Матування - це хімічна обробка відформованої вироби, при якій на його поверхні утворюється міцно закріплений шар кристалів солей, нерозчинних у воді. Такими нерозчинними солями є кислі і основні фториди лужних, лужноземельних і основних металів: наприклад, NaHF2 - кислий фторид натрію, CaF2 - фторид кальцію, PbF2 - фторид свинцю.
Грані кристалів розсіюють світло, і поверхню виробу стає матовою. Від величини виділяються кристалів залежить фактура одержуваної поверхні: велика кількість дрібних кристалів створює щільну, менш прозору фактуру; більші кристали правильної форми роблять поверхню скла прозоріше. Регулюючи процес утворення кристалів, отримують різну фактуру матової поверхні.
Фактура поверхні залежить від хімічного складу оброблюваного скла і впливають на нього розчинів. Так, на звичайних стеклах утворюється більш щільна, груба фактура, на свинцевому кришталі -Тонкий, прозоріша. В залежності
складу застосовуваних розчинів матування буває грубе, «морозний», тонке, «шовковисте».
«Морозний» матування нагадує візерунки морозу на вікнах Таку фактуру отримують двухстадийной обробкою виробів спочатку в розчині Н20 (10 мас. Ч.) І 40% -ної HF (1 мас. Ч), потім в розчині NH4HF2 (10 мас. Ч.) , Н20 (10 мас. ч.) і 40% -ної HF (4 мас. ч.).
Мал. 1. багатоциклових установки (а, б) для хімічного полірування з двома ваннами: 1 - механізм переміщення касет, 2 - обертові касети
Тонке матування - тонкозернисту матову поверхню отримують обробкою скла в дві стадії: перша попередня-в розчині Н20 (10 мас. Ч.) І 40% -ної HF (1 мас. Ч.), Друга - матування розчином Н20 (6 мас. Ч .), 40% -ний HF (2 мас. ч.) і К2С03 0,5Н20 (3 мас. ч.). В результаті реакції між HF і К2С03 утворюється кислий фторид калію, при взаємодії якого зі склом виходить тонкозерниста поверхню.
«Шовковисте» матування - дуже тонкозерниста фактура, що нагадує поверхню шовку. Для попередньої обробки в цьому випадку використовують розчин з Н20 (10 мас. Ч.) І 40% -ної HF (1 мас. Ч.), А для основного матирования - Н20 (100 мас. Ч.), 40% -ва HF (16 мас. ч.), СН3СООН- (3 мас. ч.), 98% -ва H2S04 (1 мас. ч.), 65% -ва HN03 (2 мас. ч.) і 25% -ва NH3 ( 2 мас. ч.).
Великі поверхні обробляють понад розведеними розчинами, чим досягається велика рівномірність матирования.
Незалежно від фактури декоративного шару матування виконують в такій послідовності.
Перед обробкою поверхню скла знежирюють, 04lu щают, промивають, інакше в процесі матирования на поверхно-сти з'являться жирові плями. Підвищення температури розчинів сприяє прискоренню процесу з утворенням більш ще "роховатого і більш щільного матового шару.
Матирующие речовини наносять на скло по-різному в залежності від їх в'язкості.
Матування пастою застосовують в основному при виробництві побутового скла в поєднанні з такими способами декорування, як гравіювання і травлення. Основний компонент паст для матування - фториди амонію NH4F (частіше) або калію KF. Наприклад, застосовують пасту наступного складу: фторид аммонія- 10 г, 40% -ва плавикова кислота 10 мл, сульфат барію - 25 м
Оскільки великі кристали солі можуть утворити на поверхні оброблюваного скла плями і перешкоджати рівномірному нанесенню пасти, сіль розмелюють в кульової млині протягом 16 ... 24 год, а потім перетирають на листах скла. До підготовленої таким чином солі додають воду і наповнювачі. Як наповнювачі використовують декстрин, глину, крохмаль, сульфат барію. Сульфат барію має переваги - відрізняється високою дисперсністю і не злипається в грудочки.
