокая темпе¬
ратураРазбавление ванны водой
Снижение температуры ванныПлохая смываемостъ солей
с поверхности изделийНедостаточная концентра¬
ция HjSOi в полиро¬
вальной ваше, низкая
температура, высокое
содержание сульфата
кальция в полоскатель¬
ной ваїліеПовышение концентрации
HgSOt, повышение темпера¬
туры, смена полоскательной
ваши, изменение состава
стекла, удаление извести73
Продолжение табл. 10ПорокПричнна порокаMefW устраненияМатовый налет на поверх¬
ности стеклаВпитывание деревом или
другим упаковочным ма¬
териалом паров HF
Длительное хранение в по¬
мещении полировального
цехаХранение вблизи склада
кислот
Химическая неустойчи¬
вость стеклаЗапрещение применения вред¬
ных материалов, соприка¬
сающихся со стеклом
Улучшение условий хранения
на складах
Изменение состава стеклаиз нее отливают раствор в свинцовый сосуд и снова возвращают
его в полировальную ванну по мере надобности. Полировальную,
полоскательную и подогревательную ванны необходимо нагревать
до необходимой температуры.После окончания смены из полировальной ванны удаляют соли,
осевшие на ее дне: нерастворимые сульфаты, фториды и кремне-
фториды. Соли переносят в воду. Если ополаскивание производит¬
ся серной кислотой, то удаляют соли также из полоскательной
ванны. Соли вместе с водой сливают в ямы для нейтрализации.Охрана труда и техника безопасности при полировке стеклаВвиду чрезвычайно большой опасности работы с кислотами
необходимо при полировке стекла соблюдать все правила охраны
труда и техники безопасности. Серная кислота при соприкоснове¬
нии с кожей вызывает ожог и острую боль уже через очень непро¬
должительное время. Кислоту необходимо немедленно смывать
струей воды. Фтористоводородная кислота или ее пары вызывают
боль после более продолжительного воздействия на кожу. Вслед¬
ствие этого ее действие более опасно. Чем выше концентрация ки¬
слоты, тем скорее проявляется ожог.Кроме того, пары кислоты могут поражать органы дыхания.
Максимальная допускаемая концентрация фтористоводородной
кислоты в воздухе 0,002 мг/л.Вентиляционные устройства должны обеспечивать надежный
отсос паров фтористоводородной кислоты из полировального цеха,
чтобы копцетрация паров его в воздухе была ниже предельно до¬
пустимой. За пределами завода, по санитарным предписаниям, со¬
держание фтористого водорода в воздухе не должно превышать0,01 мг/м3 воздуха.* Для этого необходимо на заводах предусмат¬
ривать установки для поглощения паров фтористого водорода.*	По действующим в СССР «Санитарным нормам проектирования промыш¬
ленных предприятий» СН 245—71 концентрация газообразного фтористого нодо-Sona в воздухе населенных пунктов не должна превышать в среднем за суткн
,005 мг/м3, а в отдельные моменты — 0.02 мг/ма. (Прим. научи, редактора.)74
При работе с кислотами полировалыцики должны защищать
лицо щитком из органического стекла, надевать длинные резино¬
вые перчатки, резиновые сапоги и передник и кислотостойкую
одежду.Пораженное место немедленно обмывают струей воды или
лучше нейтрализующим раствором (раствором кислого карбоната
натрия). Этот раствор должен быть в полировальном цехе всегда
под рукой. При попадании брызг кислоты в глаза немедленно
промыть глаза струей воды. После ополаскивания водой на пора¬
женную кожу немедленно наносят нейтрализующее средство ПЭПА
(полиэтиленполиамин или 2%-ный раствор диэтилентриамина в
70%-ном спирте). Этот раствор должен быть также в цехе под ру¬
кой. Нейтрализующие средства надо применять и при, казалось
бы, самом незначительном поражении, так как действие фтористо¬
водородной кислоты проявляется по истечении некоторого време¬
ни. Компрессы на пораженном месте сменяют не раньше чем че¬
рез 10 мин и не позже чем через 2 ч. При сильных ожогах пост¬
радавшего немедленно отправляют в больницу.5.	ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО МАТИРОВАНИЯ СТЕКЛАВ главе I были рассмотрены основные физико-химические про¬
цессы, происходящие при химическом матировании стекла.Важнейшими факторами, влияющими на результаты химичес¬
кого матирования, являются: концентрация матирующих стекло
солей в растворе или пасте, температура, вид применяемых для
матирования солей, химический состав стекла, а также применение
добавок, влияющих на вязкость употребляемых для матирования
материалов.В настоящем разделе рассматриваются правила, которых сле¬
дует придерживаться при различных способах химического мати¬
рования стекла. Стекло матируют фтористоводородной кислотой
и ее солями. В зависимости от способа нанесения солей на поверх¬
ность стекла приготовляют растворы матировочных солей различ¬
ной вязкости (от жидких до пастообразных), а иногда производят
матирование парами HF.Наносимые путем матирования узоры переносят на поверхность
стекла различными репродукционными способами, например штем¬
пелеванием или письмом, с помощью пантографской или гильо-
ширной техники и путем декорирования поверхности защитными
покрытиями.Матирование пастойЭтот способ матирования применяется преимущественно в про¬
изводстве бытового стекла как вспомогательный, в дополнение к
технике матирования, гравировки и травления.Главным компонентом матировочных паст является кислый
фторид аммония или калия. Пасты приготовляют следующим об¬75
разом. К тонкопротертому фториду добавляют воду и загустители
в таком количестве, чтобы паста хорошо наносилась на поверх¬
ность стекла. От способа приготовления пасты в основном зависит
успех матирования.Прежде всего необходимо тщательно растереть соль, так как
крупные ее кристаллы могут образовывать па поверхности стекла
сильно заметные пятна и препятствовать равномерному нанесению
пасты. Поэтому соль сначала размалывают в шаровой мельнице
в течение 16—24 ч, затем перетирают ее на листах стекла. Соль,
тонкорастертую на листе стекла, смешивают с водой и с добавка¬
ми (сульфатом бария, мелассой, крахмалом, декстрином, глиной)
и тщательно перемешивают. Вполне удовлетворительную пасту та¬
ким путем получают за 30 мин. Консистенция пасты должна быть
такой, чтобы она сама не растекалась. Пасту хранят в закрываю¬
щихся сосудах из пластмассы.Пасту наносят живописной кистью слоем меньше 0,5 мм и не
больше 1 мм, хотя еще большая толщина слоя не вредит. После
нанесения пасту выдерживают на поверхности изделий 5—10 мин,
а если она старая, то до 15 мин. Пасту смывают горячей водой
или стирают резиновым шпателем и возвращают ее в сосуд для
хранения. Однако стертая таким образом паста действует слабо.
Затем матированную поверхность обмывают в горячей воде (60° С)
с помощью щетки или тряпки. Действие кислого фторида аммония
в матировочной пасте несколько отличается от действия матиро-
вочной ванны. Матированная поверхность получается более тонко¬
зернистой, и эффект матирования можно изменять лишь в более
узких пределах. Кислый фторид калия дает еще более тонкозер¬
нистую матированную поверхность и действует значительно мед¬
леннее; поэтому его, как правило, не применяют. Процесс матиро¬
вания можно ускорить путем добавления свободной фтористоводо¬
родной кислоты; однако она выделяет пары в окружающую атмо¬
сферу, ухудшая тем самым условия труда. Поэтому добавлять ее
не рекомендуется.Пз числа загустителей для паст лучше всего оправдал себя
сульфат бария, отличающийся высокой дисперсностью и не даю¬
щий комочков. Хорошие результаты получаются и при применении
декстрина.Пасты необходимо наносить очень быстро, чтобы на поверхно¬
сти изделий не образовывались пятна и чтобы не получалось резко
очерченных границ между местами, на которые паста нанесена в
разное время.Поверхность стекла перед нанесением пасты хорошо очищают
в очистительном растворе; в качестве такого раствора можно при¬
менять раствор соды или сильно разбавленную фтористоводород¬
ную кислоту. На поверхности стекла не должно быть жирных пя¬
тен.Кистью целесообразно наносить пасту на небольшие поверхно¬
сти, например для заполнения узоров, полученных гравировкой.
