DE3123908A1 - Verfahren zum chemischen polieren von glas - Google Patents

Description

• VERFAHREN ZUM CHEMISCHEN POLIEREN VON GLAS Zum Patent angemeldet durch Dr.-Ing. Karl-Heinz Horina, Zwiesel und Reinhard Kraus, Zwiesel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Polieren von geschlif = fenen oder anders gerauhten Glasflächen, einsetzbar in allen Betrieben der Glaserzeugung oder -veredelung, in denen sich eine solche Aufgabe stellt Das chemische Polieren von Glas, auch "Säurepolitur" genannt, erfolgt prinzipiell in Gemischen von FluBsäure und Schwefelsäure , Dabei wird die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure über 2 bis 2,5, meist sogar über 3 %-Masse HF gehalten, während man den Schwefelsaureanteil über 62, oft sogar über 64 %-Masse H2SO4 einstellt , Bewegungsvorgänge und mehrfache Zwischenspülungen in extra Waschbädern ( Wasser oder Schwefelsäure ) dienen dazu, die anhaftenden ungelösten Salze von den Glasoberflächen abzuschwem= man . Die chemischen Reaktionen des Poliervorganges lassen sich verein 3 facht etwa mit folgenden Gleichungen darstellen Bleikristallnäherungsformel Kristallglasnäherungsformel Flachglasnäherungsformel Zum Teil entsteht bei diesen Reaktionen anstelle von Siliciumtetrafluorid (SiF4) auch Kieselfluorwasserstoffsäure (GH2SiF6), wodurch in den Glei = chungen nur ein größerer Eingang an Flußsäure, nämlich 60 HF, aufscheint.
• Bei der Politur aller verschiedenen Glassorten ergibt sich demnach ein Verbrauch an beiden Säuren, der durch häufiges Nachdosieren ergänzt wer den muß. , Ferner bringen die chemischen Vorgänge zwangsläufig einen stän digen und erheblichen Anfall an Wasser mit sich , Wegen der daraus resul = tierenden Polierbadverdünnung muß in der Praxis periodisch ein gewisser Teil des Bades abgezogen und beseitigt werden , Dies geschieht durch Neu = tralisation mittels Calciumhydroxid, wobei sogenannter Neutralisations = schlamm anfällt . Eine noch größere Menge von diesem entsteht auch bei der Neutralisation der Waschwässer aus der Abgasreinigung der Polieranlage Ganz allgemein besteht zwischen der Masse des abgetragenen Glases und der anfallenden Menge von Neutralisationsschlamm ein logischer Zusammenhang Zu den vielschichtigen Nachteilen dieser Verfahren zählen unter anderem a) Das Polieren einschließlich der Zwischenspülgänge nimmt große Zeiträume in Anspruch , nämlich mindestens 20 min, wenn der letzte Schliff, der Feinschliff, durch sogenannte "keramische Scheiben" (Carborundum oder Korund) erfolgte . Wurde mit Diamantscheiben geschliffen, so dauert wegen der rauheren Flächen das Polieren sogar teilweise bis zu 50 min b) Diese langen Polierzeiten führen dazu, daß die Abtragung von Glas statt möglichst bevorzugt die gerauhten Stellen zu erfassen , sich im Endeffekt ziemlich gleichmäBig an vorher rauhen und glatten Flächen feststellen läßt . Es kommt zu großen Abtragungsmengen zwischen meist 4 und 5 % der Glasmasse bei "keramischem -" und zwischen etwa 5 und 7 c; bei Diamantschliff. Außerdem geht die Schärfe der Kanten und Ecken von geschliffenen Artikeln in unerwünschtem Maße verloren c) Zusätzliche Nachteile der zu langen Polierzeiten sind ein hoher Säure= verbrauch , verbunden mit entsprechend schneller Verdünnung des Polier= bades und einem erheblichen Anfall an umweltschädlichem Neutralisati , onsschlamm Die Erfindung ist in der Lage, die angeführten Nachteile weitgehend zu mindern . Dies wird dadurch erreicht , daß man anstelle der obengenannten Säuregehalte im Polierbad merklich verringerte Schwefelsäurekonzentrationen - unter 60 gO-Masse- und extrem niedrige Flunsäureanteile, nämlich zwi = schen etwa 0,5 und 0,8 % Z-Masse, einstellt . Die