Вироби матируют на столах. Довжина столів визначається з розрахунку 1 м на одне робоче місце. Уздовж країв столу під кришкою розташовані жолоби, по яких безперервно циркулює тепла вода. У кришці столу і в жолобі у кожного робочого місця з правого боку від робочого зроблено отвір. Під столом уздовж нього прокладений вентиляційний повітропровід, від якого на поверхню столу, проти кожного робочого місця, виходять парканні патрубки, через них разом з повітрям видаляються пари матирующей суміші, а також газоподібні продукти реакції. Пасту наносять на виріб безпосередньо перед патрубком.
На невеликі ділянки поверхні, наприклад в візерунки, отримані гравіруванням, пасту наносять мальовничій пензлем шаром не менше 0,5 мм, але не більше 1 мм. Виріб покривають пастою, щоб поверхня після обробки була однорідною; місця, на які пасту наносять в різний час, мають різну фактуру.
Після нанесення пасту витримують на поверхні виробів 5 ... 10 хв, якщо паста приготовлена задовго до вживання - до 15 хв. Покрите пастою виріб кладуть у відсмоктує повітря патрубка і приступають до матуванню наступного вироби. Коли друге виріб покриють пастою, перше споліскують у воді, що протікає по жолобах, а на його місце кладуть свежепокритое.
Матування в розчині застосовують на заводах з виробництва побутового скла. Матирующие розчини містять сполуки плавикової кислоти в значно меншій концентрації-йй ніж пасти. Цим способом можна обробляти одночасно велику кількість виробів, причому як зовні, так і всередині.
Кіслиі фторид амонію або кіслиі фторид калію розчиняють в плавикової кислоті. Приготований розчин витримують 24 год. Для знежирення поверхні виробів застосовують водний розчин плавикової кислоти. Після очищення вироби занурюють в кошиках на 5 ... 10 хв в ванну для попередньої обробки, а потім на 5 ... 10 хв в ванну для матування. Після закінчення матирования вироби промивають в гарячій воді.
Матування парами фтористоводородной кислоти використовують для обробки листів скла, рідше скляних виробів.
Виріб, призначений для матування, поміщають в закриту камеру, наповнену парами HF, які отримують в результаті реакції між плавиковий шпат CaF2 і сірчаною кислотою H2SO4 або концентрованими плавикової і сірчаної кислотами. Після закінчення певного часу відпрацьовані пари фтористоводородной кислоти відсмоктують, а вийняте виріб промивають гарячою водою (60 ° С).
Травленням на поверхні скла створюють орнаменти або малюнки. Травлення підрозділяється на матове (орнамент або малюнок розсіює світло і залишається матовим), світле (орнамент або малюнок, залишаючись прозорим формується за рахунок утворення рельєфу при зніманні частини скла з поверхні в процесі хімічної обробки) і травлення по накладному кольоровому склу (спосіб Галле).
Склад розчину або пасти для травлення, залежить від хімічного складу скла, виду вироби, бажаної фактури поверхні, способу нанесення і підбирається досвідченим шляхом. На характер одержуваної поверхні впливають травильний склад, концентрація солей в розчині або пасті, температура, хімічний склад скла, а також види добавок, які застосовуються для підвищення в'язкості травильного складу.
Процес травлення можна регулювати шляхом додавання в травильний розчин або пасту кислот H2S04 або НС1, а також введенням активних речовин, які сприяють утворенню в травильном розчині фторсодержащих солей: карбонату натрію (соди) Na2C03, карбонату калію, поташу К2С03, фторидів натрію NaF або амонію NH4F . Введення до складу травильних розчинів або паст різних фторидів сприяє отриманню різної фактури малюнків або орнаментів: NH4F - більш щільною і шорсткою, NaF-менш щільною, KF - майже прозорою.
Для отримання матового малюнка застосовують різні травильні розчини, наприклад: I - фторид амонію-125 г, 40% -ва плавикова кислота 150 мл, вода - 250 мл, II - фторид амонію - 250 г, сірчана кислота - 50 мл, сульфат амонію - 25 г, вода - 250 мл.