Изделия с большими поверхностями можно погружать в пасту. Во76
избежание потерь пасты ее необходимо затем стирать с таких из¬
делий резиновым шпателем и только после этого обмывать горячей
водой. Однако способ погружения изделий в пасту не нашел ши¬
рокого применения; более удобно матировать изделия в ванне.Техника нанесения пасты кистью требует высокой квалифнка-
ции рабочих, так как от их умения зависят результаты матирова¬
ния.Пасты для не очень грубого матирования рекомендуется приго¬
товлять по следующему рецепту: 30 масс. ч. NH4F-HF, 15 масс. ч.
BaS04, 15 масс, ч НгО и 5 масс, ч декстрина.Матирование в раствореЭтот способ матирования широко применяется на заводах, вы¬
рабатывающих осветительное и листовое стекло. Раньше его ис¬
пользовали и в производстве бытового стекла.В отличие от матирования пастами, когда матирующий компо¬
нент находится в перенасыщенном растворе, в ваннах он содер¬
жится в значительно меньшей концентрации. Это позволяет регу¬
лировать процесс матирования в довольно широких пределах.
Получаются матированные поверхности различной структуры, на¬
чиная от приближающейся к эффекту «мороза» и кончая «шелко¬
вистой»; можно матировать большое число изделий совместно и
притом как снаружи, так и внутри; качество изделий обычно луч¬
ше, чем при применении пасты.Таблица 11Матировочные ванны, дающие грубо матированную
поверхность стеклаіts*к&Содержу не компонентов, масс. ч.ПримечаниеаI«Г*Евїїн,оHF(70%)KFNH.F(NH«)tSO,н^о.(!>«%>11421100401002|42|——10010203!4?!303—5055Действует быстро4ИЗ502—3543» медленно5|43|525» очень
быстро, матирует
грубо6|441525———71441500,5-5—50510Без HF матирует
белес*8|441202	5_	9|45|1004100*			К! if;10(45J1001-10—1001020• После издержки в течение 4- 5 ч оО вдниы смеишпнют.77
Таблица 12* После выдержка в течение 4—5 ч обе ванны смешивают.•* Начало применения после 24 ч выдержки.Таблица 13Матировочные ванны, дающие на стекле шелковистую матовую поверхность11Содержание комхл, масс, чсі*-1іи5я.Ь *8-Ет§■Примечание1|1ОD.Сьа%61Ли8с£*5иXX**Zи?XXa SнН1[4511005024825245110083.5—40————5—345)100—25*——1425———•KHF,445110010—2————1520545]100—10*———1—540—60•KHF,642]100—8————1——74411004025843]40	10——510———943]80—20__1010———1044]10010140-60Для матирования
осветительного
стекла* После выдержки в течение 4—5 ч обе ванны смешивают.Технология матирования при этом очень проста. Матировочную
ванну приготовляют следующим образом. Растворяют кислый фто¬
рид аммония или калия и другие компоненты в растворе фторис¬
товодородной кислоты. Составы таких ванн, рекомендуемые в
литературе, приводятся в табл. 11, 12 и 13. Приготовленную ванну
выдерживают 24 ч. После длительного использования ванну реге¬
нерируют путем добавления фтористоводородной кислоты и кар¬
боната калия или аммиака. Для очистки поверхности изделий на78
некоторых заводах применяют ванну для предварительной обра¬
ботки, которая состоит в основном из одного только водного рас¬
твора фтористоводородной кислоты. Кроме очистительного действия
фтористоводородной кислоты, при этом имеет значение также дру¬
гой эффект — образование гелевидной пленки, которая совершен¬
но необходима, например, при матировании калиевыми солями.
При всех операциях с изделиями в ваннах для предварительной
обработки и самого матирования необходимо предотвращать лю¬
бые повреждения этого слоя, чтобы не произошло порчи изделий
вследствие неравномерного матирования. Температура матировоч-
ной ванны должна быть около 20 С.Операции матирования производятся следующим образом. Очи¬
щенные изделия погружают в корзинах на 5—10 мин в ванну для
предварительной обработки, а затем переносят их на 5—10 мин в
ванну для самого матирования. Если ванна содержит ноны аммо¬
ния, то ванна для предварительной обработки иногда не применя¬
ется. Если получающееся матированное стекло рассеивает свет
чрезмерно, то для ослабления этого эффекта применяют ванну с
фтористоводородной кислотой.После матирования изделия тщательно обмывают в теплой во¬
де, чтобы на поверхности не оставалось никаких остатков продук¬
тов реакции; после высыхания изделия удалять их очень трудно.Для матирования следует отбирать изделия без свили, пузырь¬
ков и других пороков; после матирования эти пороки проявляются
сильнее, что может привести к порче изделий.Для изготовления светорассеивающего листового стекла техно¬
логия выбирается в зависимости от размеров листов и желатель¬
ного эффекта матирования. Небольшие листы стекла можно по¬
гружать в матыровочную ванну или натирать матнровочнымн
пастами.При матировке больших листов выбор способа обработки зави¬
сит от того, должны ли матироваться обе стороны листов или
только одна их сторона. При двустороннем матировании листы
стекла можно погружать так же, как и листы небольших разме¬
ров.Листы стекла, края которых не должны матироваться, обраба¬
тывают следующим образом. Сначала приготовляет восковой со¬
став для покрытия краев, состоящий, например из 20 масс. ч.
желтого воска, 8 масс. ч. говяжьего сала и 20 масс. ч. канифоли
[43] или 25 масс. ч. пчелиного воска, 20 масс. ч. канифоли, 10 масс,
ч. скипидара и 5—10 масс. ч. асфальтового лака [46].Указанные материалы расплавляют, перемешивают, и смесь
выливают в холодную воду. Охладившуюся смесь раскатывают и
наносят на стекло таким образом, чтобы она хорошо держалась
на нем. При этом из восковой смеси приготовляют ленты толщи¬
ной от I до 2 см, которые приклеиваются к краям стекла. В обра¬
зовавшееся после этого углубление наливают очистительный рас¬
твор, содержащий не более 5% HF, и дают ему действовать па
стекло 10 мин. Затем раствор сливают и вместо него наливают ма-79
тировочпую ванну, которой дают действовать так, как уже было
указано выше.Листы стекла, которые матируются полностью, кладут на под¬
кладку, размеры которой несколько больше размеров листа стек¬
ла. Восковая рамка при этом накладывается па рамку вокруг
стекла таким образом, чтобы она упиралась в торцы листа стекла,
так что вся поверхность последнего остается открытой. Дальше
матирование производят так же, как было указано выше.Колбочки для ламп накаливания матируют только внутри, в то
время как осветительное стекло матируют с обеих сторон. Наибо¬
лее распространенным способом обработки является при этом при¬
менение матировочных ванн.Для обработки бытового стекла (сортовой посуды) химическое
матирование применяют как самостоятельно, так и в комбинациях
с другими способами декорирования: гравировкой, живописью,
травлением или цветной протравой. Раньше сортовую посуду ма¬
тировали как пастами, так и в ваннах, в настоящее время приме¬
няются только пасты, и то относительно редко. Причиной этого
является мода, которая в отличие от обработки листового, техни¬
ческого и осветительного стекла в основном определяет выбор той
или иной техники обработки посуды.Матирование в ванне все же изредка применяют для декори¬
рования ваз, кувшинов и раскрашенных блюд и салатниц.Для получения различного рода матированных поверхностей на
обычных натрийкалиевых и свинцовых стеклах типа хрусталя при
обработке в ванне можно руководствоваться следующими рецеп¬
тами.Грубое магировиние. Такое матирование получается в ваннах,
главной составной частью которых являются кислый фторид ам¬
мония и фтористоводородная кислота, причем ванны для предва¬
рительной обработки не применяются.Рекомендуемый состав ванны: 10 масс. ч. НаО, 10 масс. ч.
NH4F*HF и 4 масс. ч. HF (40%-ной).<гМорозное» Магировиние. Текстура поверхности стекла, напо¬
минающая узоры мороза на окнах, получается при применении
ванны для предварительной обработки.При этом рекомендуются следующие составы ванн: ванна для
предварительной обработки — 10 масс. ч. НгО и 1 масс. ч. HF
(40%-ной); матировочная ванна — 10 масс. ч. NH4F-HF, 10 масс,ч.	НгО и 4 масс. ч. HF (40%-ной).Тонкое матирование. Тонкозернистая матированная поверх¬
ность получается в матировочной ванне, главной составной частью
которой является кислый фторид калия, образующийся при реак¬
ции фтористоводородной кислоты с поташом. Такие ванны дают
лучшие результаты, чем непосредственное применение кислого
фторида калия.Для такого способа матирования рекомендуют ванны следую¬
щих составов: ванна для предварительной обработки — 10 масс. ч.
