Шлифование и полировование рисунков на изделиях абразивными инструментами и материалами производиться с применением вращающихся абразивных кругов и специальных щеток с подачей суспензии полирующего материала. При шлифовании стекла происходит два параллельных процесса: при первом (подготовительном) поверхность стекла разрушается на некоторую глубину и образуется система трещин; при втором (производительном) из верхнего трещиноватого слоя удаляются осколки. В результате образуется множество выколок, придающих шлифовальной поверхности шероховатость и матовость.
При механическом полировании шлифованной поверхности удаляется кремнекислородная пленка, образующаяся на поверхности стекла под действием воды. При этом мягкий полировальник с закрепленными на нем зернами полирующего материала снимает при своем движении защитную пленку с выступов шлифованной поверхности стекла. После этого обнажившаяся поверхность стекла взаимодействует с водой, образуя новый слой пленки, который снова снимается полировальником. Такое чередование процессов происходит до максимального сглаживания выступов и приобретение блеска.
Среди наносимых на изделия рисунков различают следующие виды:
ü Валовое и номерное шлифование – простейшие виды неполированных рисунков, наносимых на изделия из бесцветного и накладного стекла.
ü Широкополоскостное гранение – украшение изделий шлифованными и полированными плоскостями (изделия из хрусталя и накладного стекла).
ü Алмазная резьба – рисунок из различного сочетания прорезанных в стекле и полированных клиновидных граней, создавающих эффектную "игру" света (изделия из свинцового хрусталя и накладного стекла).
Гравирование – способ нанесения рисунка глубиной 0,5-5 мм абразивным порошком или твердыми абразивными инструментами малых размеров. Художественную гравировку на мелких изделиях можно выполнять медными кругами малых размеров, приваренных к сменным держателям. В процессе работы на медные круги подают суспензию тонкого порошка наждака или карбида кремния в масле, керосине или их смеси. Гравирование осуществляется зернами абразивного материала, а медные круги лишь передают давление этих зерен на стекло. На крупные изделия гравированные рисунки наносят с помощью бормашин, снабженных гибким валом. К разновидностям гравирования относят обработка поверхности стеклоизделий резцами (рисование, выстукивание), а так же с помощью ультразвука и лазерного излучения. Гравированные рисунки обычно не полируют.
Химическая обработка изделий основана на разрушении стекла плавиковой кислотой. Существует следующие виды химической обработки: химическое полирование рисунков алмазной резьбы, матирование поверхности стекла, декоративное травление.
Химическое полирование применяется главным образом для полирования рисунков алмазной резьбы на изделиях из свинцового хрусталя. Полирование осуществляется в смеси плавиковой HF и серной кислоты. Главной частью смеси является плавиковая кислота, которая, вступая во взаимодействие со стеклом, растворяет его, сглаживая шероховатости шлифованной поверхности. Образующиеся фториды и кремнефториды в основном малорастворимы и очень быстро покрывают стекла плотным слоем. Вводимая в полирующую смесь серная кислота взаимодействует с фторидами и кремнефторидами, превращая их в легкосмываемые сернокислые соли.
Для приготовления полирующих смесей используют 40% или 70%-ную плавиковую кислоту и 92-96%-ную серную кислоту. Применяют полирующие смеси, содержащие 1,3-12% HF и 50-60% серной кислоты и имеющие температуру 50-70 градусов. Для химического полирования кроме плавиковой кислоты могут быть использованы ее соли, например, фторид-бифторид аммония. Для полирования используют следующие способы:
1.многоцикловый с промывкой изделий в воде и сернокислотном растворе.
2.одноцикловый с промывкой изделий в воде.
Декоративное травление. Как правило, все способы декоративноего травления предусматривают следующие операции: подготовка стекла, нанесение защитного покрытия, выполнение рисунка (если он был уже нанесен на предыдущей операции), собственно травление, отмывка изделий от защитного покрытия и окончательная промывка. Рецепт травительного раствора зависит от химического состава стекла, вида травления (светлое, матовое), вида изделия.
При светлом травлении в результате химических реакций стремятся получить растворимые соли. При этом рисунок получается гладким и блестящим. Растворы, применяемые для светлого травления, по составу аналогичны растворам, применяемым для химического полирования.
Расчет состава стекольной шихты
Сырьевая шихта представляет собой однородную смесь сырьевых материалов, предварительно подготовленных и отвешенных по заданному рецепту.
Заключение
Технологические схемы производства различных силикатов, как правило, складываются из однотипных процессов и операций. К ним относятся чисто механические операции. Дробление ---- размол --- смешение твёрдых материалов при подготовке сырьевой смеси --- обработка шихты --- спекание. Подготовка сырьевой смеси в производстве хрусталя должна обеспечить высокую интенсивность последующих высокотемпературных процессов обжига и спекания для получения с заданным составом и свойствами. Для этого производят тонкое измельчение твёрдых сырьевых материалов, точный расчет и дозировка их, тщательное перемешивание шихты. Центральной стадией производства является высокотемпературная обработка шихты, при которой происходит синтез минералов и образование стекловидной фазы в спекшемся материале. В технологии хрусталя в качестве окислов наиболее часто применяют SiO2, As2O3, K2O, Na2O, ZnO, BaO, РЬО. При нагревании силикатной шихты, включающей эти окислы, последовательно происходят следующие элементарные процессы: удаление влаги физической и гидратной, удаление конституционной воды и СО2, разрыхление кристаллических решеток, их перестройка вследствие полиморфных превращений, диффузия реагентов, образование твёрдых растворов, спекание
Na2SO4 + CO—Na2SO3+CO2
Na2SO4 + H --Na2SO3+H2O
4Na2SO3--- 3Na2SO4 + Na2S
Na2S + H2O – Na2O + H2S
Na2O + H2O – 2NaOH
SiO2 + 2NaOH – Na2SiO3 + H2O
Спекание – важнейший процесс, происходящий при нагревании смеси твердых веществ. При спекании в результате взаимодействия между компонентами спека или расплава образуются новые химические соединения. При этом реакция производства хрусталя выглядит так:
K2CO3 + 6SiO2 + PbO = K2O*PbO*6SiO2 + CO2
Список литературы
1. Данилевский В.В. Ломоносов и художественное стекло.- М: Высшая школа, 1989.
2. Даувальтер А.Н. Хрустальные,цветные и опаловые стёкла.-М:Просвещение, 1990.
3. Китайгородский В.Т. Изготовление стекла.- М:Наука, 1995.
4. Мухлёнов И.П. Общая химическая технология. - М: Высшая школа, 1977.
5. Китайгородский И.И. Технология стекла – М.:высшая школа 1970
6.Ю.А.Гулоян Технология стекла и стеклоизделий – Владимир: Тронзит-Икс,2003.