На відміну від матового при світлому травленні після впливу сполук плавикової кислоти на поверхні утворюються сполуки, легко розчинні у воді. При такому травленні малюнок, що утворюється на виробі, залишається міцним. При світлому травленні використовують такі розчини (травні. Ч.): I - плавикова кислота-16,7, сірчана кислота - 22,6, вода - 60,7, II - плавикова кислота - 1, вода - 3-6.
Процес травлення у всіх випадках складається з наступних операцій: підготовки скла (промивання, очищення, знежирення), нанесення захисного покриття, виконання малюнка, власне травлення (хімічної обробки поверхні травильними розчинами або пастами), відмивання від захисного покриття і остаточної відмивання.
Мал. 2. Малюнки, що наносяться пантографом (а) і гільошірние машиною (б)
Захисні покриття застосовують для запобігання поверхні скла, що не тримає малюнком, від дії плавикової кислоти та її сполук. Покриття повинні бути кислототривкими по відношенню до плавикової кислоті та іншим реагентів травильної суміші, добре і рівномірно розтікатися по поверхні скла, прилипати до нього, бути м'якими і міцними. При гравіювання малюнка голкою або яким-небудь гострим предметом захисне покриття не повинно руйнуватися.
Найчастіше в якості захисного покриття використовують бітумний лак № 350 і мастики, що представляють собою суміші з бджолиного воску, парафіну, церезину, гірського воску і т. Д. Приготовлені на основі органічних розчинників (скипидар, бензол). На поверхню виробу захисні покриття наносять пензлем, зануренням, розпилюванням, а також сталевим кліше, штампом або через трафарет.
Коли захисне покриття висохне і стане досить міцним, на ньому процарапивают малюнок: пером, штемпелюванням, за допомогою пантографа (рис. 2, а), або гільошірние машини (рис. 2, б). Пантограф і гільошірние машини застосовують для масового перенесення і розмноження збільшених або зменшених візерунків на поверхню сортових виробів.
Пантографом переносять малюнок з креслення, шаблону або матриці на зовнішню поверхню вироби зі скла, покриту тонким шаром воску, парафіну, спеціальної мастики, після чого виріб з позначеним малюнком надходить на хімічне травлення. Конструкція пантографа заснована на принципі горизонтального або вертикального шарнірного паралелограма. Чотири ланки пантографа з'єднані шарнірно і утворюють паралелограм. На одному з ланок монтується напрямна з нерухомою віссю обертання, щодо якої ланка може переміщатися і займати певне положення відповідно до масштабної шкалою. На зчленування ланці встановлена і переміщається по своїй масштабної шкалою напрямна з різцем. Протилежне ланка продовжено на шарнір і закінчується штифтом, вістря якого може пересуватися по малюнку шаблону. Кінець штифта описує малюнок, синхронно з ним пересувається різець, який прорізає малюнок шаблону в шарі воску, парафіну або спеціальної мастики, але в заданому зменшеному масштабі, який встановлюють за відповідними ланкам. Шаблон являє собою металеву плиту, на якій у вигляді виїмкових гравюри зображений малюнок, що складається з поглиблених канавок. Ці канавки служать напрямними для копіює штифта пантографа.
Різниця між пантографом і гільошірние машиною полягає в тому, що за допомогою пантографа можна отримувати більш різноманітні лінійні малюнки, крім того, пантографом можна відтворювати зображення в будь-якому зміненому масштабі, переносячи їх з горизонтальній площині в вертикальну (і навпаки). На гильоширних машинах декорують зазвичай вироби з ніжкою, що мають таку форму, при якій стінка вироби і горизонтальні голки копіювального апарату утворюють кут, близький до 90 °. На пантографі можна одночасно обробляти до 24 виробів, на гильоширних машинах - вісім. За допомогою гільошірние машини візерунок отримують в результаті додавання декількох рухів, наприклад обертання виробу навколо власної осі і переміщення в тому чи іншому напрямку вздовж осі через правильні проміжки часу.