Н20 и 1 масс. ч. HF (40%-ной); матировочная ванна — 6 масс. ч.80
Н20, 2 масс. ч. HF (40%-пой) и 3 масс. ч. KjC03 l/2 HjO (полу-
гидрат).а Шелковистое» матирование. Шелковистость матированной по¬
верхности стекла обеспечивается при применении матировочной
чаниы, содержащей кислый фторид калия и свободную фтористо
водородную кислоту.Рекомендуемые составы ванны: ванна для предварительной об¬
работки — 10 масс. ч. НгО и 1 масс. ч. HF (40%-ной); матировоч¬
ная ванна — 100 масс. ч. Н20, 16 масс. ч. HF (40%-ной), 16 масс,
ч. К2СОз-1/2 Н20 (полугидрат), 3 масс. ч. СН3СООН (ледяной),I	масс. ч. H2S04 (98%-нон), 2 масс. ч. HN03 (65%-ной) и 2 масс,
ч. NH3 (25%-ного).В настоящее время матирование стекла обычно донслияется
живописной раскраской или гравировкой (орнаментами различных
мотивов).Раньше применилась техника обработки, основанная на соче¬
тании матирования с золочением; при этом органический раствор
золота использовался одновременно в качестве защитного лака.
После матирования изделия обжигали. В настоящее время этот
способ декорирования стекла не применяется.Матирование в сочетании с травлением производится следую
щнм образом. Вытравленный орнамент затирают специальным
лаком, составляемым, например, из 2,5 кг тонкомолотого древес¬
ного угля, 1,5 кг полужидкого мыла. 0.5 кг графитового порошк*:
и 3 кг волы.Этот состав тщательно перемешивают, а затем наносят на из¬
делия тряпкой. После высушивания избыток лака стирают, так
что закрытыми нм остаются только линии и контуры протравлен¬
ного орнамента. Приготовленную таким образом поверхность по¬
крывают затем с помощью кисти матнровочной пастой.Очень интересные декоративные эффекты, называемые тене¬
вым матированием, получают комбинированием техники матиро¬
вания с химической полировкой стекла.Матирование парами фтористоводородной кислотыДействием газообразного фтористого водорода HF в присутст¬
вии водяного пара иногда пользуются для матирования листов
стекла и других стеклянных изделий. Однако этот способ мало
распространен.Изделие, предназначенное для матирования, помещают п за¬
крытую камеру, наполненную парами HF, образующимися в ре¬
зультате реакции порошка плавикового шпата с серной кислотой
или при взаимодействии концентрированных кислот — фтористо¬
водородной и серной. По истечении определенного времени отра¬
ботавшие пары фтористоводородной кислоты отсасывают, а выну¬
тое из камеры изделие ополаскивают горячей водой. Однако при
применении этого способа трудно регулировать степень матирова¬
ния и качество поверхности стекла.81
Матирование печатью и письмомПри нанесении водного раствора, состоящего из фторида ам¬
мония, фтористоводородной кислоты и глицерина, пером, кистью
или штемпелем па чистую поверхность стекла за 10—15 мин момь,
но получать на изделиях различные метки, надписи и узоры.Одним из главных условий получения удовлетворительных ре¬
зультатов матирования такими «чернилами» является полное обез¬
жиривание поверхности изделий. Нели VIи требование не соблкх
дается, то получаются прерывистые линии, а следовательно, :,И
нечеткий рисунок. Чернила должны иметь такую вязкость, чтобы
они не растекались на стекле и хорошо прилипали к нему. Это
обеспечивается добавлением глицерина, который снижает упру¬
гость паров фтористоводородной кислоты и такой степени, что она
не портит соседнюю с линиями чистую поверхность стекла.Практически для матирования натрникалневых стекол реко¬
мендуется применять чернила, приготовляемые из 8 масс. ч. кис¬
лого фторида аммония, 10 масс. ч. 40%-ной HF, 23 масс. ч.
BaS04 и б масс. ч. глицерина.Для матирования свинцовых стекол применяют чернила, при¬
готовляемые из 15 г кислого фторида аммония, 8 мл 707о-ной HF,2	мл дистиллированной воды, 6 г BaS04 и 10 капель глицерина.
Тонкие и четкие матированные линии получаются за 10 —20 с.Пантографская и гильоширная
репродукционная техникаДля массовою переноса и размножения увеличенных или
уменьшенных узоров одновременно на некоторое число изделии
применяют пантографы или гильошириые машины. Работа на пан
тографе очень несложна. Рабочий ведет рукой плечо пантографа
по дорожкам, прорезанным в направляющем трафарете, который
изготовляется обычно из стального, цинкового или латунного лис¬
та, а иногда наносят узор прямо на бумаге. Для ускорения ориен¬
тации нанесенные дорожки затирают белым порошком, иапргі
мер мукой или крахмалом. Перемещение плеча пантографа пере¬
дается рычажным механизмом на изделия, к которым нажатием
педали прижимают гравировочные иглы. Поверхность изделий пе¬
ред этим покрывается восковым слоем, в котором острия игл про
резают рисунок. Затем изделия погружают в травильную ванну,
в которой вдоль прорезанных линий стекло протравляют, так что
получается долговечный рисунок. Остающийся после этого на из¬
делиях восковой слой смывают горячей водой.Столь же просто работают и гильошириые машины. На них
декорируют изделия с ножкой и подобные им предметы, имеющие
такую форму, чтобы они не образовывали своей стенкой с почти
горизонтальными иглами угол, чрезмерно отличающийся от 90°.«2
Покрытия для защиты поверхности стекла при матировании
и травленииДля ограничения действия травильных и матировочных ванн
«а определенные места поверхности изделий наносят защитные
покрытияОни состоят ili органических материалов, которые должны
Хорошо наноситься на стекло и противостоять действию фторидов
п фтористоводородной кислоты. Кроме целого ряда обычных орга¬
нических материалов, для таких покрытий иногда применяют оло¬
вянную фольгу (станиоль) или пленочные пластики. Состав за¬
щитных лаков приведен р табл. 14. Свойства защитного лакаТаблица 14должны соответствовать применяемой технологии. Их выбор зави¬
сит, например, от температуры обработки и от того, производится
ли она в ванне, с помощью пасты или каким-нибудь другим спо¬
собом.Лаки наносят кистью или путем погружения изделий в них.
С готовых изделий лак смывают горячей водой, а иногда и скипи¬
даром.Восковые лаки применяют обычно для матирования или трав¬
ления путем погружения, а асфальтовые лаки — при матировании83
настами. Асфальтовые лаки наносят без нагревания кистью, а вос¬
ковые лаки — путем погружения в расплавленную ванну. Защит¬
ные покрытия из станиоля или пленочных пластиков употребляют
при матировании листового стекла.Для защитных покрытий употребляют иногда и другие мате¬
риалы, например снимающийся нолнхлорпиниловый лак Л-57 н
ацетоновые краски. Однако эти материалы применяют обычно
только при матировании пастами.Охрана труда и техника безопасности при матировании стеклаПри матировании стекла необходимо соблюдать правила тех¬
ники безопасности. Правда, матирование — менее опасный про¬
цесс по сравнению с химической полировкой. Однако частые пора¬
жения и заболевания рабочих в матировочиых пехах, а также там,
где изделия декорируют матировочнымн пастами, свидетельствуют
о том, что работа в этих цехах более опасна, чем может казаться.Длительное воздействие паров фтористоводородной кислоты на
кожу даже при небольшой их концентрации вызывает трудно из¬
лечивающиеся кожные заболевания, а длительное их вдыхание
действует вредно на зубы и органы дихання.Рабочие, имеющие дело с фтористоводородной кислотой или
кислыми фторидами, подвергаются, кроме того, опасности ожо¬
гов, на месте которых образуются трудно заживающие раны. Эти
материалы,попав в глаза, могут привести к частичной или полной
потере зрения.Для обеспечения безопасности работы в матировочиых цехах
іиюбхпдимо выполнять следующие мероприятия.1.	При приготовлении матировочиых ванн пли наст надевать
резиновые перчатки и сапоги, пользоваться резиновыми передни¬
ками и защищать лицо прозрачным щитком. Работать разрешает¬
ся только в хорошо вентилируемом помещении. После работы
тщательно вымыть лицо и кожу в тех местах, где она могла прид¬
ти в соприкосновение с* фтористоводородной кислотой или ее
парами.2.	Матирование производят в хорошо вентилируемом помеще¬
нии и в спецодежде, упомянутой выше.3.	При работе с матировочнымн пастами защищают руки ре¬
зиновыми перчатками или слоем защитной мази. Испарения вы¬
деляющиеся у рабочего стола, необходимо отсасывать. После ра¬
боты тщательно вымыть лицо и руки и натереть их специальной
профилактической мазью.4.	Все сосуды с опасными материалами должны иметь бросаю¬
щиеся в глаза наклейки и храниться отдельно, чтобы их нельзя
было спутать с другими сосудами.При ожоге фтористоводородной кислотой пли кислыми фтори¬
дами тщательно промыть пораженное место раствором кислого
карбоната натрия или хотя бы в струе воды, или же обработать
специальным раствором, как было описано выше. При сильныхМ
поражениях необходима врачебная помощь. Основным правилом
техники безопасности должен быть, однако, образцовый порядок
в цехе, осторожное обращение с опасными материалами.6.	ОБЕСПЕЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ УСЛОВИЙ, ВЛИЯЮЩИХ
НА МАТИРОВАНИЕ И ПОЛИРОВКУ СТЕКЛАНа процессы химической полировки и матирования стекла
влияют содержание в ванне основных ее компонентов и ее темпе¬
ратура. Для контроля этих условий применяют физические мето¬
ды измерения и химический анализ.Температуру можно измерять с достаточной точностью стек¬
лянным термометром, по та его часть, которая соприкасается с
коррозийной средой, должна быть покрыта парафином, полиэти¬
леном или каким-нибудь другим пригодным для этого материа¬
лом. Для непрерывного измерения и регулирования температуры
па некоторых заводах в цехах химической полировки и травления
стекла пользуются контактными термометрами сопротивления,
соединенными с автоматическим регулятором.Для контроля химического состава полировальных, травильных
к матировочных ванн применяют объемные и некоторые специаль¬
ные методы анализа. Состав матировочных паст и чернил конт¬
ролю не подвергается.Определение концентрации фтористоводородной и серной
кислот в полировальных и травильных ваннахИяння л.пя химической полировки или травления представляет
собой в основном раствор серной и фтористоводородной кислот.
