แก้วหมายถึงวัตถุอสัณฐานทั้งหมดที่ได้จากการหลอมเหลวด้วยความเย็นจัด โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีและช่วงอุณหภูมิของการแข็งตัว ซึ่งเป็นผลมาจากความหนืดที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย จึงมีสมบัติเชิงกล ของแข็งและกระบวนการเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นแก้วจะต้องย้อนกลับได้ สัญญาณของสถานะคล้ายแก้วของสารคือการไม่มีจุดหลอมเหลว ความเป็นเนื้อเดียวกัน และไอโซโทรปีที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน สามารถรับสารหลายชนิดได้ในสถานะคล้ายแก้ว

แก้วสามารถสร้างสิ่งที่เรียกว่าออกไซด์ที่ขึ้นรูปแก้ว Si02, P205 และ B203 โดยไม่ต้องเติมแต่งใดๆ อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ วัตถุดิบสำหรับการผลิตแก้วเป็นส่วนประกอบหลายองค์ประกอบที่มีสารเติมแต่งต่างๆ นอกเหนือจากออกไซด์ที่ขึ้นรูปแก้วแล้ว

ในการก่อสร้างใช้แก้วซิลิเกตโดยเฉพาะส่วนประกอบหลักคือซิลิกอนไดออกไซด์ Si02

แก้วไม่ใช่สสารที่มีองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะที่สามารถแสดงได้ด้วยสูตรทางเคมี ดังนั้น ส่วนประกอบของแก้วจึงแสดงตามอัตภาพเป็นผลรวมของออกไซด์ ส่วนประกอบของกระจกอาคารขึ้นอยู่กับประเภทและวัตถุประสงค์ มีออกไซด์ (เป็น % โดยน้ำหนัก): Si02 - 64-73.4; Na203 - 10-15.5; K20 - 0-5; CaO - 2.5-26.5; MgO - 0-4.5; A1203 - 0-7.2; Fe203 - 0-0.4; S03 - 0-0.5; B203 - 0-5.

ออกไซด์แต่ละชนิดมีบทบาทในกระบวนการหลอมละลาย ทำให้เกิดคุณสมบัติของแก้ว โซเดียมออกไซด์เร่งกระบวนการหลอมให้เร็วขึ้นโดยการลดจุดหลอมเหลว แต่ลดความต้านทานต่อสารเคมีของแก้ว โพแทสเซียมออกไซด์เพิ่มความเงางามและปรับปรุงการส่องผ่านของแสง แคลเซียมออกไซด์เพิ่มความทนทานต่อสารเคมีของแก้ว อะลูมิเนียมออกไซด์ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ทนทานต่อความร้อนและสารเคมีของกระจก โบรอนออกไซด์เพิ่มอัตราการหลอมแก้ว เพื่อให้ได้แก้วออพติคัลและคริสตัล ตะกั่วออกไซด์จะถูกนำเข้าสู่ส่วนผสม ซึ่งจะเพิ่มดัชนีการหักเหของแสง

วัตถุดิบในการผลิตแก้ว

วัตถุดิบในการผลิตแก้วแบ่งออกเป็นวัตถุดิบหลักและวัตถุดิบเสริม

วัสดุหลัก ได้แก่ วัตถุดิบแร่และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมบางชนิด: ทรายควอทซ์, โซดา, โดโลไมต์, หินปูน, โพแทช, โซเดียมซัลเฟต นอกจากนี้ใน เมื่อเร็วๆ นี้ของเสียจากอุตสาหกรรมต่างๆ เริ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น ตะกรันจากเตาหลอม วัสดุที่มีควอตซ์ แคลเซียมเตตระบอไรต์ เศษแก้ว ฯลฯ

แร่ธาตุมักจะมี จำนวนมากสิ่งเจือปนและองค์ประกอบที่ไม่เสถียร สิ่งสกปรกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามเงื่อนไข:

คุณภาพของมวลแก้วที่เสื่อมลง (ออกไซด์ของเหล็ก, โครเมียม, ไททาเนียม, แมงกานีส, วานาเดียม);

สอดคล้องกับองค์ประกอบหลักขององค์ประกอบแก้ว (ออกไซด์ของอลูมิเนียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, โพแทสเซียม, โซเดียม)

สิ่งเจือปนของกลุ่มแรกทำให้แก้วมีสีที่ไม่พึงประสงค์และยังสามารถนำไปสู่การก่อตัวของข้อบกพร่องในแก้วในรูปแบบของการรวม มักจะคำนึงถึงสิ่งเจือปนของกลุ่มที่สองเมื่อคำนวณสูตรการชาร์จ

วัตถุดิบเสริม (clarifiers, opacifiers, dyes, etc.) ถูกนำมาใช้ในส่วนผสมเพื่อเร่งการหลอมแก้วและให้คุณสมบัติที่ต้องการ

Clarifiers (โซเดียมและอะลูมิเนียมซัลเฟต โพแทสเซียมไนเตรต สารหนูแอนไฮไดรด์) มีส่วนช่วยในการกำจัดฟองก๊าซออกจากมวลแก้ว

Silencers (cryolite, fluorspar, double superphosphate) ทำให้แก้วขุ่น

สีย้อมให้สีแก่แก้ว - สารประกอบ: โคบอลต์ - น้ำเงิน, โครเมียม - เขียว, แมงกานีส - ม่วง, เหล็ก - น้ำตาลและโทนสีน้ำเงิน - เขียว ฯลฯ

พื้นฐานการผลิตแก้ว

การผลิตกระจกอาคารประกอบด้วยการดำเนินงานหลักดังต่อไปนี้: การแปรรูปวัตถุดิบ การเตรียมแบทช์ การหลอมแก้ว การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ และการอบอ่อน

การประมวลผลรวมถึงการบดและบดวัสดุที่เข้าสู่โรงงานในรูปของชิ้นส่วน (โดโลไมต์ หินปูน ถ่านหิน) การอบแห้งวัสดุเปียก (ทราย โดโลไมต์ หินปูน) การกรองส่วนประกอบทั้งหมดผ่านตะแกรงขนาดที่กำหนด

การเตรียมสารผสมประกอบด้วยการดำเนินการหาค่าเฉลี่ย การจ่ายยา และการผสม ค่าใช้จ่ายถือว่ามีคุณภาพสูงหากค่าเบี่ยงเบนจากองค์ประกอบที่ระบุไม่เกิน 1%

การผลิตแก้วดำเนินการในเตาหลอมแก้วต่อเนื่องแบบพิเศษ (เตาหลอมอาบน้ำ) หรือเตาหลอมแบบแบทช์ (เตาหลอมหม้อ) เมื่อส่วนผสมได้รับความร้อนถึง 1,100-1,150 °C ซิลิเกตจะก่อตัวเป็นของแข็งก่อน แล้วจึงละลาย เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบที่ทนไฟส่วนใหญ่ SiO2 และ Al2O3 จะละลายอย่างสมบูรณ์ในการหลอมเหลวนี้ เกิดเป็นมวลแก้วขึ้น มวลนี้มีองค์ประกอบต่างกันและอิ่มตัวด้วยฟองก๊าซจนเรียกว่าโฟมทำอาหาร สำหรับการทำให้ใสและทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน อุณหภูมิของมวลแก้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 1,500-1,600 °C สิ่งนี้จะช่วยลดความหนืดของโลหะหลอม อำนวยความสะดวกในการกำจัดการรวมตัวของก๊าซ และรับการหลอมที่เป็นเนื้อเดียวกัน การผลิตแก้วเสร็จสิ้นโดยการทำให้มวลแก้วเย็นลง (studding) จนถึงอุณหภูมิที่จะได้ความหนืดที่จำเป็นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์แก้ว

การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ทำได้หลายวิธี: การยืด การหล่อ การรีด การกด และการเป่า การขึ้นรูปแผ่นกระจกทำได้โดยการยืดเทปในแนวตั้งหรือแนวนอนจากการหลอม (รูปที่ 6.1) โดยการม้วนหรือโดยวิธีเทปลอย (วิธีลอย) ใช้วิธีการดึงเพื่อให้ได้กระจกที่มีความหนา 2-6 มม. ริบบิ้นถูกดึงออกจากมวลแก้วโดยการหมุนม้วนของเครื่องผ่านเรือ (คานทนไฟที่มีช่องตามยาว) หรือพื้นผิวที่ว่างของมวลแก้ว (วิธีไม่ใช้เรือ)

