Матирование и травление
Матирование — это химическая обработка отформованного изделия, при которой на его поверхности образуется прочно закрепленный слой кристаллов солей, нерастворимых в воде. Такими нерастворимыми солями являются кислые и главные фториды щелочных, щелочноземельных и главных металлов: к примеру, NaHF2 — кислый фторид натрия, CaF2 — фторид кальция, PbF2 — фторид свинца.
Грани кристаллов рассеивают свет, и поверхность изделия делается матовой. От величины выделяющихся кристаллов зависит фактура приобретаемой поверхности: много небольших кристаллов формирует плотную, менее прозрачную фактуру; более большие кристаллы верной формы делают поверхность стекла прозрачнее. Регулируя процесс образования кристаллов, приобретают разную фактуру матовой поверхности.
Фактура поверхности зависит от состава обрабатываемого стекла и влияющих на него растворов. Так, на простых стеклах образуется более плотная, неотёсанная фактура, на свинцовом хрустале —узкая, более прозрачная. В зависимости
состава используемых растворов матирование не редкость неотёсанное, «морозное», узкое, «шелковистое».
«Морозное» матирование напоминает узоры мороза на окнах Такую фактуру приобретают двухстадийной обработкой изделий сперва в растворе Н20 (10 мас. ч.) и 40%-ной HF (1 мас. ч), после этого в растворе NH4HF2 (10 мас. ч.), Н20 (10 мас. ч.) и 40%-ной HF (4 мас. ч.).
Рис. 1. Многоцикловые установки (а, б) для химического полирования с двумя ваннами: 1 — механизм перемещения кассет, 2 — вращающиеся кассеты
Узкое матирование — тонкозернистую матовую поверхность приобретают обработкой стекла в две стадии: первая предварительная—в растворе Н20 (10 мас. ч.) и 40%-ной HF (1 мас. ч.), вторая — матирование раствором Н20 (6 мас. ч.), 40%-ной HF (2 мас. ч.) и К2С03 0,5Н20 (3 мас. ч.). В следствии реакции между HF и К2С03 образуется кислый фторид калия, при сотрудничестве которого со стеклом получается тонкозернистая поверхность.
«Шелковистое» матирование — весьма тонкозернистая фактура, напоминающая поверхность шелка. Для предварительной обработки в этом случае применяют раствор из Н20 (10 мас. ч.) и 40%-ной HF (1 мас. ч.), а для главного матирования — Н20 (100 мас. ч.), 40%-ная HF (16 мас. ч.), СН3СООН-(3 мас. ч.), 98%-ная H2S04 (1 мас. ч.), 65%-ная HN03 (2 мас. ч.) и 25%-ная NH3 (2 мас. ч.).
Громадные поверхности обрабатывают более разбавленными растворами, чем достигается громадная равномерность матирования.
Независимо от фактуры декоративного слоя матирование делают в таковой последовательности.
Перед обработкой поверхность стекла обезжиривают, 04lu щают, промывают, в противном случае в ходе матирования на поверхно-сти покажутся жировые пятна. Увеличение температуры растворов содействует ускорению процесса с образованием более ще” роховатого и более плотного матового слоя.
Матирующие вещества наносят на стекло по-различному в зависимости от их вязкости.
Матирование пастой используют по большей части при производстве бытового стекла в сочетании с этими методами декорирования, как травление и гравировка. Главный компонент паст для матирования — фториды аммония NH4F (чаще) либо калия KF. К примеру, используют пасту следующего состава: фторид аммония— 10 г, 40%-ная плавиковая кислота— 10 мл, сульфат бария — 25 г.
Потому, что большие кристаллы соли смогут образовать на поверхности обрабатываемого стекла пятна и мешать равномерному нанесению пасты, соль размалывают в шаровой мельнице в течение 16…24 ч, а после этого перетирают на страницах стекла. К подготовленной так соли додают наполнители и воду. В качестве наполнителей применяют декстрин, глину, крахмал, сульфат бария.
Сульфат бария имеет преимущества — отличается высокой дисперсностью и не слипается в комочки.