В ходе полировки ванна обогащается продуктами реакций, а
именно фторидами, кремнефторида ми и сульфатами металлов, со¬
держащихся в стекле, а также кремнефтористоводородной кисло¬
той. Технологический процесс зависит от концентрации всех ком¬
понентов, т. е. HF, H2S04, H2SiF6 и солей.Для определения их концентрации Палечек [48] рекомендует
применять методы, основанные па ацидиметрическом титровании,
свободных кислот измеренным количеством раствора NaOH.
H2S04 определяют после удаления HF, a H2SiF6 — путем выпари¬
вания на водяной иаипе. Для определения H2S1F6 используют
образование нерастворимого кремнефторида калия; после нагрева¬
ния производится гидролиз с освобождением фтористоводородной
кислоты, которую титруют раствором NaOH. Содержание HF вы¬
числяется как разница между общим содержанием кислот и со¬
держанием H2S04 + H2SiF6. Содержание солей определяют после
удаления всех свободных кислот путем выпаривания.Определение H?SOi. В платиновом сосуде отвешивают 1—2 г
анализируемой смеси (Ni), добавляют 5—10 мл дистиллированной
поды и около 0,5 г тонкоизмельченного кремнезема, перемеши¬
вают платиновой проволокой и дают выпариться на водяной бане.85
К остатку добавляют 10 мл волы и снова выпаривают. То же са¬
мое повторяют еще раз. Остаток после второго выпарнвания пере¬
водят в стакан, разбапдиют подом до 150 мл, добавляют около
5 капель фснолфталенна и титруют I и. растпором NaOH. Число
израсходованных мнллплптрои 1 н. раствора NaOII = A.Определение HF и H2S1F,. И платиновом сосуде отвешивают
I—2 г анализируемой смеси N2. добавляют 2 г хлорида калия и
50 мл этилового спирта н разбавляют до 100 мл водой. После до¬
бавления 5 капель фенолфталеина проишодят титрование I и
раствором NaOII до розовой окраски, которая должна сохранять¬
ся не мепее 15 с. Израсходованное число миллилитров I п. рас¬
твора NaOII = С.После титрования раствор нагревают до температури 80ЭС н
снова титруют I н. раствором NaOH до розовой окраски. Ilipac-
ходованное число миллилитров I и. расіворл N;iOH = B.Определение сухого остатка. В платиновый сосуд (вес= К)
отвешивают 5 10 г анализируемой смеси (N3). Содержимое сосу¬
да упаривают на песчаной бане или па мнкрогорелкс досуха. Пос¬
ле охлаждения п эксикаторе сосуд с сухим остатком взвешн-
на ют (L).Вычисления производя! по следующим формулам, %:и А • 4.904 /NaOH
содержание H2SO* -	^	;и в.к В • 3.603 • f NaOH
содержание HeSiFe =		.2,001 (С — 0,5В - D) I Na ОН
содержание HF =- — - - — 'где fNaOH — коэффициент нормальности I н. раствора NaOH;D — расчетное отношение между различными иавескамп
Nt и N2:D^(A-N,):N,.v	(l.-K)IOO .Количество cvxom остатка 	-1	VЧЭтот метод с гочки фения точности нгчьма пригоден дли ана¬
лизов в лаборатории, по менее пригоден для произвоіственпого
контроля, когда отдают предпочтение ускоренным методам, хотя
«'ы и несколько менее точным.В цехах химической полировки стекольных заводов СССР (41]
для приблизительною производственного контроля измеряют
плотность раствора. О шако этот метод не позволяет получать
данных о содержании в растворе отдельных кислот п поэтому не
пол учил расиростра нен ня.Для заводского контроля процесса химической полировки
можно применять также аналитический метод, основанный на
двух титрованиях [49]. Прежде всего определяют общее содержа¬
ние кислот н растворе путем титрования с помощью феиолфтя-ж
лсиїїа. Образующийся фторид щелочного металла титруют раство
ром хлористого железа, применяя полярометрическую или потен
цнометрическу ю регистрацию. Установленное таким образом со
держание фтористоводородной кислоты вычитают из суммарного
количества кислот, причем остаток образует и основном серная
кислота. При этом методе кремнефторн-
стоводородная кислота не учитывается,
вследствие чего его можно применять
только для анализа полировальных
ваий, содержащих более	H*SO|.Определение пронзволнгся быстро, а его
точность достаточна тля производствен
ион практики.Метод, позволяющий определить так¬
же содержание крсмисфторнсговодород-
ной кислоты, разработан п Пово-Вор*
ском исследовательском циститу іе быю
вого стекла совместно с лабораторией
Подсбрацского стекольного завода *Бо-
гемия» (ЧССР).Принцип этого метода был невольно
ван при создании автоматического ана-
лнзатора содержания кислот в полиро¬
вальной ванне [50], общий вид которого
показан на рис. 22.Автоматический анализатор состоит
из следующих частей:дозирующего насоса, который в опре¬
деленный момент подает точно измерен¬
ное количество полировального состава в сосуд для титрования,
устройства для титрования (сосуда из пластика), в который
выходит питающая трубка, идущая от дозирующего насоса, гпя
подвода измеренных объемных количеств раствора и воды для
ополаскивания. В устройстве имеется мешалка и иыпускиой
клапан;усилителя и регуляторов схем титрования,
аппаратуры для определения и регулирования содержания HF;
аппаратуры для определения и регулирования содержанияH,S04;аппаратуры для программирования, блокирования и уиравле
мня;блока латания, включая стабилизатор напряжения.Этот анализатор позволяет регулировать концентрацию кислот
в полировальной ванне и непрерывно регистрировать с помощью
самописцев.Пробы из полировальной ванны через выбранные промежуїкн
времени подаются насосом в сосуд для титрования. Устройство
для титрования, работающее по определенной программе, подает
сначала раствор гидроокиси натрия, л после достижения эквнваРис. 22. Анализатор содер¬
жания кислот в полировал!