วิธีการลอยเป็นวิธีการขั้นสูงและมีประสิทธิภาพสูงที่สุดในบรรดาวิธีการทั้งหมดที่รู้จักกันในปัจจุบัน ช่วยให้ได้แก้วที่มีคุณภาพพื้นผิวสูง คุณลักษณะของวิธีการคือกระบวนการสร้างริบบิ้นแก้วเกิดขึ้นบนพื้นผิวของดีบุกหลอมเหลวอันเป็นผลมาจากการแพร่กระจายของมวลแก้ว พื้นผิวของแผ่นกระจกมีความเรียบเสมอกันและไม่จำเป็นต้องขัดเพิ่มเติม

การหลอมเป็นการดำเนินการที่จำเป็นในการผลิตผลิตภัณฑ์ ด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็วเพื่อแก้ไขรูปร่างของผลิตภัณฑ์ ความเค้นภายในขนาดใหญ่จะเกิดขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การทำลายผลิตภัณฑ์แก้วโดยธรรมชาติ

การแบ่งเบาบรรเทา - การดำเนินการนี้ใช้เพื่อให้ได้กระจกที่มีแรงอัดเพิ่มขึ้น 4-6 เท่าและแรงดัด 5-8 เท่าเมื่อเทียบกับกระจกธรรมดา การแบ่งเบาบรรเทาทำได้โดยการนำแก้วไปสู่สถานะพลาสติกแล้วทำให้พื้นผิวเย็นลงอย่างกะทันหัน

การประมวลผลขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยการขัด การขัด การแปรรูปเพื่อการตกแต่ง

โครงสร้างและคุณสมบัติของแก้วและผลิตภัณฑ์แก้ว

ในกระบวนการผลิตแก้วและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนของการทำให้เย็นลง โครงสร้างดังกล่าวเกิดขึ้นซึ่งสามารถระบุได้ว่าเป็นตัวกลางระหว่างความผิดปกติที่สมบูรณ์ของอนุภาคของของเหลวที่หลอมเหลวและการเรียงลำดับอนุภาคของสสารอย่างสมบูรณ์ใน
สถานะผลึก ในแก้วจะมีการสังเกตลำดับการจัดเรียงของอนุภาคในช่วงสั้น ๆ เท่านั้นซึ่งกำหนดไอโซโทรปีของคุณสมบัติของมัน

ความหนาแน่นของกระจกซิลิเกตอาคารทั่วไปคือ 2 g/cm3 ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของสารเติมแต่งแก้วต่างๆ วัตถุประสงค์พิเศษมีความหนาแน่น 2.2 ถึง 6.0 g/cm3

ความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์กระจกกันความร้อนจะแตกต่างกันไปภายใน 15-600 กก./ลบ.ม.

ความแข็งแรงและการเปลี่ยนรูปของแก้ว ความต้านทานแรงดึงตามทฤษฎีที่คำนวณได้ของแก้วคือ 12,000 MPa, ทางเทคนิค - 30-90 MPa ซึ่งอธิบายได้จากการมีอยู่ของไมโครเฮเทอโรเจนีตี, ไมโครแคร็ก, ความเค้นภายใน, การรวมสิ่งแปลกปลอม ฯลฯ ในแก้ว แรงอัดของแก้วสามารถอยู่ที่ 600- 1,000 MPa หรือมากกว่า ความต้านทานแรงดึงของใยแก้วที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-10 ไมครอนถึง 1,000-4,000 MPa โมดูลัสยืดหยุ่นของแก้วที่มีองค์ประกอบต่างๆ อยู่ในช่วง (4.5-9.8)-104 MPa แก้วไม่มีการเสียรูปพลาสติก

ความเปราะบางเป็นข้อเสียเปรียบหลักของกระจกซึ่งไม่สามารถต้านทานแรงกระแทกได้ดี ความแข็งแรงของกระจกธรรมดาในการดัดด้วยแรงกระแทกเพียง 0.2 MPa

คุณสมบัติทางแสงของแว่นตาเป็นคุณสมบัติที่สำคัญและโดดเด่นด้วยการส่งผ่านแสง (ความโปร่งใส) การหักเหของแสง การสะท้อน และการกระเจิง แว่นตาซิลิเกตธรรมดาจะส่งส่วนที่มองเห็นได้ทั้งหมดของสเปกตรัมและไม่ส่งรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด ค่าสัมประสิทธิ์การส่องผ่านของแสงด้วยแว่นตาถึง 0.89

ค่าการนำความร้อนของแก้วจะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบในช่วง 0.5-1.0 W/(m °C) ค่าการนำความร้อนของผลิตภัณฑ์แก้วฉนวนความร้อนคือ 0.032-0.14 W / (m ° C) เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนมีค่าต่ำ (9-10‘6-15 * 10 "6) กระจกธรรมดาจึงมีความต้านทานความร้อนค่อนข้างต่ำ

ความจุความร้อนของแก้วที่อุณหภูมิห้องคือ 0.63-1.05 kJ/(kg °C)

ความสามารถในการกันเสียงของแก้วค่อนข้างสูง ตามตัวบ่งชี้นี้ กระจกที่มีความหนา 1 ซม. ตรงกับผนังอิฐครึ่งอิฐ - 12 ซม.

ความทนทานต่อสารเคมีของแก้วขึ้นอยู่กับส่วนประกอบ แก้วซิลิเกตมีความทนทานต่อสารเคมีสูงต่อสารที่มีฤทธิ์รุนแรง ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกและฟอสฟอริก

คณะกรรมาธิการคำศัพท์ของ Academy of Sciences แห่งสหภาพโซเวียตให้คำนิยามต่อไปนี้สำหรับแก้ว:

"แก้วหมายถึงวัตถุอสัณฐานทั้งหมดที่ได้จากการทำให้ละลายเย็นลงมาก โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีและช่วงอุณหภูมิของการทำให้แข็งตัว และการครอบครองอันเป็นผลมาจากความหนืดที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย สมบัติเชิงกลของของแข็ง และกระบวนการเปลี่ยนจาก a สถานะของเหลวเป็นสถานะคล้ายแก้วจะต้องเปลี่ยนกลับได้"

แก้วถือเป็นคำศัพท์ทางเทคนิคที่ตรงกันข้ามกับ คำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์"สภาวะคล้ายแก้ว". อาจมีฟองอากาศ ผลึกเล็กๆ ในแก้ว ในวัสดุที่มีลักษณะคล้ายแก้ว ผลึกเล็กๆ จำนวนมากสามารถสร้างขึ้นเป็นพิเศษได้ ทำให้วัสดุนั้นทึบแสงหรือทำให้มีสีแตกต่างกัน วัสดุดังกล่าวเรียกว่าแก้ว "น้ำนม" แก้วสี ฯลฯ

แนวคิดสมัยใหม่แยกความแตกต่างระหว่างคำว่า "แก้ว" และ "สถานะคล้ายแก้ว" "สถานะน้ำวุ้นตา": "สารที่เป็นของแข็งไม่มีผลึกเกิดขึ้นจากการทำให้ของเหลวเย็นลงในอัตราที่เพียงพอเพื่อป้องกันการตกผลึกระหว่างการทำให้เย็นลง" เอ็น.วี. โซโลมิน "แก้วเป็นวัสดุที่ประกอบด้วยสารคล้ายแก้วเป็นส่วนใหญ่"

สารทั้งหมดในสถานะคล้ายแก้วมีลักษณะทางกายภาพและเคมีร่วมกันหลายประการ ร่างกายที่เป็นแก้วทั่วไป:

1. ไอโซโทป ได้แก่ คุณสมบัติของพวกเขาเหมือนกันในทุกทิศทาง

2. เมื่อถูกความร้อนจะไม่ละลายเหมือนผลึก แต่จะค่อยๆ อ่อนตัวลง ผ่านจากเปราะไปสู่สถานะหนืด หนืดสูง และเป็นของเหลวหยด

3. ละลายและแข็งตัวแบบย้อนกลับ คืนคุณสมบัติเดิม

ความสามารถในการพลิกกลับได้ของแท่นพิมพ์และคุณสมบัติต่างๆ บ่งชี้ว่าการหลอมขึ้นรูปแก้วและแก้วที่แข็งตัวเป็นสารละลายที่แท้จริง การเปลี่ยนสถานะของสารจากสถานะของเหลวเป็นสถานะของแข็งโดยมีอุณหภูมิลดลงสามารถเกิดขึ้นได้ 2 วิธี คือ สารตกผลึกหรือแข็งตัวในรูปของแก้ว

สารเกือบทั้งหมดสามารถเดินตามทางแรกได้ อย่างไรก็ตาม เส้นทางการตกผลึกนั้นพบได้ทั่วไปสำหรับสารที่อยู่ในสถานะของเหลวที่มีความหนืดต่ำและมีความหนืดเพิ่มขึ้นค่อนข้างช้าจนถึงช่วงเวลาของการตกผลึก

สำหรับกลุ่มที่สอง จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของด่างหรือความเข้มข้นของส่วนประกอบอื่นๆ ที่เลือกไว้ในระดับหนึ่ง การพึ่งพาองค์ประกอบมีผลต่อ: ความหนืด, การนำไฟฟ้า, อัตราการแพร่กระจายของไอออน, การสูญเสียอิเล็กทริก, ความต้านทานต่อสารเคมี, การส่งผ่านแสง, ความแข็ง, แรงตึงผิว.