Изделия матируют на столах. Протяженность столов определяется из расчета 1 м на одно рабочее место. На протяжении краев стола под крышкой расположены желоба, по которым непрерывно циркулирует теплая вода. В крышке стола и в желобе у каждого рабочего места с правой стороны от рабочего сделано отверстие.
Под столом на протяжении него проложен вентиляционный воздухопровод, от которого на поверхность стола, против каждого рабочего места, выходят заборные патрубки, через них вместе с воздухом удаляются пары матирующей смеси, и газообразные продукты реакции. Пасту наносят на изделие перед патрубком.
На маленькие участки поверхности, к примеру в узоры, полученные гравированием, пасту наносят красивой кистью слоем не меньше 0,5 мм, но не более 1 мм. Изделие покрывают пастой, дабы поверхность по окончании обработки была однородной; места, на каковые пасту наносят в различное время, имеют различную фактуру.
По окончании нанесения пасту выдерживают на поверхности изделий 5…10 мин, в случае если паста приготовлена задолго до потребления — до 15 мин. Покрытое пастой изделие кладут у отсасывающего воздушное пространство патрубка и приступают к матированию следующего изделия. В то время, когда второе изделие покроют пастой, первое ополаскивают в воде, протекающей по желобам, а на его место кладут свежепокрытое.
Матирование в растворе используют на фабриках по производству бытового стекла. Матирующие растворы содержат соединения плавиковой кислоты в намного меньшей концентра-йй чем пасты. Этим методом возможно обрабатывать одновременно большое число изделий, причем как снаружи, так и в.
Кислыи фторид аммония либо кислыи фторид калия растворяют в плавиковой кислоте. Приготовленный раствор выдерживают 24 ч. Для обезжиривания поверхности изделий используют водный раствор плавиковой кислоты. По окончании очистки изделия погружают в корзинах на 5… 10 мин в ванну для предварительной обработки, а после этого на 5… 10 мин в ванну для матирования.
По окончании матирования изделия промывают в тёплой воде.
Матирование парами фтористоводородной кислоты применяют для обработки страниц стекла, реже стеклянных изделий.
Изделие, предназначенное для матирования, помещают в закрытую камеру, наполненную парами HF, каковые приобретают в следствии реакции между плавиковым шпатом CaF2 и серной кислотой H2SO4 либо концентрированными плавиковой и серной кислотами. По окончании определенного времени отработанные пары фтористоводородной кислоты отсасывают, а вынутое изделие промывают тёплой водой (60 °С).
Травлением на поверхности стекла создают орнаменты либо картинки. Травление подразделяется на матовое (орнамент либо рисунок рассеивает свет и остается матовым), яркое (орнамент либо рисунок, оставаясь прозрачным формируется за счет образования рельефа при съеме части стекла с поверхности в ходе химической обработки) и травление по накладному цветному стеклу (метод Галле).
Состав раствора либо пасты для травления, зависит от состава стекла, вида изделия, желаемой фактуры поверхности, метода нанесения и подбирается умелым методом. На темперамент приобретаемой поверхности воздействуют травильный состав, концентрация солей в растворе либо пасте, температура, состав стекла, и виды добавок, используемых для увеличения вязкости травильного состава.
Процесс травления возможно регулировать методом добавления в травильный раствор либо пасту кислот H2S04 либо НС1, и вводом активных веществ, каковые содействуют образованию в травильном растворе фторсодержащих солей: карбоната натрия (соды) Na2C03, карбоната калия, поташа К2С03, фторидов натрия NaF либо аммония NH4F. Введение в состав травильных растворов либо паст разных фторидов содействует получению разной фактуры картинок либо орнаментов: NH4F — более плотной и шероховатой, NaF—менее плотной, KF — практически прозрачной.
Для получения матового рисунка используют разные травильные растворы, к примеру: I — фторид аммония—125 г, 40%-ная плавиковая кислота— 150 мл, вода — 250 мл, II — фторид аммония — 250 г, серная кислота — 50 мл, сульфат аммония — 25 г, вода – 250 мл.