ной ванне87
лентной точки — раствор хлористого железа. Эквивалентную
точку первого титрования регистрируют потенциометрически с
помощью сурьмяпового электрода, а достижение эквивалентной
точки второго титрования — амперометрически с помощью плати¬
нового электрода. В новой модели прибора для этого применена
также потенциометрическая регистрация. Определяемые объемы
в обоих случаях преобразуются в электрические величины, кото¬
рые передаются в качестве сигналов для регулирования, осущест¬
вляемого путем изменения положения клапанов, регулирующих
приток серной и фтористоводородной кислот. Достигнутые значе¬
ния концентрации обеих кислот также можно регистрировать.Этот анализатор пригоден только для регулирования концен¬
трации таких полировальных ванн, в которых можно пренебречь
небольшим количеством содержащейся в них кремнефтористоводо-
ролной кислоты, т. е в тех случаях, когда имеется достаточный из¬
быток серной кислоты, разлагающей кремнефтористоводородную
кислоту.Дополнительно было установлено, что воспроизводимость ре¬
зультатов анализов нарушается присутствием ионов меди в поли¬
ровальной ванне. Эти ионы нарушают ход амперометрического
титрования при применении хлористого железа. Усовершенствова¬
нием такой аппаратуры в настоящее время занимается Ново-Бор¬
ский исследовательский институт бытового стекла (ЧССР).Анализ матировочных материаловДля анализа растворов, паст и чернил, применяемых для ма¬
тирования стекла, нельзя применять те же методы, что и для ана¬
лиза полировальных ванн. В каждом отдельном случае следует
выбирать метод анализа, соответствующий составу материала.
Лучше всего оправдали себя классические способы массового или
объемного анализа, описанные в литературе.Однако практически эффективность матировочных материалов
проверяют только по виду матированных стеклянных изделий.7.	ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВПри химической полировке образуются сточные воды, содержа¬
щие свободные кислоты — серную и фтористоводородную, а так¬
же растворимые и нерастворимые соли этих кислот. Происходит
также улетучивание соединений, содержащих фтор. Поэтому
необходимо нейтрализовать пары этих соединений, вызывающие
коррозию материалов неорганического происхождения (например,
матирование окон н разрушение стеновых материалов), а также
вредно действующие на растения, и отходящие воды, разрушаю¬
щие канализационные трубы и загрязняющие реки. От 30 до 35%
расходуемого количества фтористоводородной кислоты, а также
некоторое количество фторида кремния в виде продукта реакций
улетучиваются.
Согласно действующему в ЧССР закону об охране окружаю¬
щей среды разрешается выпускать из завода в атмосферу за 1 ч
не более 0,3 кг соединений, содержащих фтор, а по санитарным
правилам не разрешается, чтобы концентрация паров, содержа¬
щих фтористый водород, за пределами завода превышала 0,01 мгРасход воды на химическую полировку стекла при работе
•дной полировальной установки приводится в табл. 15.Таблица 1ftРасход мды на химическую полировку стеклаРасход ВОАН, м*Технолог имеете операцп, ка которые расходуется водапри ополас-пра ополаехк-в H.ObH,SO«1.50,6Чистовое ополаскивание	2.02.0Очистка ванн	1.20,6Всего 	4.73.1Расход воды в поглотителе	1.31.3Итого	6.04.4Содержание кислот в сточных водах зависит от концентрации
ванны и времени (табл. 16).Таблица 16Потери кислот со сточными водами и вследствие улетучивания
при химической полировке стеклаКуж> ухецщт «слотаПре ополасіспавш. %в НаОBH.SO.Серная1570228328Фтористоводородная3030Улетучивание	30504020При ополаскивании в серной кислоте расходуется меньше во¬
ды, нейтрализующих веществ, меньшее количество кислот перехо¬
дит в сточные воды.
Нейтрализация кислых сточных водСерную и фтористоводородную кислоту в сточных водах нейт¬
рализуют таким образом, чтобы величина их pH в приемной яме
в течение года не изменялась более чем па один порядок (в пре¬
делах от pH 6—9 в приемной яме третьей степени чистоты до pH
5,0—9,5 в приемной яме второй степени чистоты). При контроле
pH нейтрализованных сточных вод необходимо следить за тем,
чтобы содержание фторидов при смешивании отходящих вод в
течение года не превышало 1 мг/л воды, а также чтобы содержа¬
ние сульфата не было больше 300 мг/л воды. Тем самым обеспечи¬
вается также, чтобы содержание растворимых веществ не превы¬
шало 1500 мг/л*.Сточные поды нейтрализуют известковым молоком. Нейтрали¬
зация протекает по следующим реакциям:2HF-|-Ca(0H),=CaFe-l-H20;H*S04+Ca(OH)2=-CaS04 f Н*0.Известковое молоко приготовляют из гидроокиси кальция по
стандарту ЧССР № 722245, причем для нейтрализации необходим
его избыток (30—40%). Известковое молоко можно получать так¬
же путем гашения обожженной извести и ее растворения. Для
экономии производственной площади, занимаемой сосудами для
нейтрализации, и ускорения приготовления нейтрализующего аген¬
та применяют известковое молоко повышенной концентрации
(15—20%). Для смешивания применяют пропеллерные и лопаст¬
ные мешалки. Кислотность сточных вод (воды из чанов для пред¬
варительного ополаскивания) зависит от интенсивности процесса
химической полировки, перехода кислот в отходящие воды, а так¬
же от способа выгрузки солей из ванны и от того, какое количе¬
ство кислотной ванны переносится в полоскательную винну при
удалении солей. Обычно после 8 ч полировки вода, идущая на
предварительное ополаскивание, является 2 и. раствором кислот.
На 1100 л воды для предварительного ополаскивания поверхности
изделий требуется (включая необходимый избыток) от 110 до
130 кг гидроокиси кальция.Для повышения эффективности нейтрализации хорошо переме¬
шивать известковое молоко с водой, так как иначе реакция проте¬
кает неполно, а расход извести увеличивается. При нейтрализа¬
ции выделяется значительное количество тепла (нейтрализация
является экзотермической реакцией), и ванна иногда нагревается
до 60°С. Вполне удовлетворительные результаты дает перемеши¬
вание содержимого нейтрализованного чана сжатым воздухом.Ямы для нейтрализации необходимо защищать от разрушения
кислыми водами, применяя кислотоупорную футеровку или изго¬
товляя их из материалов, стойких по отношению к кислотам.*	Допустимые концентрации примесей о сточных оодах регламентируются
н СССР «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий»
СИ 245—71. (Прим. научи, редактора.)fj(j
В качестве таких материалов рекомендуются резина, опанол ORG,
репанол, электроуголь, а также дерево, особенно лиственница.
Менее пригоден для этой цели клинкерный кирпич.При нейтрализации отходящих вод из цехов химической поли¬
ровки образуется шлам до 50% по отношению к объему сточных
вод; после двухчасового отстаивания он содержит около 60%
сухого вещества. После 24 ч отстаивания содержание сухого
вещества в шламе составляет около 20%.В шламе, частично обезвоженном на фильтр-прессах, сухого
вещества содержится около 60%; в шламе, пропущенном через
вакуум-фильтры, — от 48 до 50%, а в шламе, высушенном на
шламовых площадках, — около 50%.Для нейтрализации сточных вод применяют следующие уст¬
ройства и оборудование.1.	Устройства для приготовления известкового молока, состоя¬
щие из складского оборудования для хранения гашеной извести,
устройств для распускания ее в воде, автоматических весов и вен¬
тиляционной техники для удаления пыли.2.	Емкость для нейтрализации, включая устройство для пере¬
мешивания ее содержимого (например, с помощью сжатого возду¬
ха); после нейтрализации и отстаивания из этого чана можно
выпускать чистую воду.3.	Чан для усреднения шлама перед его подачей в сгуститель,
обезвоживающий пресс или шламовую площадку, а также шла¬
мовый насос.4.	Оборудование для обезвоживания шлама: фильтр-пресс (при
ручном обслуживании фильтр-прессы невыгодны), вакуум-фильтр
или центрифуга, например типа Лаваль Гч'К-207-318 производи¬
тельностью 10 000 л/ч пли GA-210-39B производительностью
5400 л/ч.5.	Оборудование для транспортировки шлама в отвал, напри¬
мер, самосвал для перевозки обезвоженного шлама или ассени¬
зационной автоцистерны для перевозки необезвоженного шлама
на шламовую площадку.Нейтрализация производится следующим образом. Кислые
отходящие воды выпускают непосредственно в чан для нейтрали¬
зации или в переходный сборник, если установка для нейтрали¬
зации работает непрерывно. В чане для приготовления извест¬
кового молока подготовляют необходимое объемное его количе¬
ство. Затем известковое молоко пускают в чан для нейтра¬
лизации при интенсивном перемешивании сжатым воздухом,
причем содержимое этого чана нейтрализуют, осуществляя конт¬
роль кислотности индикаторной бумагой пли прибором для изме¬
рения pH. После нейтрализации концентрация водородных ионов
должна составлять не более 8,0— 8,5. Из чана для нейтрализации
отходящих вод после отстаивания в нем шлама в течение 10—14 ч
можно спускать сверху чистую воду, а осевший шлам перекачи¬
вать в чан для сбора шлама или же, если имеется отдельная ем¬
кость для отстаивания, можно содержимое чана для нейтрализа-91
цим перекачивать в чаи для отстаивания. Из шламового сборника
или из чана для отстаивания шлам перевозят в ассенизационной
автоцистерне на шламовую площадку, или же сначала обезво¬
живают его на специальной установке, а затем перевозят в отвал
на самосвале.К сожалению, до сих пор, несмотря на все стараиия, не уда¬
лось найти полезного применения для шламов, образующихся при
нейтрализации кислых сточных вод из цехов химической полиров¬
ки стекла.Обезвреживание улетучивающихся кислотПары кислот, отсасываемые из цеха химической полировки
стекла вентиляционной системой, можно улавливать путем по¬
глощения водой (рис. 23) или щелочным раствором (например,
раствором соды или едкой щелочи) при одновременной нейтрали-Рис. 23. Схема устройства двухъярусного абсорбера для обезвреживают кислых
испарений из цехов химической полировки стекла:
і — пенопоглопгтель; 2 — фаолнтовый рециркуляционный насос; 3 — вытяжная трубі; 4 — за¬
слонка, предотвращающая унос капель; 5 — ярусы абсорбера; 6 — вытяжная труба; 7 — вен¬
тилятор, футерованный резиной; в —заслонка для регулирования тяги; 9 — спуск воды нз
чаи; Ю — заслонка для регулирование тяги; II — вытяжная труба; 12 — голомш вытяжной
трубы; Ю—рециркуляционный чан для воды; /«—окна для наблюдения за пеяообраэованнемзации. Поглощение паров кислот щелочным раствором более
сложный процесс, так как при этом происходит гидролиз фторида
кремния в парах с образованием геля кремнекислоты по реакции.SiF4+ (2+X) Н20- SiO* • XHaO+4HF.Гель кремнекислоты закупоривает абсорбер. Лабораторные
опыты показали, что между поглощением водой и поглощением02
щелочным раствором практически нет существенной разницы.