คุณสมบัติทางกายภาพของแก้ว

ความหนาแน่นของแก้วโซเดียม-โปแตสเซียม-ซิลิเกตทั่วไป รวมทั้งกระจกหน้าต่าง มีความผันผวนระหว่าง 2,500-2,600 กก./ลบ.ม. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 20 เป็น 1300 ° C ความหนาแน่นของแก้วส่วนใหญ่จะลดลง 6-12% นั่นคือ 100 ° C ความหนาแน่นจะลดลง 15 กก. / ลบ.ม. แรงอัดของกระจกอบธรรมดาคือ 500-2000MPa กระจกหน้าต่างคือ 900-1000MPa

ความแข็งของแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี แว่นตามีความแข็งต่างกันในช่วง 4,000-10,000 MPa แก้วควอทซ์ที่แข็งที่สุดคือเมื่อมีปริมาณอัลคาไลออกไซด์เพิ่มขึ้นความแข็งของแก้วจะลดลง

ความเปราะบาง แก้วพร้อมกับเพชรและควอตซ์เป็นวัสดุที่เปราะบาง เนื่องจากความเปราะบางจะเด่นชัดที่สุดเมื่อถูกกระแทก จึงมีลักษณะเด่นคือความแข็งแรงของแรงกระแทก ความสามารถในการรับแรงกระแทกของแก้วขึ้นอยู่กับความหนืดเฉพาะ

การนำความร้อน แก้วควอทซ์มีค่าการนำความร้อนสูงสุด กระจกหน้าต่างธรรมดามีขนาด 0.97 W/(m.K) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าการนำความร้อนจะเพิ่มขึ้น ค่าการนำความร้อนจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของแก้ว

ความโปร่งใสสูงของแก้วออกไซด์ทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการเคลือบอาคาร กระจก และอุปกรณ์ออพติคัล รวมถึงเลเซอร์ โทรทัศน์ ฟิล์ม และอุปกรณ์ถ่ายภาพ และอื่นๆ สำหรับกระจกแผ่นอาคาร กระจกหน้าต่าง กระจกแสดงผล จะต้องคำนึงถึงว่าค่าสัมประสิทธิ์การส่องผ่านของแสงขึ้นอยู่กับการสะท้อนแสงของพื้นผิวกระจกและความสามารถในการดูดซับโดยตรง ตามทฤษฎีแล้ว แม้แต่แก้วที่สมบูรณ์แบบที่ไม่ดูดซับแสงก็ไม่สามารถส่งผ่านแสงได้มากกว่า 92%

คุณสมบัติทางแสงของแก้ว: ดัชนีการหักเหของแสงคือความสามารถของแก้วในการหักเหแสงที่ตกกระทบ สำหรับการผลิตสีย้อมเซรามิก ดัชนีการหักเหของแสงมีความสำคัญมาก ขึ้นอยู่กับว่าผลิตภัณฑ์เซรามิกจะสะท้อนแสงได้แรงแค่ไหนและจะดูเป็นอย่างไร

คุณสมบัติทางกล: ความยืดหยุ่นเป็นคุณสมบัติของตัวเครื่องที่แข็งแรงเพื่อคืนรูปร่างเดิมหลังจากการสิ้นสุดของโหลด ความยืดหยุ่นนั้นมีลักษณะตามปริมาณเช่นโมดูลัสของความยืดหยุ่นปกติซึ่งกำหนดขนาดของความเค้นที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงดึง (การบีบอัด)

แรงเสียดทานภายใน: ระบบคล้ายแก้วมีความสามารถในการดูดซับเชิงกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสั่นสะเทือนของเสียงและอัลตราโซนิก การหน่วงการสั่นสะเทือนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของความไม่สม่ำเสมอในแก้ว

คุณสมบัติทางความร้อนระบบซิลิเกตเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดทั้งในการศึกษาและในการผลิตเซรามิกและ ผลิตภัณฑ์แก้ว.

ความจุความร้อนจำเพาะ: - กำหนดโดยปริมาณความร้อน Q ที่จำเป็นเพื่อให้ความร้อนต่อมวลแก้ว 1°C

เคมี ความยืดหยุ่น - ความยืดหยุ่นเกี่ยวกับสื่อก้าวร้าวต่างๆ - คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของแว่นตามีความสำคัญต่อยา กระจกนิรภัยแตกเร็วกว่ากระจกที่ผ่านการอบอย่างดี 1.5-2 เท่า ในการก่อสร้างสมัยใหม่ มีการใช้กระจกพิเศษที่มีคุณสมบัติป้องกันแสงแดดและความร้อนสำหรับหน้าต่าง ประตู และช่องเปิดอื่นๆ สำหรับแว่นตาเหล่านี้ ลักษณะสเปกตรัมมีความสำคัญ ฟลักซ์ส่องสว่างผ่านการชี้แจงประเมินโทนสี ขึ้นอยู่กับลักษณะเหล่านี้ กระจกบางประเภทจะถูกเลือก เช่นเดียวกับการกำหนดคุณสมบัติความร้อนและแสง อิทธิพลต่อสภาพการทำงาน การออกแบบอาคารและโครงสร้าง

การจำแนกประเภทแก้ว

สินค้าแก้ว.

กระจก- ตัวอสัณฐานที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งได้มาจากการทำให้มวลแก้วเย็นลง ตัวอย่างง่ายๆ คือ นำน้ำตาล 1 ก้อน ตั้งไฟให้ร้อนจนเป็นของเหลว แล้วทำให้เย็นลง น้ำตาลสูญเสียโครงสร้างผลึกเดิมและกลายเป็นสัณฐาน

ประวัติแก้ว.

เป็นครั้งแรกที่แก้วปรากฏในอียิปต์โบราณเป็นเวลา 3 ... 4 พันปีก่อนคริสต์ศักราช อย่างไรก็ตาม แว่นตาในยุคนั้นแม้รูปลักษณ์ภายนอกจะแตกต่างจากแว่นตาในสมัยนี้ ตามกฎแล้วมันไม่โปร่งใสและมีฟองอากาศจำนวนมาก เครื่องประดับทำจากแก้วดังกล่าว

ในปลายศตวรรษที่ 7 การผลิตแก้วเกิดขึ้นในเมืองเวนิสในศตวรรษที่ 9 มันถึงระดับสูง หน้าต่างกระจกสีและโมเสกสไตล์เวนิสที่มีชื่อเสียงประดับประดาโบสถ์ในยุคนั้น และผลิตภัณฑ์ทางศิลปะต่างๆ ที่ทำจากกระจกสี โมเสกและกระจกลวดลาย กระจกถือเป็นการผูกขาดของการผลิตแก้วในเวนิส จากนั้นศิลปะนี้ก็แทรกซึมประเทศอื่น ๆ ในยุโรปตะวันตกและตะวันออกกลาง

ในตอนท้ายของศตวรรษที่สิบสอง ในสาธารณรัฐเช็ก แก้วถูกประดิษฐ์ขึ้น โดยมีความบริสุทธิ์ ความโปร่งใส และความแข็ง และเป็นที่รู้จักในชื่อ "คริสตัลโบฮีเมียน"

การทำแก้วในรัสเซียเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 9 - 10 นั่นคือเร็วกว่านั้นมาก
อเมริกา (ศตวรรษที่ XVII) และเร็วกว่าในประเทศอื่น ๆ ในยุโรปตะวันตก