Своєрідний малюнок отримують, протравлівая стінки вироби піднімаються уздовж стінки бульбашками газоподібних продуктів (використовують сухий суміш плавикової і сірчаної кислот в співвідношенні за обсягом 1: 2). Для стійкості виріб заливають водою і встановлюють в травильної ванні. В результаті реакції бульбашки, ковзаючи вздовж стінок, піднімаються вгору. Плавикова кислота сильніше діє на скло там, де пройшли бульбашки, і по сліду руху бульбашок протравливаются глибокі лінії.
Якщо на поверхню виробу розбризкувати парафін або, наприклад, губкою нанести безладні краплі парафіну, то при травленні скла складом HF: H2S04 = 1: 1,5 (об'ємні частини) можна отримати «льодисті промені», що розходяться від голод, ких (захищених парафіном) ділянок скла.
Травлення по кольоровому склу (спосіб Галле) при-міняють для отримання складних напівтонових рельєфних малюнків, найчастіше на накладному (двошаровому) склі. Кольоровий шар протруюють на різну глибину, домагаючись при цьому необхідної інтенсивності кольору на кожній дільниці травлення.
Залежно від задуму художника окремі ділянки виробу протруюють до основного, зазвичай безбарвного шару. У цей час інші ділянки, колір яких хочуть зберегти, захищають покриттям - лаком. Для травлення кольорового скла застосовують чисту плавиковий кислоту. Лак змивають і перевіряють чіткість контурів залишилися недоторканими ділянок скла. Потім захисним покриттям покривають ті ділянки вироби, які повинні зберегти вихідну інтенсивність забарвлення. На відкриті ділянки пензликом наносять плавиковий кислоту. Цю операцію повторюють багаторазово, щоб перешкодити накопиченню на поверхні оброблюваних ділянок нерозчинних солей.
Як тільки стає ясно, що отримана необхідна інтенсивність оброблюваного шару, ці ділянки покривають захисним покриттям, оберігаючи їх від дії плавикової кислоти. Обробку інших деталей продовжують до отримання більш світлого відтінку. Потім знову досить протруєне ділянки покривають захисним покриттям і процес обробки триває. Таким чином можна виконати складні напівтонові малюнки на склі.
Якщо на поверхню нанести дуже тонкі шари захисного покриття, які частково пропускають кислоту, можна отримати дуже м'які колірні переходи. Якщо піддавати кислотної обробці фон, можна отримати рельєфне зображення. Такий спосіб травлення іноді називають кислотним гравіюванням.
Мал. 3. Шафа для травлення штучних виробів невеликого розміру: 1 - вентиляційна труба, 2-робоча камера, 3 - дверцята, 4 - оброблюваний виріб, 5 -травільная ванна
Після травлення вироби промивають в теплій воді, видаляють розчинником захисне покриття і піддають остаточній мийці і сушці.
Для травлення виробі застосовують шафи (рис. 3), оснащені фільтром і вентиляційною трубою для уловлювання парів плавикової кислоти. Щільно закриваються дверцята шафи відкривають тільки для того, щоб помістити вироби в робочу камеру або видалити їх звідти. Травильну майстерню ізолюють від сусідніх приміщень подвійними дверима. Крім витяжної вентиляції травильну майстерню обладнують примусовою припливної.
Мал. 4. Організація робочого місця для травлення малюнків: 1 стрижні, 2, 6 - судини для кислоти, 3 - кисть, 4 - виріб, 5 - збірник
Робоче місце для травлення художніх малюнків (рис. 4) організовують наступним чином. Чотири вироби підвішують одночасно на дерев'яні стрижні, які зміцнюють на кінці дерев'яного верстата, прилеглого до робочого місця. Плавикова кислота знаходиться в кислототривкому посудині. Робочий однією рукою повертає виріб, а інший - за допомогою кисті, яку він періодично змочує плавиковою кислотою, натирає поверхню виробу. Обробивши послідовно всі вироби один раз, майстер знову повертається до першого і весь цикл повторюється.
При обробці кислота стікає в збірник з кислотоупорного матеріалу, а потім в посудину для остаточного збору кислоти, так як її йспользуют повторно. Щоб уникнути скидання травильних розчинів в міську каналізацію все робочі місця постачають нейтралізують вапняним фільтрами. Робітники працюють в гумових рукавичках і фартухах, одягнених поверх кислотоупорной одягу.