Поглощение в кислой среде протекает достаточно эффективно
н в широких пределах концентрации. Для обеспечения удовлетво¬
рительной атмосферы в цехе от одной установки для кислотной
полировки отсасывают 3500 м3 воздуха в час при односторонней
вентиляции и около 7000 м3/ч при двусторонней вентиляции. При
этом рекомендуется применять вентиляторы с резиновым покры¬
тием. Производительность вентилятора зависит от того, какой при¬
меняется абсорбер.Лучше всего оправдали себя пеиопоглотители с потерей дав¬
ления на каждом ярусе около 392,4 Н/м2 (40 кгс/м2), работающие
следующим образом.На горизонтальное дно каждого яруса абсорбера, которое мо¬
жет быть дырчатым или со щелями, притекает вода, распреде¬
ляемая потоком воздуха, приходящим через абсорбер снизу, и
образующая на дне каждого яруса неустойчивую турбулентную
пену. Высота слоя этой пены достигает в хорошо работающем
абсорбере 8 см. Неустойчивая турбулентная пена имеет неболь¬
шое сопротивление и непрерывно изменяющуюся поверхность, что
обеспечивает эффективное соприкосновение между жидкой и газо¬
образной фазами. В табл. 17 приводятся данные о величине и
производительности таких абсорберов.Таблица 17Размеры и производительность пенных абсорберов в зависимости
от количества просасываемого через них воздухаКоличество воздуха,
ы*/чПлощадь яруса,
ы*Приток поглотитель-
ной жидкости на
каждый ярус, ыа/чЕмкость циркуля*
циояного сосуде,
л40000,466-885070000,7710-141300140001,6420-281800210002,2030—422550Двухъярусный абсорбер уже на 1-й ступени обеспечивает эф¬
фективность поглощения около 75—80%. Если этой поглотитель¬
ной способности недостаточно, т. е. если после поглощения на
1-й ступени абсорбер пропускает такое количество кислых па¬
ров, которое содержит более 0,3 кг HF в час, то требуется пустить
в ход 2-ю ступень. Поглотительная способность двухъярусного
абсорбера достигает 91—96%. Для большого цеха химической
полировки стекла можно добавить 3-ю ступень. Поглотительная
способность такого трехъярусного абсорбера составляет 97—
98,8%.Пример. В цехе химической полировки стекла работают че¬
тыре полировальные установки, расходующие вместе за одну
смену 120 кг фтористоводородной кислоты. Требующийся в этом
случае абсорбер рассчитывается следующим образом.93
1.	Из приходящего количества фтористоводородной кислоты
улетучивается 30—36%, так что за смену из 120 кг 73%-ной фто¬
ристоводородной кислоты улетучивается от 26,3 до 31.7 кг. При
пуске в ход 1-й ступени двухъярусного абсорбера поглощается
около 80% кислоты (от 0,66 до 0,79 кг HF в час). Эта поглоти¬
тельная способность недостаточна. При пуске в ход 2-й ступени
абсорбера общая его поглотительная способность составляет око¬
ло 94%, так что за 8 ч пропускается в виде паров уже только
1,57—1,90 кг, т. е. от 0,197 до 0,237 кг/ч. Такая поглотительная
способность уже достаточна, так как в атмосферу пропускается
менее 0,3 кг HF в час.2.	Из цеха химической полировки отсасываются следующие
количества воздуха: от каждой установки 5000 м3/ч, от всех четы¬
рех установок 20 000 м3/ч. По санитарным предписаниям концен¬
трация HF в воздухе за пределами завода должна быть меньше0,01 мг/м3. Если за час выпускается 0,237 кг HF в 20 000 м3 воз¬
духа, то концентрация HF составляет 11,8 мг/м3. Следовательно,
необходимо значительно понизить концентрацию фтористого водо¬
рода (не менее чем в 1000 раз). Для обеспечения этого необхо¬
димо увеличить высоту вытяжной (дымовой) трубы в зависимости
от местоположения цеха химической полировки на заводе, т. е. от
его удаленности от границ завода, преобладающего направлення
ветра и т. д.Выбираемая величина абсорбера определяется количеством
отсасываемого воздуха. Преимуществом пенных абсорберов явля¬
ется то, что они позволяют в широких пределах (на 25%) увели¬
чивать или уменьшать количество проходящего через них воздуха,
не ухудшая их работу.8.	УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВАДля контроля экономичности химической полировки стекла
необходимо вести учет расхода серной и фтористоводородной кис¬
лоты, количества отходящих вод и расхода гашеной извести в
зависимости от количества стекла, подвергнутого кислотной
полировке.Из числа технологических параметров рекомендуется вести над¬
лежащий контроль состава и температуры полировальной ванны.