โรงงานแก้วแห่งแรกในรัสเซียก่อตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 1638 ใกล้กรุงมอสโก โรงงานแห่งนี้ผลิตกระจกหน้าต่างและผลิตภัณฑ์กระจกอื่นๆ การผลิตแก้วได้รับการพัฒนาอย่างมากภายใต้ปีเตอร์ที่ 1 ในช่วงเวลานี้ โรงงานแก้วถูกสร้างขึ้นใกล้กับมอสโกว ในเคียฟและเมืองอื่นๆ ในปี 1760 มีโรงงานแก้วมากกว่า 25 แห่งในรัสเซียตั้งอยู่ในจังหวัดต่างๆ โรงงานเหล่านี้ผลิตกระจกหน้าต่าง ขวด ​​และเครื่องใช้ในครัวเรือนเป็นหลัก

ผู้ก่อตั้งรากฐานทางวิทยาศาสตร์ของการผลิตแก้วในรัสเซียคือ M.V. Lomonosov ซึ่งในปี 1752 ได้สร้างโรงงานใกล้เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและจัดการผลิตแว่นตาสี เอ็ม.วี. Lomonosov พัฒนาวิธีการกดแก้วด้วยความร้อน

องค์ประกอบของแก้ว

วัตถุดิบสำหรับการผลิตแก้วแบ่งออกเป็นพื้นฐานหรือแก้วขึ้นรูปและเสริม

ด้วยความช่วยเหลือของวัสดุพื้นฐาน ออกไซด์ต่างๆ จะถูกนำเข้าสู่องค์ประกอบของแก้ว ซึ่งเมื่อหลอมรวมแล้ว จะก่อตัวเป็นมวลแก้ว คุณสมบัติของแก้วขึ้นอยู่กับออกไซด์ที่รวมอยู่ในนั้นและอัตราส่วน ออกไซด์หลัก SiO2 ถูกนำเข้าไปในแก้วผ่านทรายควอทซ์ ทรายต้องปราศจากสิ่งเจือปน โดยเฉพาะการแต่งสี (ออกไซด์ของเหล็ก ไททาเนียม โครเมียม) ซึ่งทำให้กระจกมีสีน้ำเงิน เหลือง เขียว ลดความโปร่งใส เมื่อปริมาณซิลิกอนไดออกไซด์ในแก้วเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงเชิงกลและความร้อน ความต้านทานต่อสารเคมีจะดีขึ้น แต่อุณหภูมิหลอมเหลวจะสูงขึ้น

โบรอนออกไซด์ B2O3 อำนวยความสะดวกในการหลอมและปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแก้ว

อะลูมิเนียมออกไซด์ A12O3 ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและทนทานต่อสารเคมีของกระจก

อัลคาไลน์ออกไซด์ Na2O, K2O ลดอุณหภูมิหลอมเหลวของแก้ว อำนวยความสะดวกในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ แต่ลดความแข็งแรง ทนความร้อน และทนต่อสารเคมี

ออกไซด์ของแคลเซียม แมกนีเซียม สังกะสี ช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีและความร้อนของผลิตภัณฑ์ ออกไซด์ของแบเรียม ตะกั่ว และสังกะสีจะเพิ่มความหนาแน่น ปรับปรุงคุณสมบัติทางแสง ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตคริสตัล

วัสดุเสริมนำมาปรับปรุงคุณสมบัติผู้บริโภคของแก้ว ตามวัตถุประสงค์ พวกมันถูกแบ่งออกเป็นตัวทำให้ใส สารฟอกขาว สารทำให้เงียบ สีย้อม สารรีดิวซ์ และสารออกซิไดซ์

บ่อพักน้ำมีส่วนช่วยในการกำจัดก๊าซออกจากมวลแก้วซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของวัตถุดิบ เนื่องจากการรวมตัวของก๊าซ มวลของแก้วจึงทึบแสง ดินประสิว, เกลือแอมโมเนียม, สารหนูไตรออกไซด์ใช้เป็นบ่อพักน้ำ เมื่อได้รับความร้อน บ่อพักน้ำจะสลายตัว ลอยตัวขึ้นในรูปของไอระเหยและรวมตัวเป็นก๊าซ

สารลดสีดับหรือทำให้เฉดสีที่ไม่ต้องการอ่อนลง เนื่องจากมีสิ่งเจือปนเล็กน้อยของเหล็กออกไซด์ กระจกจึงมีโทนสีเขียวอมฟ้าและมีการใช้สารลดสีเพื่อทำให้สีนี้มองไม่เห็น ใช้การเปลี่ยนสี 2 วิธี - ทางกายภาพและทางเคมี ด้วยวิธีการทางกายภาพจะมีการแนะนำสีย้อมเพิ่มเติมในองค์ประกอบของมวลแก้วซึ่งทำให้ผลกระทบของสีหลักเป็นกลาง สารฟอกสีทางกายภาพประกอบด้วยสารประกอบของแมงกานีส โคบอลต์ ฯลฯ สารฟอกสีเคมีจะเปลี่ยนสารประกอบที่มีสีเป็นสารที่ไม่มีสี ได้แก่ดินประสิวพลวง สารประกอบเหล่านี้เปลี่ยนเหล็กออกไซด์ 2 วาเลนต์ให้เป็นเหล็กออกไซด์ 3 วาเลนต์ซึ่งมีสีอ่อนกว่า

ตัวเก็บเสียง(ฟลูออไรด์และฟอสเฟต) ลดความโปร่งใสและทำให้แก้วดูเป็นสีขาว

สีย้อมให้แก้วมีสีที่ต้องการ ออกไซด์ของโลหะหนักหรือซัลไฟด์ใช้เป็นสีย้อม การเกิดสียังสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการปล่อยอนุภาคคอลลอยด์ของโลหะอิสระ (ทองแดง ทอง พลวง) ในแก้ว

แก้วย้อมเป็นสีน้ำเงินด้วยโคบอลต์ออกไซด์ สีน้ำเงินด้วยคอปเปอร์ออกไซด์ สีเขียวด้วยโครเมียมหรือวานาเดียมออกไซด์ สีม่วงด้วยแมงกานีสเปอร์ออกไซด์ และสีชมพูด้วยซีลีเนียม เป็นต้น

ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์เพิ่มเมื่อปรุงแก้วสีเพื่อสร้างสภาพแวดล้อม pH ที่แน่นอน ได้แก่ดินประสิว คาร์บอน เป็นต้น

สารเร่งการปรุงอาหารมีส่วนช่วยเร่งการหลอมแก้ว ซึ่งรวมถึงสารประกอบฟลูออรีน เกลือของอะลูมิเนียม เป็นต้น

คุณสมบัติของแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมัน

ความหนาแน่นของแก้วธรรมดาคือ 2,500 กก. / ลบ.ม. แก้วที่มีตะกั่วออกไซด์สูงมีความหนาแน่นสูงสุด - สูงถึง 6,000 กก. / ลบ.ม. ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการมีออกไซด์ของโลหะหนัก (ตะกั่ว แบเรียม สังกะสี) ในองค์ประกอบของแก้ว และส่งผลต่อมวลของผลิตภัณฑ์ คุณสมบัติทางแสงและความร้อน เมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ดัชนีการหักเหของแสง ความแวววาว และการเล่นแสงบนหน้าปัดจะเพิ่มขึ้น แต่ความต้านทานความร้อน ความแข็งแรง และความแข็งจะลดลง

คุณสมบัติทางแสงของแก้วมีหลากหลาย แว่นตาสามารถโปร่งใส (การส่องผ่าน 0.85 หรือมากกว่า) และปิดเสียงในระดับที่แตกต่างกัน ไม่มีสีและสี มีพื้นผิวมันเงาและด้าน คุณสมบัติทางแสงหลักของแก้ว ได้แก่ การส่งผ่านแสง (ความโปร่งใส) การหักเหของแสง การสะท้อน การกระเจิง ฯลฯ แก้วซิลิเกตทั่วไปส่งผ่านส่วนที่มองเห็นได้ทั้งหมดของสเปกตรัมได้ดี และไม่ส่งผ่านรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด ความโปร่งใสของแก้วส่วนใหญ่อยู่ที่ 84-90% ด้วยการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของกระจกและสีของกระจก จึงสามารถควบคุมการส่องผ่านของแสงของกระจกได้ ดัชนีการหักเหของแสง (อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมสะท้อน) สำหรับแว่นตาธรรมดาคือ 1.5 สำหรับคริสตัล 1.9 ในขณะเดียวกัน ยิ่งดัชนีการหักเหของแสงสูง ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงก็จะยิ่งสูงขึ้น

