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.PROCESS FOR CHEMICAL POLISHING OF GLASS Patent pending by Dr.-Ing. Karl-Heinz Horina, Zwiesel and Reinhard Kraus, Zwiesel The invention relates to a method for chemical polishing of ground or otherwise roughened glass surfaces, which can be used in all glass production or refinement companies in which such a task arises. The chemical polishing of glass , also called "acid polish", is basically done in mixtures of hydrofluoric acid and sulfuric acid. The concentration of hydrofluoric acid is kept above 2 to 2.5, usually even above 3% by mass HF, while the sulfuric acid content is kept above 62, often even above 64 % Mass H2SO4 is set, movement processes and multiple intermediate rinses in extra washing baths (water or sulfuric acid) serve to wash away the adhering undissolved salts from the glass surfaces = one. The chemical reactions of the polishing process can be represented in a simplified manner using the following equations: lead crystal approximation formula Crystal glass approximation formula Flat glass approximation formula In some cases these reactions produce hydrofluoric acid (GH2SiF6) instead of silicon tetrafluoride (SiF4), which means that the equations only show a larger input of hydrofluoric acid, namely 60 HF.
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.This results in the polishing of all different types of glass
a consumption of both acids, which is supplemented by frequent topping up
got to. , Furthermore, the chemical processes inevitably bring a constant and
considerable accumulation of water with it, because of the resulting polishing bath thinning
In practice, a certain part of the bath must be periodically drawn off and removed
This happens through neutralization by means of calcium hydroxide, whereby so-called
Neutralization = sludge accumulates. An even greater amount of this arises
also with the neutralization of the washing water from the exhaust gas cleaning of the polishing plant
In general, there is a difference between the mass of the removed glass and that which is produced
Amount of neutralization sludge a logical connection
To the
Complex disadvantages of these processes include a) polishing
including the intermediate rinses takes long periods of time, namely
at least 20 minutes, when the final touch, the fine-tuning, by so-called "ceramic
Disks "(carborundum or corundum). Was ground with diamond disks,
Because of the rougher surfaces, polishing can even take up to 50 minutes
b) These long polishing times lead to the removal of glass instead of as much as possible
prefers to capture the roughened areas, in the end pretty evenly
can be determined on previously rough and smooth surfaces. Large amounts of material are removed
between mostly 4 and 5% of the glass mass for "ceramic -" and between about 5 and
7 c; with diamond cut. In addition, the sharpness of the edges and corners goes from ground
Articles lost to an undesirable extent c) Additional disadvantages of too long polishing times
are a high acid consumption, combined with a correspondingly faster dilution
the polishing bath and a considerable amount of environmentally harmful neutralization
, onsschlamm The invention is able to largely remedy the stated disadvantages
to reduce. This is achieved by using instead of the above-mentioned acid contents
Noticeably reduced sulfuric acid concentrations in the polishing bath - below 60 gO mass
and extremely low proportions of fluoric acid, namely between about 0.5 and 0.8% Z mass,
adjusts. The bath temperature is 62 to 67 ° C compared to the previous one
Procedure either kept the same or only slightly increased The theoretical
The basis of the invention is that the lower concentrations are present
especially hydrofluoric acid, to higher degrees of dissociation and thus to faster attack
lead to the glass. In addition, the slightly reduced values affect the viscosity
and density a noticeable improvement in the washing away of the undissolved salts of
the surface of the glass and its rapid sinking. The following technical results
Advantages a) The polishing times are greatly reduced and are inclusive
the also shortened, but also reduced in the number of intermediate rinses,
Depending on the type of glass and the type of cut, between 3 and 13 minutes b) The more intensive,
but shorter-lasting hydrofluoric acid attack is clearly preferred to the roughened ones
Surface parts and wears from the resisten
more unpolished
Only a small amount of glass is removed from the surface
Type of cut only between about 1.5 and 3% of the glass mass. In addition to a significant
Saving on glass, the invention comes to the finished articles in the form of better preserved,
thus sharper edges and corners benefit.
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.c) The consumption of both acids is reduced by a third to almost
halved compared to previous procedures. Accordingly slowed down
the thinning of the polishing bath, the need for hydrated lime for neutralization decreases
and the accumulation of problematic neutralization sludge is reduced.
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 sd) Due to the very low initial concentration of hydrofluoric acid in the
Polished bad also reduces the percentage of the more disruptive component =
les calcium fluoride in the neutralization sludge clearly. This brings advantages
its removal or recycling
: To achieve an initial composition of the polishing bath of 0.75% mass H2F2 and 59% mass
To get H2S04, one mixes 1.2 parts by volume of hydrofluoric acid technically 71 75 ya in 55
Parts by volume of water and adds 45 parts by volume of H2S04 technically 98%. This bathroom
has a density of 1.56 kg / dm3 and is heated to a temperature of 335-338 K (62-65
° C). Either water or sulfuric acid of approx
60 to 70% serve, whereby its temperature should be similar to that of the polishing bath
The following polishing times result under these conditions: 1) "High lead crystal"
(30% PbO) with ceramic-bonded disks ma 9 manually ground "3 times 3 minutes
polish, rinse 2 times for 40 s 2) Lead crystal 24% with metal-bonded diamond discs
Sanded manually or by machine: 4 times 3 min polishing time with the 3 intermediate ones
wash cycles of around 40 s each 3) Crystal glass with around 5% PbO with ceramic panes
Sanded manually: 3 times 2.5 min, two intermediate rinses of about 40 s each
4) Lead-free crystal glass, machine diamond cut: 3 times 3 min polishing time
plus two times 40 seconds for intermediate rinses, depending on the fineness of the cut
can the times be shortened 5) Mirror glass (e.g. "Float-glass") with
Carborundum disks = ground facets: 2 times 2 min with an intermediate rinse
from 40 s