Целесообразно также время от времени определять количество
стекла, подвергнутого полировке, но требующего дополнительной
обработки. Для получения полного представления об эффектив¬
ности технологического процесса необходимо, кроме того, учиты¬
вать расход вспомогательных материалов и стоимость ремонтов.При матировании стекла ведут учет расхода фтористоводород¬
ной кислоты и ее солей, количества отходящих вод, расхода ма¬
териалов для нейтрализации и защитных покрытий в зависимости
от количества вырабатываемого матированного стекла.94
ПІ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ1.	ХИМИЧЕСКАЯ ПОЛИРОВКА СТЕКЛАСовременное состояние техники и экономики
химической полировкиПроизводственные затраты, оказывающие наибольшее влия¬
ние па общую сумму затрат па химическую полировку стекла,
следующие: заработная плата, расход кислот, а также затраты на
нейтрализацию, корзины для изделий и полировальные ванны и,
наконец, затраты на исправление изделий после полировки.Процесс химической полировки на многих заводах в значитель¬
ной степени механизирован. Механизация обеспечивает снижение
затрат на заработную плату, но максимально возможной произво¬
дительности труда пока еще не достигнуто.При ополаскивании изделий в воле происходит бесполезное
разбавление полировальных ваші, а это приводит к повышению
расхода кислот и материалов для нейтрализации.В настоящее время применяют, как правило, медные корзины
и прокладочные материалы из медн, а ванны изготовляют из свин¬
ца. Эти материалы технически более удовлетворительны: при при¬
менении корзин и прокладок из медной проволоки образуется
меньше всего пятен на изделиях, а свинцовые ванны уменьшают
расход тепла на нагревание ванн. Но необходимо продолжать ра¬
боту по усовершенствованию конструкции корзин и ванн, а также
по изысканию лучших материалов для них с целью снижения их
стоимости. Не следует забывать, что с этим связан вопрос о воз¬
можности снижения затрат на исправление изделий после поли¬
ровки. Как уже указывалось, медь в полировальной ванне за¬
трудняет, кроме тот, автоматическую дозировку кислот с помо¬
щью анализатора, так как ионы меди нарушают нормальный ход
амперометрического титрования.Перспективы дальнейшего развития
полировки стеклаГлавной задачей на ближайшее время является рационализа¬
ция всей техники химической полировки стекла, включая умень¬
шение вредности производства и вредного его воздействия на
окружающую среду. Для решения всех задач, связанных с этим
вопросом, необходимо углубить наши познания о химизме кислот¬
ной полировки стекла и о действии полировальных ванн из смесей
серной и фтористоводородной кислот в широких интервалах их
концентрации. Расширение теоретических познаний позволит сде¬
лать практические выводы для определения оптимальных пара¬
метров процесса химической полировки.Для повышения производительности труда и снижения расхо¬
дов на зарплату можно наметить следующие пути дальнейшей
рационализации производства:1)	полная механизация процесса, включая дозировку кислот;2)	полировка в концентрированной фтористоводородной кис¬
лоте при низкой концентрации серной кислоты;3)	полировка с добавлением солей тяжелых металлов в поли¬
ровальную ванну;4)	применение вибрирования или звуковых волн в полироваль¬
ных ваннах.С точки зрения накопленных до сих пор знаний о процессе
химической полировки стекла, второй и третий из этих путей пока
мало пригодны. Оба эти способа требуют, чтобы на поверхности
стекла было как можно меньше дефектов, а полировка в концен¬
трированной фтористоводородной кислоте требует, кроме того,
чтобы поверхность изделий была всегда совершенно сухой и чис¬
той. Поэтому в производственных условиях и при низком содер¬
жании свинца в стекле (менее 30%) применение этих способов
создает очень большие трудности. С другой стороны, они обеспе¬
чивают наилучшее использование защитного действия солей, по¬
зволяют отполировывать изделие при одном погружении в ванну
и достичь при сполировыванни слоя минимальной толщины.Полировка с добавками солей тяжелых металлов к полиро¬
вальной ванне, благодаря возможности использования эффектов
поверхностной активности на границе раздела между фазами,
облегчает смывание солей. При этом способе химической полиров¬
ки можно уменьшать число ополаскиваний, но, с другой стороны,
приходится сполировывать слой стекла большей толщины. Имен¬
но поэтому такой способ полировки мало пригоден.Полная механизация процесса химической полировки, включая
дозировку кислот, уже осуществляется, но она требует повышения
производственной надежности процесса. Очень хорошо оправдало
себя применение вибрирования или ультразвуковых волн. При
этом повышается эффективное использование защитных свойств
солей и обеспечивается возможность отполировывания изделий
при минимальном числе ополаскиваний и сполировыванни слоя
минимальной толщины.Расход кислот можно снизить путем ополаскивания в серной
кислоте. Этот способ требует окончательного решения вопроса об
исключении фтористого водорода из состава полоскательных ванн,
а также автоматизации дозировки кислот при использовании по¬
лоскательной ванны для регенерации полировальной ванны.Снижение затрат на материалы для изготовления корзин и
ванн может быть достигнуто при применении графодура или по¬96
добных ему материалов для полировальных ванн при очень не¬
большом повышении затрат на нагревание панн. При применеиии
полиэтилена или полипропилена нагревание затрудняется.Конструкция корзин должна обеспечивать изменение положе¬
ния изделий при полировке. Это устраняет образование пятен
также и при применеиии корзин и прокладок из мягких материа¬
лов. От успешного решения вопросов, связанных с оптимальной
конструкцией корзин, зависит возможность снижения расходов на
исправление изделий после полировки. Целесообразно, по-види¬
мому, укладывать изделия в корзины для полировки настолько
свободно, как это было описано ранее.Таким образом можно значительно снизить производственные
затраты путем автоматизации процесса полировки при ополаски¬
вании изделий в серной кислоте, применения вибрирования или
ультразвука в полировальной ванне с целью смывания солей и
свободной укладки изделий в корзинах для полировки так, чтобы
они могли менять свое положение во время полировки во избе¬
жание образования пятен на них.Химическую полировку стекла можно было бы также суще¬
ственно рационализировать, если бы удалось найти практическое
применение для шлама, образующегося в качестве отхода при ней¬
трализации отходящих вод.2.	ХИМИЧЕСКОЕ МАТИРОВАНИЕ СТЕКЛАХимическое матирование обычно применяют для декорирова¬
ния стеклянных изделий. Выбор устройств для матирования стек¬
ла, а также его технологии, полностью зависит от того, какой
декоративный эффект желательно получить. В связи с этим, мати¬
рование применяют обычно для выработки небольших серий
изделий.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ1.	Dletzel A, Tlelsch L. Einige Versuche fiber die SSurepolitur von
Bleikristallglasern. Sprcchsaal. 65, 1932, N I, 5—7: N 2. 27 -28.2.	Leybord. Wiener Akadem. Bericlitc, 8, 1852, 261.3.	Jackson W., Rich E. Journ. Soc. Chem. Ind., 20, 1901, 555.4.	Frink M. Transact. Amer. Cer. Soc. II, 1909, 299.5.	Spite F. Sprechsaal, 59, 1926, G.6.	Spencer С Journ. Cer. Soc., 10, 1927, 402.7.	Daubre С Compst. rend., 45, 1856, 792.8.	Weatherhlll С. M. Sillimans Amer. Journ. of Scicncc and Arts,2,	41, 16, 1866.9.	Kessler M. Compt. rend. 64, 1867, 177.10.	Relnltzer F. Dinglers polytechn. Journ., 1886, 262, 322.11.	Fetiske E., Koref F. Tcchn.-wissenschaftlichc Abhandlungcn aus
dem Osram-Konzern, 2, 1931, 270.12.	Honingmann L. Glastcchn. Bcr. 10, 1932, N 3, 154.13.	Springer L. Die Glasatzerei nach heutigem Stand der verschie-
denen Techniken. Sprechsaal, 87, 1954, N 10, 241—246.14.	Altniann i. Lchrbuch der Flachglasatzerei, Wien, 1954.15.	Herfurth O. Glas-Email-Koramo-Tcchnik, 2, 1951. 382.16.	Matej J. Sklar a keramik, 12, 1962, N 3, 67.17.	Masklll W., Ferguson D. The Acid Polishing of Lead Crystal
Glass. J. Soc. Glass Technol., 34, 1950, N 160, 115—121.18.	Hubler A. Das Polieren mit Flussaure — ein Losungsvorgang.
Glas—Email—Kcramo—Technik, 3, 1952, N 5, 155—158.19.	Гужавин О. В., Дубровский В. А. Исследование процесса трав¬
лення стекла п кислотних паннах. «Стекло*, 1958, М I, с. 27--38.20.	Тотеш А. С Труды J1XTI1 имени Леисоьета, nun. 26, с. 60—83.21.	Vacek М. Chemicke leStfcni olovnateho kfiStaln. Sklaf a keramik,II,	1961, N I, 3—5.22.	Дятлова О. H., Быков В. В. Химическая полиропка стекла. «Сте¬
кло и керамика», 19G2, № 2, с. 49.23.	Treube V.. Reubke Е. Bericlitc der dcutschcn chcmischcn Gcscll-
schaft, 1921, N 65, 16—18.24.	Lange L Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie,
1938, N 1, 321.25.	Kupf V. Zaveredni zprfiva ukolu chcmickeho lcSt£ni sododrasla.
VPUS, Novy Bor. 1962.26.	Скорняков М. М. Кислотная полировка стекла. «Стекло и кера¬
мика*. 1956, Jsiv 3, с. 14-16.27.	HorAiek J. Ochrana povrchu skla resinitern bliniku. Zprava
VPUS, Novy Bor, 1959.28.	Hudec V. CiStcni a slcdovani cistircn odpadnich vod z brouSeni a
leStfni skla. Zprava Centroprojekt, 1964.29.	Neutraliza£ni stanice odpadnich vod z Icstircn skla. Mcchkont,
1964. Zprava Centroprojektu.30.	Чернова H. Т. Химическая полиропка изделий из простого бес-
цпетного стекла. «Стекло к керамика», 1962, № 4, с. 31.31.	Vacek М. Vliv kyscliny strove a pohybu v lazni nn chemicke lcS-
t6ni olovnateho kfi$t£lu. Sklif a keramik. II, 1961, N 5, 134—140.32.	Knopp M. ZSverecna zprava ukolu "Mechanizovana leStirna olo-
volis". VPUS. Novy Bor, 1966.
