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玻璃表面的清潔處理方法
來源: 日期:2017-6-4 11:34:34 瀏覽次數(shù):74

玻璃表面的清潔處理方法


  玻璃基片和坯體在進行玻璃表面處理前,還應進行表面的清潔處理。因為基片或坯體的清潔程度對玻璃表面處理的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。因此清潔處理對于后續(xù)的玻璃表面處理工藝是非常重要的。

  清潔玻璃表面的方法很多,主要根據(jù)玻璃表面原有的污染程度、滿足后續(xù)的玻璃表面處理工藝以及最終產(chǎn)品使用的目的要求,可采用其中一種清潔方法,也可將幾種方法結(jié)合起來采用。

  玻璃表面清潔有原子級清潔表面和工藝技術(shù)上的清潔表面兩種類型。原子級清潔表面需在超真空條件下進行,是特殊科學用途所要求的。一般只需要工藝技術(shù)上的清潔表面,以滿足對產(chǎn)品加工的要求。

  常用的清潔處理方法有以下幾種。

  1。用溶劑清洗

  常用的溶劑有水溶液(酸或堿溶液、洗滌劑水溶液等);無水溶劑(乙醇、丙酮、乳化液等)。通常根據(jù)玻璃表面污染物的性質(zhì)來選擇溶劑的種類。

  (1)擦洗和浸洗

  最簡單的擦洗方法是用脫脂棉、鏡頭紙、橡皮輥或刷子,蘸水、酒精、去污粉、白堊等擦拭玻璃表面。擦洗時要防止將玻璃磨傷,同時要將表面殘余的去污粉、白堊用純水和乙醇清洗掉。

  另一種常用的方法是將玻璃放在裝有溶劑的容器中,進行浸泡清洗。浸泡一定時間后,用鑷子或其他特制夾具,將清洗過的玻璃取出,用純棉布擦干,此法所需設備簡單,操作方便,成本也較低。

  用于清洗的有機溶劑有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、異內(nèi)醇、甲苯等。

  除了利用溶劑溶解污染物以外,還可利用溶劑和玻璃表面的化學反應,以清洗表面,如采用酸洗和堿洗。

  實驗室常用的洗液為K2Cr2O7和H2SO4的混合液,能氧化玻璃表面的油污,使油污從玻璃表面上除去。鉻離子容易吸附在玻璃表面,除去比較困難,如要防止鉻離子吸附,可改用硫酸和硝酸的混合液來清洗玻璃表面。除氫氟酸以外,混合酸加熱至60、85℃時效果較好。

  如玻璃表面風化,已形成高硅層,此時需在清洗液中加人一定比例的氫氟酸,例如使用硝酸和氫氟酸的混合液,可消除風化層。

  對于中鉛玻璃、高鉛玻璃以及含氧化鋇的玻璃,不宜用酸清洗,以防止酸對玻璃表面的侵蝕。

  采用NaOH、Na2CO3等堿性溶液,能較好地清除玻璃表面的油脂和類油脂,使這些脂類皂化成脂肪酸鹽,然后再用水洗去。但浸泡時間不宜過長,除去表面污染物層即終止,避免玻璃表面受堿侵蝕形成凹凸不平層。

  (2)噴射清洗

  為了提高清洗效率,生產(chǎn)中常用噴射清洗的方法,利用運動流體施加于玻璃表面,以剪切力來破壞污染物與玻璃表面的黏附力,污染物脫離玻璃表面再被流體帶走。通常采用一種扇形噴嘴,噴嘴安裝接近玻璃處,與玻璃表面之間的距離不超過噴嘴直徑的100倍,噴射壓力為350kPa,壓力愈大,清洗效果愈好。

  考慮到降低成本,一般依次使用熱水、含洗滌劑的水溶液、自來水、去離子水作為溶劑進行噴射清洗。

  2。加熱處理

  加熱處理是比較簡單的表面清潔方法,可除去玻璃表面黏附的有機污物和吸附的水分,如在真空下加熱,效果更好。一般玻璃加熱清潔處理的溫度為100、400℃,在超真空下加熱至450℃,可得到原子級的清潔表面。

  可采用電阻絲式高溫火焰加熱方法。采用重復“閃蒸法”,即在短周期(幾秒鐘)內(nèi)加熱至高溫,反復“閃蒸”能成功地清潔表面,且避免玻璃表面一些組成的擴散和揮發(fā)。不易揮發(fā)的油污,可能受熱分解而在表面殘留炭粒。

  只有高溫火焰如氫一空氣火焰,借助具有高熱能的氣體沖擊玻璃表面的油污膜,將能量傳給油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面獲得黑色呵痕,煤氣和壓縮空氣火焰可使玻璃表面獲得痕黑色呵痕。

  3。有機溶劑蒸氣脫脂

  用有機溶劑蒸氣處理玻璃表面,在15s、15min內(nèi)能清除玻璃表面的油脂膜,可作為最后一道清洗工序。常用的有機化合物有乙醇、異丙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。在異丙醇蒸氣中處理過的玻璃其靜摩擦系數(shù)為0.5~0.64,清潔效果好。在四氯化碳、三氯乙烯蒸氣中處理的玻璃其靜摩擦系數(shù)為0.35~0.39,但這些溶劑中的氯與玻璃表面的吸附水反應生成鹽酸,鹽酸會瀝濾玻璃表面的堿,所以用上述兩種溶劑蒸氣處理的玻璃表面常有白粉狀的附著物。用異丙醇蒸氣處理時,玻璃中的堿也會與醇分子中的OH一基團迅速反應,堿被氫取代而從玻璃表面移去,玻璃表面形成硅膠層,這是此法的缺點。