В отличие от матового при ярком травлении по окончании действия соединений плавиковой кислоты на поверхности образуются соединения, легко растворимые в воде. При таком травлении рисунок, образующийся на изделии, остается прочным. При ярком травлении применяют следующие растворы (мае. ч.): I — плавиковая кислота—16,7, серная кислота — 22,6, вода — 60,7, II — плавиковая кислота — 1, вода — 3—6.
Процесс травления в любых ситуациях складывается из следующих операций: подготовки стекла (промывки, очистки, обезжиривания), нанесения защитного покрытия, исполнения рисунка, фактически травления (химической обработки поверхности травильными растворами либо пастами), отмывки от окончательной отмывки и защитного покрытия.
Рис. 2. Картинки, наносимые пантографом (а) и гильоширной машиной (б)
Защитные покрытия используют для предохранения поверхности стекла, не занятой рисунком, от действия плавиковой ее соединений и кислоты. Покрытия должны быть кислотоупорными по отношению к прочим реагентам и плавиковой кислоте травильной смеси, прекрасно и равномерно растекаться по поверхности стекла, прилипать к нему, быть мягкими и прочными. При гравировании рисунка иглой либо каким-нибудь острым предметом защитное покрытие не должно разрушаться.
Значительно чаще в качестве защитного покрытия применяют мастики и № 350 битумный лак, воображающие собой смеси из пчелиного воска, парафина, церезина, горного воска и т. д., приготовленные на базе органических растворителей (скипидар, бензол). На поверхность изделия защитные покрытия наносят кистью, окунанием, распылением, и металлическим клише, штампом либо через трафарет.
В то время, когда защитное покрытие высохнет и станет достаточно прочным, на нем процарапывают рисунок: пером, штемпелеванием, посредством пантографа (рис. 2, а), либо гильоширной автомобили (рис. 2, б).
Пантограф и гильоширные автомобили используют для размножения и массового переноса увеличенных либо уменьшенных узоров на поверхность сортовых изделий.
Пантографом переносят рисунок с чертежа, шаблона либо матрицы на внешнюю поверхность изделия из стекла, покрытую узким слоем воска, парафина, особой мастики, по окончании чего изделие с обозначенным рисунком поступает на химическое травление. Конструкция пантографа основана на принципе горизонтального либо вертикального шарнирного параллелограмма. Четыре звена пантографа соединены шарнирно и образуют параллелограмм.
На одном из звеньев монтируется направляющая с неподвижной осью вращения, довольно которой звено может перемещаться и занимать определенное положение в соответствии с масштабной шкалой. На сочлененном звене установлена и перемещается по собственной масштабной шкале направляющая с резцом. Противоположное звено продолжено на шарнир и заканчивается штифтом, острие которого может передвигаться по рисунку шаблона.
Финиш штифта обрисовывает рисунок, синхронно с ним перемещается резец, что прорезает рисунок шаблона в слое воска, парафина либо особой мастики, но в заданном уменьшенном масштабе, что устанавливают по соответствующим звеньям. Шаблон представляет собой железную плиту, на которой в виде выемочной картины изображен рисунок, складывающийся из углубленных канавок. Эти канавки являются направляющими для копирующего штифта пантографа.
Отличие между пантографом и гильоширной машиной пребывает в том, что посредством пантографа возможно приобретать более разнообразные линейные картинки, помимо этого, пантографом возможно воспроизводить изображения в любом поменянном масштабе, перенося их с горизонтальной плоскости в вертикальную (и напротив). На гильоширных автомобилях декорируют в большинстве случаев изделия с ножкой, имеющие такую форму, при которой горизонтальные иглы и стенка изделия копировального аппарата образуют угол, близкий к 90°.
На пантографе возможно в один момент обрабатывать до 24 изделий, на гильоширных автомобилях — восемь. Посредством гильоширной автомобили узор приобретают в следствии сложения нескольких перемещений, к примеру вращения изделия около собственной перемещения и оси в том либо другом направлении на протяжении оси через верные промежутки времени.
Необычный рисунок приобретают, протравливая стены изделия поднимающимися на протяжении стены пузырьками газообразных продуктов (применяют безводную смесь плавиковой и серной кислот в соотношении по количеству 1:2). Для устойчивости изделие заливают водой и устанавливают в травильной ванне. В следствии реакции пузырьки, скользя на протяжении стенок, поднимаются вверх.