แก้วมีแรงอัดสูง 700-1,000 MPa และความต้านทานแรงดึงต่ำ 35-85 MPa

ความแข็งคือความสามารถของแก้วในการต้านทานการถูกเจาะโดยวัตถุอื่น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ แก้วควอทซ์เช่นเดียวกับแก้วบอโรซิลิเกตที่มีความเป็นด่างต่ำมีความแข็งสูง แก้วคริสตัลมีความนุ่มกว่าแว่นทั่วไปถึง 2 เท่า ความแข็งของแก้วซิลิเกตทั่วไปอยู่ที่ 5-7 ในระดับ Mohs
ความเปราะบางคือความสามารถของกระจกในการต้านทานแรงกระแทก กระจกต้านทานแรงกระแทกได้ไม่ดี กล่าวคือ มีความเปราะบาง การมีบอริกแอนไฮไดรด์และแมกนีเซียมออกไซด์ในแก้วจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกของแก้ว
การนำความร้อนของกระจกต่ำ ดังนั้นจึงใช้กระจกเพื่อป้องกันห้องในฤดูหนาว แก้วควอตซ์มีค่าการนำความร้อนสูงสุด

เสถียรภาพทางความร้อนของแก้วขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: ส่วนประกอบของแก้ว รูปร่างและขนาดของผลิตภัณฑ์ ลักษณะของพื้นผิว ฯลฯ ด้วยความช่วยเหลือของการรักษาความร้อนแบบพิเศษ ความต้านทานความร้อนของกระจกสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายครั้ง

แก้วมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ (แก้วเป็นไดอิเล็กตริก) ในขณะเดียวกัน ค่าการนำไฟฟ้าของแก้วจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ (แก้วที่หลอมเหลวจะนำกระแสไฟฟ้า) อิทธิพลที่ใหญ่ที่สุดการนำไฟฟ้าได้รับผลกระทบจากเนื้อหาของลิเธียมออกไซด์ในนั้น ยิ่งอยู่ในองค์ประกอบของแก้วมากเท่าใดค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ลดการนำไฟฟ้าของออกไซด์ของโลหะไดวาเลนต์ (BaO ส่วนใหญ่ทั้งหมด)
สามารถกลึงกระจกได้: สามารถเลื่อยด้วยเลื่อยวงเดือนที่เต็มไปด้วยเพชร, กลึงด้วยใบมีดโพเบไดต์, ตัดด้วยเพชร, บด, ขัดเงา ในสถานะพลาสติก ที่อุณหภูมิ 800-1,000°C สามารถขึ้นรูปแก้วได้

การจำแนกประเภทแก้ว

แว่นตาแบ่งตามองค์ประกอบ ชื่อของพวกเขาขึ้นอยู่กับเนื้อหาของออกไซด์บางชนิด แก้วออกไซด์ต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

ซิลิเกต - SiO 2;

อะลูมิโนซิลิเกต - Al 2 O 3, SiO 2;

บอโรซิลิเกต - B 2 O 3, SiO 2;

โบรอนอะลูมิโนซิลิเกต - B 2 O 3, Al 2 O 3, SiO 2 และอื่น ๆ

กระจกแต่ละประเภทมีคุณสมบัติบางอย่าง

แก้วซิลิเกตแบ่งออกเป็นธรรมดา, คริสตัล, ทนความร้อน สิ่งที่พบบ่อย ได้แก่ โซดาไลม์ โซดาไลม์ โพแทสเซียมไลม์ แก้วโซดาโพแทสเซียมไลม์

แก้วคริสตัลนั้นโดดเด่นด้วยความแวววาวที่เพิ่มขึ้นและการหักเหที่แข็งแกร่ง แยกแยะความแตกต่างระหว่างตะกั่วและคริสตัลไร้สารตะกั่ว คริสตัลตะกั่วมีมวลเพิ่มขึ้นและตกแต่งอย่างดี ตามปริมาณของตะกั่วออกไซด์ คริสตัลตะกั่วจะถูกแบ่งออกเป็น

1. แก้วคริสตัลที่มีตะกั่ว โบรอน หรือซิงค์ออกไซด์ อย่างน้อย 10%

2. ผลึกตะกั่วต่ำที่มีตะกั่วออกไซด์ 18-24%

3. ตะกั่วคริสตัลที่มีตะกั่วออกไซด์ 24-30%

4. คริสตัลตะกั่วสูงที่มีตะกั่วออกไซด์ 30% ขึ้นไป

คริสตัลไร้สารตะกั่วประกอบด้วยแบเรียมออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ (อย่างน้อย 18%) ซึ่งปรับปรุงการหักเหของแสง เพิ่มความแข็งและความแวววาวของแก้ว แต่ลดความโปร่งใส

แว่นตากันความร้อนทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน ประกอบด้วยสารประกอบโบรอน (12-13%) ความคงตัวทางความร้อนของแก้วดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นหลังจากการแบ่งเบาบรรเทา
คุณสมบัติทางเคมีของแก้ว

ความทนทานต่อสารเคมีของแก้วเป็นตัวกำหนดวัตถุประสงค์และความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ มีค่าสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับน้ำ กรดอินทรีย์ และแร่ธาตุ (ยกเว้นไฮโดรฟลูออริก) อัลคาไลและอัลคาไลคาร์บอเนตทำหน้าที่รุนแรงกว่า กรดไฮโดรฟลูออริกจะละลายแก้ว ดังนั้นจึงใช้สำหรับทำลวดลายบนกระจก ปูผิวด้าน และขัดผลิตภัณฑ์ด้วยสารเคมี

การก่อตัวของคุณสมบัติผู้บริโภคของผลิตภัณฑ์แก้วเกิดขึ้นในกระบวนการของพวกเขา การผลิต.

ผลิตเครื่องแก้วประกอบด้วยหลายขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมวัตถุดิบ การผสม การหลอมแก้ว การผลิตแก้ว การแปรรูปและการตกแต่งผลิตภัณฑ์ การคัดแยก การทำเครื่องหมายและการบรรจุผลิตภัณฑ์

1. การเตรียมวัตถุดิบลดลงเหลือเพียงการทำให้ทรายควอทซ์และส่วนประกอบอื่น ๆ บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกที่ไม่ต้องการ การบดละเอียด และการคัดแยกวัสดุ

2. การเตรียมประจุ เช่น ส่วนผสมแห้ง ประกอบด้วยการชั่งน้ำหนักส่วนประกอบตามสูตรและผสมให้ละเอียดจนเป็นเนื้อเดียวกันทั้งหมด วิธีการขั้นสูงคือการผลิตก้อนและเม็ดจากประจุ ในเวลาเดียวกัน ความสม่ำเสมอของประจุจะคงอยู่ และเร่งการหุงต้ม นอกจากนี้ เพื่อให้แก้วละลายเร็วขึ้น จะมีการเติมเศษแก้ว 25-30% ลงในส่วนผสม Cullet ล้าง บด และผ่านแม่เหล็ก

3. แก้วปรุงอาหารที่ละลายจากประจุจะดำเนินการในอ่างน้ำและเตาหม้อที่อุณหภูมิสูงสุด 1,450-1,550 ° C ในระหว่างกระบวนการปรุงอาหาร จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่ซับซ้อนและปฏิสัมพันธ์ของวัตถุดิบ ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องกรอง มวลแก้วจะปราศจากการรวมตัวของก๊าซ ผสมให้ละเอียดจนได้องค์ประกอบและความหนืดที่สม่ำเสมอ ในกรณีที่มีการละเมิดโหมดการประมวลผลวัตถุดิบ การเตรียมส่วนผสม และการปรุงอาหาร จะเกิดข้อบกพร่องในมวลแก้ว (เราจะวิเคราะห์ในภายหลัง)

4. การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์จากมวลแก้วที่มีความหนืดนั้นทำได้หลายวิธี วิธีการขึ้นรูปส่วนใหญ่จะกำหนดโครงร่างของผลิตภัณฑ์ ความหนาของผนัง เทคนิคการตกแต่ง การลงสี และด้วยเหตุนี้จึงเป็นปัจจัยสำคัญในการจัดประเภทและกำหนดราคา

ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนทำโดยการเป่า กด กด เป่า ดัด (ดัด) หล่อ ฯลฯ