33.	Knopp M. Zavfcrecha zprava ukolu "Typova lcStirna". VPUS, Novy
Bor, 1966.34.	Hollbaum R. Ober Zcitgcmassc Saurepolituranlagen. Glashiitte,
66, 1936. N 10— II. 183—187, 203—206. Glastcchn. Bcr., 14. 1936.
N 7, 261.35.	Sfilzle E. Zpfisob IcSteni sklenenych nredmetii zvl£St£ z kfBtalo-
vcho a olovnato — kN&talovcho skla. Patcntni pfihldSka PV 131 —
64 z 8.1.1964.36.	Salzle E. Zpiisob leStfcni pfedmctu z kfiStalovcho skla a olovnato—
kriStalovelio skla. Patcntni prihlaska PV 8160—63 zc 7.11.1963 z
prdvem pfodnosti od 10.11.1962.37.	Volmer M. Zeitschr. phys. Chemie, 1922, 102, 263.38.	Volmer M. Zeitschr. phys. Chcmic, 1926, 119, 277.39.	MaHk E., VodMnil A. Dekorativni zuSlcchtov&ni dultlio skla.
SNTZ, Praha, \№.40.	Posplchal V. Ccskoslovcnsky patent N 98698.41.	Skomjakov М. M. Pfcklad. VUMSK, H-1206.42.	Справочник по производству стекла. Стройиздат, 1963.43.	Altmann J. Das neuc Lelirbuch dcr Glasatzcrci. Wien. 1963.44.	Dtdetek J. Sklaiski Rozhlcdy. 19, 1942, N 8, 160.45.	Nowotny W. Zdobicnic szkla. Arkady, Warszawa, 1964.46.	Didetek J. Skiski Rozhlcdy. 10, 1942, N 7, 133.47.	Bachtlk S., Pospichal V. ZuSlechtovani skla, SNTL, Praha, 1964.48.	Palecek M. Stanovcni obsahu smesi kyselin pro IcStfcni a leptani
skla. Zprava SVUS, Hradcc Kralovc, 19(50.49.	Kupf F Silikaty, 5, 1961, 328.50.	VUUS, Novy Bor, porrile fs. patcntu N 108060.
СОДЕРЖАНИЕВведение 		5I. Теоретические основы1.	Процесс химической полировки стекла ...	8Химические реакции, протекающие при воздействии фтористоводо¬
родной и серной кислот на стекло		—Возможность замены серной кислоты в полировальной ванне другойминеральной кислотой 		13Влияние химического состава стекла на процесс кислотной поли¬
ровки 	15Влияние старения ванны на полировку стекла	22Концентрация кислот в полирооальной ванне ...	252.	Физические явления при химической полировке стекла	.29Температура полировальной ванны	—Влияние солей, образующихся на поверхности стекла, на процессполировки	30Продолжительность одного погружения	 .	32Влняние перемешивания	33Влияние солей полировальной ванны на поверхность стекла	353.	Механизм процесса химического матирования стекла s . . •	36Химические реакции, происходящие при матировании стекла	—
Зависимость процесса матирования стекла от концентрации раствораванны, температуры и других факторов	38Зависимость процесса матирования стекла от вида применяемыхсолей			 *.	39Зависимость процесса матирования от химического состава стекла	41Влияние на процесс матирования стекла некоторых добавок к ванне	—II.	Практика химической полировкн и матирования стекла1.	Вспомогательные материалы		42Фтористоводородная кислота н ее свойства ....	43Солн фтористоводородной кислоты	—Серная кислота	—2.	Производственные устройства для химической полировки стекла	45Ванны для химической полировки стекла .... .	46Устройства для погружения стеклянных изделий в ванну .	47Дозировка кислот .... 		.55Вентиляционные устройства	563.	Производственное оборудование для химического матирования стекла	57
.4. Технология химической полировкн стекла	60Важнейшие факторы, влияющие на процесс химической полировкистекла 		—Прочие факторы, влияющие ил процесс химической полировкистекла	63Приготовление ванны для химической полировки стекла ...	67
Подготовка изделий н укладка нх в корзины .... .68Процесс кислотной полировки ....	69Регенерация ванны	 .69Пороки химической полировки стекла	 .72Необходимые мероприятия перед началом н концом смены	—Охрана труда и техника безопасности при полировке стекла	74100
5.	Технология химического матирования стекла	76Матирование пастой	—Матирование в растворе	77Матирование парами фтористоводородной кислоты	81Матирование печатью и письмом	82Пантографская и гильошнрнаи репродукционная техника ...	—
Покрытия для защиты поверхности стекла при матировании итравлении	83Охрана труда и техника безопасности лрн матировании стекла .	846.	Обеспечение и контроль условий, влияющих на матирование и полиров¬
ку стекла	85Определеняе концентрации фтористоводородной и серной кислот вполировальных и травильных ваннах	—Анализ матировочных материалов . .		887-	Обезвреживание отходов	—Нейтрализация кислых сточных вод	 	90Обезвреживание улетучивающихся кислот		928-	Учет производства	I	94III.	Технико-экономические расчетыI- Химическая полировка стекла			96Современное состояние техники и экономики химической полировки	—Перспективы дальнейшего развития полировки стекла ....	—2.	Химическое матирование стекла .... 	97Указатель литературы	 	98
Вацек Милан, Кулф ВластимилХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА.Перевод с чешского Фейна Юрия Эмануиловича
Научный редактор Рохлин Николай НиколаевичРедактор Н. Ф. ДьяковХудожественный редактор Л. К- Овчинникова
Техн. редакторы Ж. М. К о н о б с с « а н
Н. В. Ч е р с н к о о и
Корректор Т. М. КовалеваСдано в набор 23/ХІ 1973 г.Подписано к печати I7/V 1974 г.Формат Є0Х90'/іб- Бумага типографская № 2
П. л. 6.5 Уч.-изд. л. 6.78 Тираж 4000 экз.Зак. № 1897 Цена 46 коп. Изд. М 2222Издательство «Легкая индустрия»,103031, Москва. К-31. Кузнецкий мост. 'ПМосковская типографии № 32
«Союзполиграфпрома» при Государственном
комитете Совета Министром СССР
по делам издательств, полиграфии
н книжной торговли.Москва. К-51. Цветной бульвар, д. 26
УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!В 1974 году будут сданы в книготорговую сеть следую¬
щие книги:Низовой В. Г. Охрана труда на предприятиях стеколь¬
ной промышленности. Изд. 2-е, испр. и доп.В книге описаны организационные, технические и санн-
тарно-гигиенические мероприятия но предупреждению про¬
изводственного травматизма и улучшению условий труда
на стекольных заводах. Рассмотрены требования техники
безопасности и производственной санитарии в основных и
вспомогательных цехах, а также на подсобных работах.Приводятся схемы механизации и автоматизации отдель¬
ных трудоемких процессов. Первое издание книги вышло
в 1968 г.Книга предназначена для инженерно-технических работ¬
ников стекольной промышленности и может быть полезна
студентам вузов и учащихся техникумов.Степнов И. Е., Глад штейн И. Е. Конструирование форм
для стеклянных изделий.В книге рассмотрены вопросы конструирования, изготов¬
ления и эксплуатации форм для производства стеклянных
изделий различного назначения. Изложен порядок и методы
расчета и проектирования форм. Приведены примеры повы¬
шения срока службы пресс-форм.Книга предназначена для инженерно-технических работ¬
ников свекольной промышленности и может быть использо¬
вана студентами вузов соответствующих специальностей.Шпачек И., Пешек К. Ручная выработка сортовой посуды
и бытового художественного стекла. Прага, 1971, пер.
с чеш.В брошюре рассматриваются технологические приемы
ручного выдувания и ручной обработки стеклянных изделий
сортовой посуды, а также бытового художественного стекла
на основе опыта чешской стекольной промышленности. Под¬
робно описывается формование и декоративная обработка
изделий.Брошюра предназначена для рабочих и может быть по¬
лезна учащимся профтехучилищ и техникумов, готовящих
кадры для стекольной промышленности.В случае отсутствия указанных книг в местных книжных
магазинах заказ следует направить по адресу:125422, Москва, А-422, ул. Костякова, 9-а, магазин № 153
имени Ивана Федорова.Заказ с адресом «До востребования» не выполняется.Издательство «Легкая индустрия»