แก้วทำอย่างไร? การผลิต ชนิดและคุณสมบัติของแก้ว

ในสภาพแวดล้อมของเรา แก้วและแก้วมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ตั้งแต่หน้าต่างบ้านและยานพาหนะ ไปจนถึงขวดยาและหน้าจอโทรศัพท์มือถือ อย่างไรก็ตาม มีคนไม่มากนักที่ทราบขั้นตอนการผลิตคริสตัลที่แน่ชัดหรือแตกต่างจากแก้วอย่างไร

ในบทความนี้ เราจะสำรวจกระบวนการผลิตแก้วและคริสตัลที่น่าทึ่ง คุณสมบัติของพวกมัน และความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสอง ปัจจุบันเราใช้สิ่งของจำนวนมากที่ทำจากวัสดุเหล่านี้ ตั้งแต่ขวดและขวดโหลไปจนถึงกระจกและโทรทัศน์ การรู้กระบวนการสร้างสรรค์วัสดุเหล่านี้จะช่วยให้เราชื่นชมการมีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งในชีวิตประจำวันของเรา

แก้วทำอย่างไร?

แก้ว หรือที่บางครั้งเรียกว่าคริสตัล (แม้ว่าจะไม่ใช่ในแง่เทคนิคก็ตาม) ทำจากทรายเป็นหลัก ทรายประกอบด้วยซิลิกา ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทำหน้าที่เป็นฐานหลักของแก้ว อย่างไรก็ตาม แก้วไม่ได้ทำด้วยทรายเพียงอย่างเดียว แต่ต้องผสมกับองค์ประกอบอื่นๆ เช่น โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) และหินปูน (CaCO3)

องค์ประกอบมาตรฐานของแก้วประกอบด้วยส่วนผสมพื้นฐาน 1.400 ชนิด ได้แก่ ทรายควอทซ์ (อุดมไปด้วยซิลิกา) มะนาว (CaO) และโซดา (โซเดียมคาร์บอเนต) ส่วนผสมของส่วนผสมทั้งสามนี้ถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก ระหว่าง 1.600°C ถึง XNUMX°C ในเตาอบ เมื่อละลายส่วนผสมจะกลายเป็นเนื้อแก้ว วัสดุหลอมเหลวนี้เรียกว่าแก้วหลอมเหลว จากนั้นจะต้องผ่านกระบวนการขึ้นรูปต่างๆ เพื่อให้ได้รูปทรงสุดท้ายที่ต้องการ

สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่าสิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า "คริสตัล" มักเป็นเพียงแก้วที่มีสารเติมแต่งบางประเภท เช่น ลีดออกไซด์ (PbO) ที่ให้คุณสมบัติที่แตกต่างกัน แก้วประเภทนี้เรียกว่าแก้วตะกั่ว และถึงแม้จะเรียกว่าคริสตัล แต่ก็ไม่มีโครงสร้างผลึกแบบที่คริสตัลแร่ที่แท้จริงมี

การผลิตแก้ว

การผลิตผลิตภัณฑ์แก้วสามารถทำได้หลายวิธี ขึ้นอยู่กับประเภทของผลิตภัณฑ์ที่จะสร้างขึ้น ต่อไปนี้คือเทคนิคบางส่วนที่พบบ่อยที่สุด:

• เป่าขึ้นรูปอัตโนมัติ: เทคนิคนี้ใช้ทำขวด แก้ว และภาชนะเป็นหลัก แก้วหลอมเหลวจะถูกนำเข้าไปในแม่พิมพ์กลวงที่มีรูปร่างตามที่ต้องการ อากาศอัดจะถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์เพื่อขยายกระจกไปทางผนังด้านในของแม่พิมพ์ เพื่อขึ้นรูปรูปร่าง เมื่อแก้วเย็นตัวลง แก้วจะแข็งตัวและสามารถถอดออกจากแม่พิมพ์เพื่อใช้งานได้ กระบวนการนี้เป็นแบบอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่
• เกิดจากการลอยตัวในอ่างดีบุก: กระบวนการนี้เป็นเรื่องปกติในการผลิตกระจกทรงแบน เช่น กระจกที่ใช้ทำหน้าต่าง แก้วหลอมเหลวถูกเทลงบนชั้นดีบุกเหลว ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าดีบุก แก้วจะ "ลอย" และขยายออกเป็นชั้นที่สม่ำเสมอ จากนั้นริบบิ้นแก้วจะลอยอยู่ด้านบนของดีบุกและผลักเข้าไปในเตาหลอมอีกเตาหนึ่งซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงในลักษณะที่ได้รับการควบคุม
• เกิดขึ้นจากลูกกลิ้ง: เป็นเทคนิคที่คล้ายคลึงกับเทคนิคก่อนหน้า แต่แทนที่จะใช้ดีบุก กระจกจะผ่านลูกกลิ้งที่ให้รูปทรงและความหนา ลูกกลิ้งสามารถเรียบหรือมีลวดลายสลัก เพื่อให้ได้รูปทรงเฉพาะในกระจก เช่น กระจกนิรภัย

คุณสมบัติของแก้วและคริสตัล

แก้วมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย นี่คือลักษณะสำคัญของกระจก:

• โปร่งใส: ช่วยให้แสงผ่านได้ ทำให้เหมาะสำหรับหน้าต่าง เลนส์ และอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา
• การซึมผ่านไม่ได้: ไม่อนุญาตให้ของเหลวหรือก๊าซผ่าน ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการจัดเก็บขวดและเหยือก
• ทนต่อสารเคมี: แก้วมีความทนทานต่อสารเคมีส่วนใหญ่สูง ดังนั้นจึงมักใช้ในห้องปฏิบัติการและโรงงานอุตสาหกรรม
• ความแข็ง: แม้ว่าจะเปราะบางและสามารถแตกหักได้ง่ายเมื่อกระแทก แต่กระจกก็ทนทานต่อรอยขีดข่วนและการสึกหรอ

ในทางกลับกัน คริสตัลเป็นวัตถุดิบจากธรรมชาติซึ่งมีอยู่ในธรรมชาติในรูปแบบต่างๆ เช่น ควอตซ์ เรามักจะใช้คำว่า "คริสตัล" เพื่อเข้าใจผิดถึงวัตถุหรูหราที่ทำจากแก้ว แต่คริสตัลที่แท้จริงมีโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นระเบียบและสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตได้

เมื่อเราพูดถึง "คริสตัล" ที่ใช้ในวัตถุที่สวยงาม เช่น แก้วไวน์ จริงๆ แล้วเรากำลังหมายถึงแก้วที่มีสารตะกั่วที่มีความเข้มข้นสูง ไม่ใช่คริสตัลธรรมชาติ แต่มีดัชนีการหักเหของแสงที่สูงกว่า ซึ่งให้ความแวววาวและประกายแวววาวเป็นพิเศษ

ในปี 1969 สหภาพยุโรปได้กำหนดมาตรฐานสำหรับการใช้คำว่า "คริสตัล" อย่างถูกต้องในการอ้างอิงถึงผลิตภัณฑ์แก้ว นี่คือข้อกำหนด:

• เนื้อหาตะกั่วต้องเกิน 24%
• ความหนาแน่นต้องมากกว่า 2,90
• ดัชนีการหักเหของแสงต้องมากกว่า 1,545

ไม่ควรสับสนระหว่างผลิตภัณฑ์เหล่านี้กับแก้วรีไซเคิลทั่วไปที่เราพบในบรรจุภัณฑ์ และไม่ควรวางไว้ในภาชนะรีไซเคิลแก้ว เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ เนื่องจากมีวิธีการที่แตกต่างกัน

ประเภทของกระจก

ด้านล่างนี้คือกระจกประเภทหลักบางประเภทและลักษณะเฉพาะ:

• แก้วโซดาไลม์: แก้วนี้เป็นประเภทที่พบมากที่สุดและทำจากซิลิกา โซเดียม และแคลเซียม เนื่องจากมีแคลเซียม แก้วชนิดนี้จึงไม่ละลายในน้ำ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตหน้าต่างและสิ่งของอื่นๆ ในชีวิตประจำวัน
• แก้วตะกั่ว: แก้วประเภทนี้ใช้ในทัศนศาสตร์ มีตะกั่วแทนแคลเซียม ซึ่งจะช่วยปรับปรุงดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งมีประโยชน์สำหรับกล้อง เลนส์ และอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาอื่นๆ นอกจากนี้ แก้วตะกั่วยังง่ายต่อการจัดการและกัดกรด
• แก้วซิลิก้า: แก้วนี้มีความบริสุทธิ์อย่างยิ่งและทนทานต่อความร้อนได้สูง โดยมีอุณหภูมิอ่อนตัวมากกว่า 1500°C ใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น ตัวกรองรังสียูวีและวัสดุในห้องปฏิบัติการที่มีความทนทานสูง
• แก้วบอโรซิลิเกต: แก้วนี้ขึ้นชื่อเรื่องการทนความร้อน โดยทำจากซิลิกาและโบรอน จึงเหมาะสำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ในครัว และกระจกทนความร้อนโดยทั่วไป

คริสตัลและแก้วในธรรมชาติ

มีแว่นตาหลายประเภทที่ก่อตัวตามธรรมชาติ โดยที่พบมากที่สุดคือออบซิเดียน แก้วประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อลาวาจากภูเขาไฟเย็นลงอย่างรวดเร็ว โดยกักฟองก๊าซไว้ภายใน และสร้างพื้นผิวที่เรียบสม่ำเสมอ

คริสตัลต่างจากแก้วที่เกิดขึ้นจากกระบวนการตกผลึกในธรรมชาติ พบได้ในอัญมณี แร่ธาตุ และรูปแบบอื่นๆ และมีคุณค่าจากโครงสร้างอะตอมตามลำดับ

อย่างที่เราได้เห็น แม้ว่าเรามักจะสับสนระหว่างแก้วกับคริสตัล แต่ก็ไม่เหมือนกัน แก้วเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ ในขณะที่คริสตัลพบได้ในธรรมชาติ วัสดุทั้งสองมีอิทธิพลอย่างมากต่อการพัฒนาเทคโนโลยีของเรา และมีความจำเป็นสำหรับการใช้งานตั้งแต่การก่อสร้างไปจนถึงด้านทัศนศาสตร์ การแพทย์ และเทคโนโลยีล้ำสมัย