เป่า -วิธีการขึ้นรูปแก้วที่เก่าแก่ที่สุด การเป่าสามารถทำได้โดยใช้กลไก เป่าด้วยสุญญากาศ แม่พิมพ์แบบแมนนวลและสารกูเต็น (ฟรี)

การเป่าด้วยมือทำได้โดยใช้ท่อเป่าแก้ว การเป่าสามารถทำได้ทั้งแบบหล่อและแบบไม่มีแม่พิมพ์ การเป่าในแม่พิมพ์ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีการกำหนดค่าและความหนาของผนังที่มีพื้นผิวเรียบและเงางาม พวกเขาผลิตผลิตภัณฑ์ไร้สี ย้อมจำนวนมาก และเหนือศีรษะ (สองชั้นและหลายชั้น)

การเป่าโดยไม่ใช้แม่พิมพ์หรือการเป่าแบบอิสระ (ในการค้า - การขึ้นรูป Gooten) ดำเนินการโดยใช้ท่อเป่าแก้ว แต่ผลิตภัณฑ์จะถูกขึ้นรูปและสุดท้ายก็เสร็จสิ้นในอากาศเป็นส่วนใหญ่ ผลิตภัณฑ์มีลักษณะความซับซ้อนของรูปแบบ การเปลี่ยนที่ราบรื่นชิ้นส่วนผนังหนา

ผลิตผลิตภัณฑ์ไร้สีที่มีโครงร่างเรียบง่าย ส่วนใหญ่เป็นแก้ว โดยการใช้เครื่องจักรเป่าด้วยเครื่องจักรอัตโนมัติ

ผลิตภัณฑ์เป่ามีผนังที่เรียบที่สุด มีความมันเงาสูง มีความโปร่งแสงสูง มีรูปร่างและความหนาของผนังที่หลากหลายที่สุด พวกเขาได้รับการตกแต่งในเกือบทุกวิธีที่เป็นไปได้และถือว่ามีคุณภาพสูงสุด

การกดเป็นวิธีการที่แพร่หลายและประหยัดที่สุดในการรับผลิตภัณฑ์แก้ว ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยเครื่องกดแบบอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติในแม่พิมพ์พิเศษ ซึ่งรูปแบบจะถูกนำมาใช้ทันที มีลักษณะความหนาของผนังขนาดใหญ่ (มากกว่า 3 มม.), มวลขนาดใหญ่, ความโปร่งใสน้อยกว่าและความต้านทานความร้อน, ความหนาด้านล่างที่สำคัญ, ร่องรอยของรูปร่างที่มองเห็นได้ เครื่องใช้กดมีรูปร่างเรียบง่ายพร้อมด้านบนกว้าง

พวกเขาพยายามที่จะเอาชนะความซ้ำซากจำเจของผลิตภัณฑ์กดโดยการสร้างรูปแบบนูนแสงบนพื้นผิว (การกดพื้นผิว) โดยการกดโดยไม่ใช้วงแหวนด้านบน ซึ่งทำให้ได้ขอบที่เกิดขึ้นอย่างอิสระที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละผลิตภัณฑ์ โดยการรวมการกดและการดัด (กดดัด).

เป่าโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าการขึ้นรูปของผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นในสองขั้นตอน - ขั้นแรกพวกเขาจะขึ้นรูปในแม่พิมพ์และจากนั้นในอากาศร้อน ผลิตภัณฑ์มีคอแคบ ผนังหนาไม่เท่ากัน และมีร่องรอยของรูปร่าง การเป่าด้วยแรงกดทำให้เกิดเหยือก ขวด เหยือก ขวดแก้ว ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีนี้แตกต่างจากผลิตภัณฑ์แบบกดที่มีรูปร่างซับซ้อนกว่า และจากผลิตภัณฑ์แบบเป่า ในผนังหนา ร่องรอยของรูปร่างและรูปแบบที่หยาบกว่า

การคัดเลือกนักแสดง.มวลแก้วถูกเทลงในแม่พิมพ์พิเศษ ซึ่งจะทำให้เย็นลงและรับรูปร่างของแม่พิมพ์ วิธีนี้ใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ศิลปะและการตกแต่ง

การหล่อแบบแรงเหวี่ยงดำเนินการในแม่พิมพ์โลหะหมุนภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยง ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีนี้มีมวลมากและผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่จะเสร็จสิ้นด้วยตนเอง พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำสามารถใช้เป็นตัวอย่างของผลิตภัณฑ์จากการหล่อแบบแรงเหวี่ยง

วิธีการปั้นอื่น ๆ นั้นพบได้น้อยกว่า

การขึ้นรูปที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ

5. ผลิตภัณฑ์หลอม ในระหว่างการขึ้นรูป เนื่องจากแก้วมีค่าการนำความร้อนต่ำ การเย็นตัวที่เฉียบคมและไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดความเครียดตกค้างในผลิตภัณฑ์ที่สามารถทำให้เกิดการทำลายได้เอง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการหลอม - การรักษาความร้อนซึ่งประกอบด้วยการให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิ 530-550 ° C การรักษาที่อุณหภูมินี้และการทำให้เย็นลงช้า ในระหว่างการหลอม ความเค้นตกค้างจะลดลงจนถึงค่าที่ปลอดภัยและกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งส่วนตัดขวางของผลิตภัณฑ์ เสถียรภาพทางความร้อนของแก้วขึ้นอยู่กับคุณภาพของการหลอม

6. การแปรรูปและการตกแต่ง การประมวลผลขั้นแรกประกอบด้วยการประมวลผลขอบและด้านล่างของผลิตภัณฑ์ การบดไม้ก๊อกจนถึงคอขวด การประมวลผลเพื่อการตกแต่งเป็นการประยุกต์ใช้การตกแต่งในลักษณะที่แตกต่างกับผลิตภัณฑ์ การตกแต่งเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติด้านความสวยงามของผลิตภัณฑ์แก้วและเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักด้านราคา

การปักชำจำแนกตามขั้นตอนของการใช้งาน (ร้อนและเย็น) ประเภท ความซับซ้อน

ตกแต่งประยุกต์ร้อน:

1. ได้แก้วสีมาโดยการเติมสีย้อมลงในมวลแก้ว

2. ผลิตภัณฑ์สีทำจากแก้ว 1 ชั้นและเคลือบด้วยแก้วสีเข้ม 1 หรือ 2 ชั้น

3. การตกแต่งผลิตภัณฑ์เป่าในสภาวะร้อนทำได้โดยการใช้เครือเถาแก้ว ริบบิ้น ด้ายบิดและพันกัน ความหลากหลาย - การตกแต่งด้วยลวดลายหรือเกลียวมีรูปแบบของเกลียว 2 หรือ 3 สี

4. การตกแต่งหินอ่อนหรือมาลาไคต์ได้มาจากกระบวนการหลอมแก้วนมด้วยการเติมแก้วสีที่ไม่ผสม

5. การตัด "เสียงแตก" ("ภายใต้น้ำค้างแข็ง", "แก้วน้ำแข็ง") - เครือข่ายของรอยแตกบนพื้นผิวขนาดเล็กที่เกิดขึ้นระหว่างการทำให้ผลิตภัณฑ์เย็นลงอย่างรวดเร็วในน้ำ ถัดไปวางผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปในเตาเผาที่ละลายรอยแตก

6. ใช้ "ลูกกลิ้งตัด" ซึ่งสร้างเอฟเฟกต์แสงเนื่องจากพื้นผิวด้านในเป็นคลื่นที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กแท่งยาวถูกเป่าเป็นรูปซี่

7. เครื่องประดับจำนวนมาก ชิ้นงานที่อุ่นจะกลิ้งไปบนกระจกสีที่บดแล้ว ซึ่งจะละลายติดกับพื้นผิว

8. ฟิล์มสีรุ้ง (การระคายเคือง) บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์สามารถรับได้เมื่อเกลือของดีบุกคลอไรด์ แบเรียม ฯลฯ ถูกสะสมบนผลิตภัณฑ์ร้อน เกลือเหล่านี้เมื่อสลายตัวจะก่อตัวเป็นฟิล์มใสแวววาวของออกไซด์ของโลหะ (ชวนให้นึกถึงหอยมุก)

9. เครื่องประดับจากการเป่าฟรี - ผลิตภัณฑ์ได้รูปทรงที่แปลกและไม่เหมือนใคร

10. โคมไฟระย้า - การใช้สารละลายโลหะกับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ ถัดไป ผลิตภัณฑ์จะถูกอบอ่อน ตัวทำละลายระเหย และติดฟิล์มโลหะบนพื้นผิว

11. ผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปมีการตกแต่งโดยใช้รูปแบบจากแม่พิมพ์เป็นหลัก

การตกแต่งเย็นดำเนินการโดยการรักษาเชิงกล, การบำบัดทางเคมี (การแกะสลัก) และการตกแต่งพื้นผิวโดยใช้สีซิลิเกต, การเตรียมทอง, โคมไฟระย้า

การตัดที่ใช้กลไก ได้แก่ เทปเคลือบด้าน การเจียระไนแบบตัวเลข การเจียระไนเพชร การตัดแบบเรียบ การแกะสลัก การพ่นทราย

1. เนื้อเทปเป็นแถบกว้าง 4-5 มม. แถบโลหะถูกกดลงบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการหมุนซึ่งมีการป้อนทรายและน้ำ ในกรณีนี้ เม็ดทรายจะขูดขีดกระจก

2. การเจียรตัวเลข - พื้นผิวด้าน (ตื้น) รูปแบบของส่วนกลม วงรี หรือหยัก ใช้กับล้อทราย

3. หน้าเพชรเป็นรูปแบบของร่อง dihedral ลึก ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วก่อตัวเป็นพุ่มไม้ ตาข่าย หินเหลี่ยม ดาวที่เรียบง่ายและหลายลำแสง และองค์ประกอบอื่นๆ การวาดภาพถูกนำไปใช้กับมือหรือ เครื่องอัตโนมัติใช้ล้อขัดที่มีขอบต่างกัน หลังจากตัดลวดลายแล้ว จะมีการขัดเงาจนโปร่งใส เหลี่ยมเพชรใช้ได้ผลเป็นพิเศษกับผลิตภัณฑ์คริสตัล ซึ่งความแวววาวและการเล่นแสงของเหลี่ยมเพชรนั้นได้รับการเปิดเผยเป็นอย่างดี

4. ขอบเรียบ - เป็นระนาบขัดเงาที่มีความกว้างต่างๆ ตามแนวขอบของผลิตภัณฑ์

5. การแกะสลัก - พื้นผิวด้านหรือการวาดภาพด้วยแสงน้อยกว่าซึ่งมีลักษณะเป็นพืชพรรณส่วนใหญ่โดยไม่มีการกดทับมาก ได้มาจากการใช้แผ่นทองแดงหมุนหรืออัลตราซาวนด์

6. การเป่าด้วยทราย - รูปแบบการเคลือบด้านของรูปทรงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลของแก้วด้วยทรายซึ่งถูกป้อนภายใต้แรงกดเข้าไปในช่องเจาะของลายฉลุ

ใช้การตัดโดยการกัด, แบ่งออกเป็นแบบง่าย (heliospheric), ซับซ้อน (คัดลอก), การแกะสลักลึก (ศิลปะ) เพื่อให้ได้รูปแบบผลิตภัณฑ์จะถูกปกคลุมด้วยชั้นของสีเหลืองอ่อนป้องกันซึ่งจะใช้รูปแบบโดยใช้เข็มเครื่องหรือด้วยตนเองโดยเปิดเผยแก้ว จากนั้นนำเครื่องแก้วไปแช่ในอ่างกรดไฮโดรฟลูออริก ซึ่งจะละลายแก้วในรูปแบบเปล่าๆ จนถึงระดับความลึกต่างๆ กัน

การแกะสลักแบบง่ายหรือ heliospheric เป็นรูปแบบทางเรขาคณิตเชิงลึกที่โปร่งใสในรูปแบบของเส้นตรง เส้นโค้ง และเส้นหัก

การแกะสลักที่ซับซ้อนหรือคัดลอกเป็นรูปแบบเชิงลึกเชิงเส้น แต่มีลักษณะที่ซับซ้อนกว่าและมักจะเป็นพืช

การแกะสลักลึกหรือเชิงศิลปะเป็นลวดลายนูนในผังโรงงานหลักบนกระจก 2 หรือ 3 ชั้น เนื่องจากความลึกของการแกะสลักกระจกสีต่างกัน จึงมีรูปแบบของความเข้มของสีที่แตกต่างกัน

การตกแต่งพื้นผิวสามารถทำได้ด้วยสีซิลิเกต, การเตรียมทองคำ การตกแต่งดังกล่าวรวมถึงการทาสี decalcomania (เป็นการวาดหลายสีโดยไม่ต้องใช้พู่กันใช้สติ๊กเกอร์) การพิมพ์ซิลค์สกรีน (การวาดภาพสีเดียวที่ได้จากการฉลุโดยใช้ตาข่ายไหม) การใช้ริบบิ้น (4- กว้าง 10 มม.), ฝังเป็นชั้น (1-3 มม.), เสาอากาศ (สูงสุด 1 มม.), ภาพถ่าย ฯลฯ กำลังพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ของเครื่องประดับ - การพ่นพลาสมาโลหะ ผงแก้ว การแกะสลักด้วยแสงเคมี ฯลฯ

กระบวนการผลิตจบลงด้วยการควบคุมการยอมรับและการติดฉลากผลิตภัณฑ์

แก้วซิลิเกตมีความโดดเด่นด้วยการผสมผสานที่ไม่ธรรมดาของคุณสมบัติ ความโปร่งใส ความแน่นของน้ำ และความทนทานต่อสารเคมีสากล ทั้งหมดนี้อธิบายได้จากองค์ประกอบและโครงสร้างเฉพาะของแก้ว

ความหนาแน่นกระจกขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี และสำหรับกระจกอาคารทั่วไปคือ 2,400...2,600 กก./ม.3 . ความหนาแน่นของกระจกหน้าต่างคือ 2550 กก. / ม. แว่นตาที่มีตะกั่วออกไซด์ ("โบฮีเมียนคริสตัล") มีความหนาแน่นสูง - มากกว่า 3,000 กก. / ลบ.ม. ความพรุนและการดูดซึมน้ำของแก้วเกือบเท่ากับ 0%

คุณสมบัติทางกล กระจกในโครงสร้างอาคารมักจะถูกดัด ยืด และกระแทก และมักจะถูกบีบอัดน้อยกว่า ดังนั้นควรพิจารณาความต้านทานแรงดึงและความเปราะบางเป็นตัวบ่งชี้หลักที่กำหนดคุณสมบัติเชิงกล

เชิงทฤษฎี ความต้านทานแรงดึงของแก้ว - (10...12) 10 3 เมกะปาสคาล ในทางปฏิบัติ ค่านี้จะต่ำกว่า 200...300 เท่า และมีค่าตั้งแต่ 30 ถึง 60 MPa สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีพื้นที่ที่อ่อนแอในแก้ว (ความสม่ำเสมอของไมโคร, ข้อบกพร่องของพื้นผิว, ความเค้นภายใน) ขนาดของผลิตภัณฑ์แก้วที่ใหญ่ขึ้นมีโอกาสมากขึ้นในพื้นที่ดังกล่าว ตัวอย่างของการพึ่งพาความแข็งแรงของแก้วกับขนาดของผลิตภัณฑ์ทดสอบคือใยแก้ว ไฟเบอร์กลาสที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ... 10 ไมครอนมีความต้านทานแรงดึง 300 ... 500 MPa ซึ่งสูงกว่าแผ่นกระจกเกือบ 10 เท่า ลดความต้านทานแรงดึงของรอยขีดข่วนกระจกอย่างมาก การตัดกระจกด้วยเพชรมีพื้นฐานมาจากสิ่งนี้

แรงอัดกระจก สูง - 900 ... 1,000 MPa เช่น เกือบเหมือนเหล็กและเหล็กหล่อ ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ - 50 ถึง + 70 ° C ความแข็งแรงของแก้วจะไม่เปลี่ยนแปลง

แก้วที่ อุณหภูมิปกติต่างกันตรงที่ไม่มีการเสียรูปพลาสติก เมื่อโหลดแล้ว จะเป็นไปตามกฎของฮุคจนถึงการแตกหักแบบเปราะ โมดูลัสยืดหยุ่นแก้ว E=(7...7.5) 10 4 เมกะปาสคาล