Плавиковая кислота посильнее действует на стекло в том месте, где прошли пузырьки, и по следу перемещения пузырьков протравливаются глубокие линии.
В случае если на поверхность изделия разбрызгивать парафин либо, к примеру, губкой нанести хаотичные капли парафина, то пРи травлении стекла составом HF:H2S04= 1:1,5 (объемные части) возможно взять «льдистые лучи», расходящиеся от глад, ких (защищенных парафином) участков стекла.
Травление по цветному стеклу (метод Галле) при-меняют для получения сложных полутоновых рельефных картинок, значительно чаще на накладном (двухслойном) стекле. Цветной слой протравливают на разную глубину, получая наряду с этим нужной интенсивности цвета на каждом участке травления.
В зависимости от плана живописца отдельные участки изделия протравливают до главного, в большинстве случаев бесцветного слоя. Сейчас остальные участки, цвет которых желают сохранить, защищают покрытием — лаком. Для травления цветного стекла используют чистую плавиковую кислоту. Лак смывают и контролируют четкость контуров оставшихся нетронутыми участков стекла.
После этого защитным покрытием покрывают те участки изделия, каковые должны сохранить исходную интенсивность окраски. На открытые участки кисточкой наносят плавиковую кислоту. Эту операцию повторяют многократно, дабы воспрепятствовать накоплению на поверхности обрабатываемых участков нерастворимых солей.
Когда делается ясно, что взята нужная интенсивность обрабатываемого слоя, эти участки покрывают защитным покрытием, предохраняя их от действия плавиковой кислоты. Обработку остальных подробностей продолжают до получения более яркого оттенка. После этого опять достаточно протравленные участки покрывают защитным покрытием и процесс обработки длится.
Так возможно выполнить сложные полутоновые картинки на стекле.
В случае если на поверхность нанести тонкие слои защитного покрытия, каковые частично пропускают кислоту, возможно взять весьма мягкие цветовые переходы. В случае если подвергать кислотной обработке фон, возможно взять рельефное изображение. Таковой метод травления время от времени именуют кислотным гравированием.
Рис. 3. Шкаф для травления штучных изделий маленького размера: 1 — вентиляционная труба, 2 —рабочая камера, 3 — створка, 4 — обрабатываемое изделие, 5 —травильная ванна
По окончании травления изделия промывают в горячей воде, удаляют растворителем защитное покрытие и подвергают сушке и окончательной мойке.
Для травления изделии используют шкафы (рис. 3), оснащенные вентиляционной трубой и фильтром для улавливания паров плавиковой кислоты. Хорошо закрывающиеся створки шкафа открывают лишь чтобы поместить изделия в рабочую камеру либо удалить их оттуда. Травильную мастерскую изолируют от соседних помещений двойными дверями.
Не считая вытяжной вентиляции травильную мастерскую оборудуют принудительной приточной.
Рис. 4. Организация рабочего места для травления картинок: 1— стержни, 2, 6 — сосуды для кислоты, 3 — кисть, 4 — изделие, 5 — сборник
Рабочее место для травления художественных картинок (рис. 4) организуют следующим образом. Четыре изделия подвешивают в один момент на древесные стержни, каковые усиливают на финише древесного верстака, прилегающего к рабочему месту. Плавиковая кислота находится в кислотоупорном сосуде. Рабочий одной рукой поворачивает изделие, а второй — при помощи кисти, которую он иногда смачивает плавиковой кислотой, натирает поверхность изделия.
Обработав последовательно все изделия один раз, мастер снова возвращается к первому и целый цикл повторяется.
При обработке кислота стекает в сборник из кислотоупорного материала, а после этого в сосуд для окончательного сбора кислоты, поскольку ее йспользуют повторно. Чтобы не было сброса травильных растворов в городскую канализацию все рабочие места снабжают нейтрализующими известковыми фильтрами. Рабочие трудятся в фартуках и резиновых перчатках, одетых поверх кислотоупорной одежды.