Badtemperatur wird dabei mit 62 bis 67 °C gegenüber den bisherigen Verfahren entweder gleichgehalten oder nur ganz geringfügig erhöht Die theoretische Grundlage der Erfindung liegt darin , daß die niedrigeren Konzentrationen , vor allem der Flußsäure, zu höheren Dissoziationsgraden und damit zu rascherem Angriff auf das Glas führen . Daneben bewirken die geringfügig reduzierten Werte der Viskosität und Dichte eine merkbare Ver= besserung des Wegschwemmens der ungelösten Salze von der Glasoberfläche und deren rascheres Absinken . Es resultieren folgende technische Vorteile a) Die Polierzeiten werden stark reduziert und betragen einschließlich der ebenfalls zeitlich verkürzten, aber auch in der Anzahl verringerten Zwischenspülgünge, je nach Glassorte und Schliffart, zwischen 3 und 13 Minuten b) Der intensivere , aber kürzer dauernde Flunsäureangriff erfolgt deutlich bevorzugt an den gerauhten Oberflächenteilen und tragt von den resisten teren unbeschliffenen Flächen nur wenig Glas ab , Die Abtragungsmengen liegen dadurch insgesamt je nach Schliffart nur zwischen etwa 1,5 und 3 % der Glasmasse . Neben einer bedeutenden Einsparung an Glas kommt die Erfindung den fertigen Artikeln in Form besser erhaltener, also schärferer Schliffkanten und - ecken zugute.
• c) Der Verbrauch an beiden Säuren wird um ein Drittel bis fast um die Hälfte gegenüber bisherigen Verfahren gesenkt . Dementsprechend ver langsamt sich die Verdünnung des Polierbades , sinkt der Bedarf an Kalkhydrat für die Neutralisation und reduziert sich der Anfall an problematischem Neutralisationsschlamm.
• d) Durch die sehr niedrige Ausgangskonzentration der Flußsäure im Poliert bad verringert sich auch der Prozentanteil des störenderen Bestandtei = les Calciumfluorid im Neutralisationsschlamm deutlich . Dies bringt Vorteile bei dessen Beseitigung oder Wiederverwertung A u s f ü h r u n g s b e i s p i e l e : Um eine Ausgangszusammensetzung des Polierbades von 0,75 % Masse H2F2 und 59 %-Masse H2S04 zu bekommen, mischt man 1,2 Volumteile Flußsäure technisch 71 75 ya in 55 Volumteile Wasser und fügt dazu 45 Volumteile H2S04 technisch 98 % . Dieses Bad hat eine Dichte von 1,56 kg/dm3 und wird auf einer Temperatur von 335- 338 K (62-65 °C) gehalten Als Zwischenspülbad kann entweder Wasser oder Schwefelsäure von etwa 60 bis 70 % dienen, wobei seine Temperatur der des Polierbades ähnlich sein sollte Unter diesen Bedingungen ergeben sich etwa folgende Polierzeiten : 1) "Hochbleikristall" ( 30 % PbO) mit keramisch gebundenen Scheiben ma 9 nuell geschliffen " 3 mal 3 Minuten polieren , 2 mal 40 s spülen 2) Bleikristall 24 %ig mit metallgebundenen Diamantscheiben manuell oder maschinell geschliffen : 4 mal 3 min Polierzeit mit den 3 Zwischen spülgängen von je etwa 40 s 3) Kristallglas mit etwa 5 % PbO mit keramischen Scheiben manuell ges schliffen : 3 mal 2,5 min , zwei Zwischenspülgänge von je etwa 40 s 4) Kristallglas bleifrei maschinell diamantgeschliffen : 3 mal 3 min Polierzeit dazu zwei mal 40 Sekunden für die Zwischenspülungen Je nach Feinheit des Schliffs lassen sich die Zeiten noch abkürzen 5) Spiegelglas (z.B. "Float-glass") mit durch Carborundumscheiben be = schliffenen Facetten : 2 mal 2 min mit einer Zwischen spülung von 40 s

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zum chemischen Polieren von Glas, dadurch gekennzeichnet daß als Polierbad ein Schwefelsäure-Flußsäure-Gemisch Verwendung findet , bei dem die Fluorwasserstoffsäure in sehr geringer Konzen = tration, nämlich mit weniger als 1 % - Masse HF vorliegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Schwefelsäure im Polierbad mit weniger als 60 %-Masse H2SO4 relativ niedrig eingestellt wird