  當玻璃表面污染比較嚴重時,在有機化合物蒸氣處理前,先用去垢劑洗滌,以縮短有機溶劑蒸氣的脫脂時間。此法處理后的玻璃帶靜電,易吸附灰塵,故必須在離子化的清潔空氣中處理,以消除靜電。

  4。超聲波清洗

  超聲波清洗是將玻璃放在裝有清洗液的不銹鋼容器中,容器底部或側(cè)壁裝有換能器將輸人的電磁振蕩轉(zhuǎn)換成機械振蕩,玻璃在低頻(20、100kHz)或高頻(IMHz)的超聲波振動下進行清洗。

  低頻時,振動液中的汽蝕將污濁的玻璃表面的粗粒除去。高汽蝕將損壞玻璃表面,所以低頻時要小心地控制輸出功率。聲頻時清洗作用較緩和,可采用較大的功率。超聲波清洗每次操作時間為15s至幾分鐘,此法得到的靜摩擦系數(shù)為0.4。

  5。輝光放電處理

  將兩片玻璃夾起來,兩端夾人錫箔并通電,即沿玻璃表面放電,則可除去表面上的異物。實際應用較多的為輝光放電,在氬、氧等氣體中放電電壓為500、5000v,產(chǎn)生等離子體,玻璃放在等離子體中,受到輝光放電等離子體中電子、陽離子、受激原子和分子的轟擊,使表面變清潔。此法常用于鍍膜時玻璃基片的清潔處理。

  6。紫外線輻照處理

  利用紫外線輻照玻璃表面,使玻璃表面的碳氫化合物等污物分解,從而達到清潔目的。在空氣中用紫外線輻照玻璃15h就能得到清潔的表面。如果增加紫外線的能量,用可產(chǎn)生臭氧波長的紫外線輻照玻璃Imin即可產(chǎn)生很好的效果,這是由于玻璃表面的污物受到紫外線激發(fā)而離解,并與臭氧中的高活性原子態(tài)氧作用,生成易揮發(fā)的H2O、CO2和N2,導致污物被清除。

  7。離子轟擊處理

  離子轟擊或稱離子蝕刻、離子濺射,在表面測試儀中常用來清潔樣品表面。常用的濺射離子為Ar+,由離子槍加速,加速能量為500、104ev,工作電流為1、200A。濺射的Ar+可逐步剝?nèi)ケ砻嫖廴疚镔|(zhì),隨濺射時間的延長,剝?nèi)サ谋砻鎸由疃纫搽S之增加。在利用高能離子轟擊玻璃污物的同時,也會使玻璃表面自身的一些組成蝕刻去,所以應控制適當?shù)臑R射速度和濺射時間,以獲得清潔的玻璃表面,又不致影響原有表面的組成和結(jié)構(gòu)。

  8。干冰清洗

  此方法是20世紀80年代末開始應用的清洗技術(shù),目前國外在航空、汽車制造、食品加工等工業(yè)方面已廣泛應用。將干冰顆粒磨成細粉,通過噴射清洗機與壓縮空氣混合,噴射到被清洗物品的表面,起到類似刮刀的作用,將污垢迅速剝離、清除。此法的優(yōu)點是對環(huán)境沒有任何污染,速度快、效率高、成本低、操作簡便,并且在被清洗物表面不殘留清洗介質(zhì),不需要進一步清洗與干燥。在玻璃工業(yè)的表面清洗方面很有應用前景。

  9。綜合清潔處理

  實際生產(chǎn)中,由于玻璃表面的污物不是一種類型,往往有多種組分的污物,所以一方面要根據(jù)污物的類型來選擇清洗劑;另一方面要提高清洗質(zhì)量和清洗效率,常常不能采用單一清潔處理方法,而是采用多種方法進行綜合處理。

  對于生產(chǎn)不久,油膩、污物比較少的玻璃,可采用噴射清洗法。先噴自來水沖洗灰塵,再噴洗滌液清洗油污,然后噴熱水沖去殘留的洗滌液,最后用去離子水清洗。也可將噴射和擦洗結(jié)合起來,先噴自來水沖洗浮灰,再噴洗滌液并用刷子擦洗,然后用水或熱水沖洗,最后用去離子水清洗。

  對于油污比較多的玻璃,先用有機溶劑浸泡或用有機溶劑蒸氣脫脂,然后進行噴射清洗,除去灰塵等顆粒狀物,最后用軟化水或酒精沖洗。

  對于貯存時間較久、油污比較多的玻璃,先用酸浸泡,除去風化層,用水沖洗去除殘留酸,再用堿性溶液或洗滌劑,并配合刷洗、揩拭或超聲振動,以除去油污,然后用水沖洗去除殘留堿性溶液,最后用去離子水、軟化水或酒精沖洗。

  清洗液之間彼此是不相容的,從一種清洗液換成另一種清洗液之前,必須用水沖洗去除殘留清洗液以及表面沉淀物,酸洗后再用堿洗,中間必須先用水將酸沖洗干凈,才能再用堿洗。

  同時還要注意清洗液之間的可溶混性,如用水洗后再用有機溶劑洗時,必須考慮兩者之間能否混溶,通常由水換成有機溶劑時,中間需加一種混溶的助溶劑,如用酒精進行中間處理。

  已經(jīng)清潔好的玻璃應盡快進行加工處理,避免貯存時產(chǎn)生二次污染。如必須貯存,應放置在封閉容器、保潔柜、干燥箱內(nèi)的架子上,防止玻璃吸附水分、灰塵和油污。


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