ความเปราะบาง - ข้อเสียเปรียบหลักกระจก. ตัวบ่งชี้หลักของความเปราะบางคืออัตราส่วนของโมดูลัสของความยืดหยุ่นต่อความต้านทานแรงดึง อี/อาร์ พี .สำหรับแก้วคือ 1300 ... 1500 (สำหรับเหล็ก 400 ... 460, ยาง 0.4 ... 0.6) นอกจากนี้ความสม่ำเสมอของโครงสร้าง (ความเป็นเนื้อเดียวกัน) ของแก้วยังก่อให้เกิดการพัฒนาที่ไม่ จำกัด ของรอยแตกซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการแสดงความเปราะบาง

ความแข็งของแก้ว,ซึ่งในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีเป็นสารที่ใกล้เคียงกับเฟลด์สปาร์เหมือนกับแร่ธาตุเหล่านี้และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีซึ่งอยู่ในช่วง 5 ... 7 ในระดับ Mohs

คุณสมบัติทางแสง แว่นตามีลักษณะการส่งผ่านแสง (โปร่งใส), การหักเหของแสง, การสะท้อน, การกระเจิง ฯลฯ แว่นตาซิลิเกตทั่วไปยกเว้นแว่นตาพิเศษ (ดูด้านล่าง) ส่งผ่านส่วนที่มองเห็นได้ทั้งหมดของสเปกตรัม (มากถึง 88 ... 92%) และไม่ส่งรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด ดัชนีหักเหของกระจกอาคาร (ป= 1.50...1.52) กำหนดความแรงของแสงสะท้อนและการส่งผ่านแสงของกระจกที่มุมต่างๆ ของการตกกระทบของแสง เมื่อมุมตกกระทบของแสงเปลี่ยนจาก 0 เป็น 75° การส่งผ่านแสงของกระจกจะลดลงจาก 90 เป็น 50%

การนำความร้อน ชนิดต่างๆแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเพียงเล็กน้อยและมีค่าเท่ากับ 0.6 ... 0.8 W / (m K) ซึ่งต่ำกว่าแร่ผลึกที่คล้ายกันเกือบ 10 เท่า ตัวอย่างเช่น การนำความร้อนของคริสตัลควอตซ์คือ 7.2 W / (m K)

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น (CLTE) ของแก้วมีขนาดค่อนข้างเล็ก (สำหรับแก้วธรรมดา 9 10 -6 K -1) แต่เนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำและโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง ความเค้นที่เกิดขึ้นในแก้วระหว่างการให้ความร้อน (หรือการทำความเย็น) ด้านเดียวที่แหลมคมสามารถเข้าถึงค่าที่นำไปสู่ความล้มเหลวของแก้ว สิ่งนี้อธิบายถึงขนาดที่ค่อนข้างเล็ก ทนความร้อน(ความสามารถในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน) ของกระจกธรรมดา มันคือ 70 ... 90 ° C

ความสามารถในการกันเสียง แก้วค่อนข้างสูง แก้วที่มีความหนา 1 ซม. ในแง่ของฉนวนกันเสียงโดยประมาณจะสอดคล้องกับผนังอิฐครึ่งอิฐ - 12 ซม.

ทนต่อสารเคมี แก้วซิลิเกตเป็นคุณสมบัติพิเศษอย่างหนึ่ง บ่อแก้วต้านทานการกระทำของน้ำ ด่าง และกรด (ยกเว้นไฮโดรฟลูออริกและฟอสฟอริก) สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าภายใต้การกระทำของน้ำและสารละลายที่เป็นน้ำ ไอออนของ Na + และ Ca ++ จะถูกชะล้างออกจากชั้นนอกของแก้ว และเกิดเป็นฟิล์มที่ทนทานต่อสารเคมีซึ่งอุดมด้วย SiO 2 ฟิล์มนี้ช่วยปกป้องกระจกจากความเสียหายเพิ่มเติม

นามธรรมในวิชาเคมี

ในหัวข้อ: "แก้ว"

การแนะนำ

กระจก ? - สารและวัสดุซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งที่เก่าแก่ที่สุดและเนื่องจากคุณสมบัติที่หลากหลายจึงเป็นสากลในการปฏิบัติของมนุษย์

ชื่อของวัสดุนี้ในภาษาต่าง ๆ มีนิรุกติศาสตร์ที่แตกต่างกัน ในสลาฟ (แก้วรัสเซีย, โรงเรียนเบลารุส, ยูเครน sklo; แก้วสลาฟเก่า, แก้วบัลแกเรีย, แก้วมาซิโดเนีย, แก้ว Serbo-Chorvian, steklo สโลวีเนีย; sklo เช็ก, สโลวัก sklo, โปแลนด์ - szk ?o

เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน การก่อสร้าง และการขนส่งเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษ: ความโปร่งใส ความแข็ง ความทนทานต่อสารเคมีต่อสารเคมีที่ออกฤทธิ์ และต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างต่ำ หากไม่มีสิ่งนี้ ก็เป็นไปไม่ได้เลยที่จะผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา โทรทัศน์ ยานอวกาศและอื่น ๆ แม้จะประสบความสำเร็จในการสร้างวัสดุใหม่สำหรับวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย แต่แก้วอนินทรีย์รองจากหิน คอนกรีตและโลหะ

ความเก่งกาจของกระจกคืออะไร?

อย่างที่คุณทราบแก้วทำจากทรายมะนาวและโซดา แต่ตัวมันเองดูไม่เหมือนมะนาว โซดา หรือทราย

แก้วมีความโปร่งใส โลหะ หิน ไม้ และสสารอื่นๆ อีกหลายพันชนิด ล้วนมีความทึบแสงต่อแสงที่มองเห็นได้

แก้วเป็นเรื่องง่ายที่จะทาสีด้วยสีใดก็ได้ และสำหรับสิ่งนี้คุณไม่จำเป็นต้องทาสี คุณเพียงแค่ต้องเพิ่มส่วนผสม เช่น โคบอลต์หรือซีลีเนียมหรือคอปเปอร์ออกไซด์ลงในส่วนผสม เราจะได้รับแก้วสีน้ำเงิน แดง เขียวตามคำขอ

แก้วแทบจะไม่เปลี่ยนเป็นครั้งคราว เหล็กขึ้นสนิมเป็นครั้งคราว ไม้ผุ หินกลายเป็นฝุ่น

แก้วนั้นแข็งและแข็งแรงมาก จนไม่สามารถเอาเข็ม มีด หรือเลื่อยมาขีดข่วนได้ สามารถตัดได้ด้วยเพชรหรือเครื่องตัดเหล็กแข็งพิเศษเท่านั้น

เป็นไปได้ที่จะแสดงรายการคุณสมบัติของแก้วต่อไป แต่ที่พูดมาก็เพียงพอแล้ว ทุกคนจะเห็นพ้องต้องกัน: แก้วไม่เหมือนใครจริงๆ

ทางกายภาพเคมี - สารอนินทรีย์, ของแข็ง, โครงสร้าง - สัณฐาน, isotropic; แก้วทุกประเภทในระหว่างการก่อตัวจะเปลี่ยนสถานะของการรวมตัว - จากความหนืดสูงของของเหลวไปจนถึงที่เรียกว่าคล้ายแก้ว - ในกระบวนการทำความเย็นในอัตราที่เพียงพอเพื่อป้องกันการตกผลึกของสารหลอมที่ได้จากการหลอมวัตถุดิบ (ประจุ ). อุณหภูมิหลอมเหลวของแก้วตั้งแต่ 300 ถึง 2500 °C ถูกกำหนดโดยส่วนประกอบของโลหะหลอมขึ้นรูปแก้วเหล่านี้ (ออกไซด์ ฟลูออไรด์ ฟอสเฟต ฯลฯ) ความโปร่งใส (สำหรับสเปกตรัมที่มนุษย์มองเห็นได้) ไม่ใช่คุณสมบัติทั่วไปสำหรับแว่นตาทุกประเภทที่มีอยู่ทั้งในธรรมชาติและในทางปฏิบัติ

ประเภทแก้ว

แก้วคือออกไซด์ (ซิลิเกต ควอตซ์ เจอร์เมเนต ฟอสเฟต บอเรต) ฟลูออไรด์ ซัลไฟด์ ฯลฯ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสารขึ้นรูปแก้วหลักที่ใช้

วิธีการพื้นฐานในการผลิตแก้วซิลิเกตคือการละลายส่วนผสมของทรายควอทซ์ (SiO2) โซดา (Na2CO3) และปูนขาว (CaO) ผลที่ได้คือสารเคมีเชิงซ้อนที่มีองค์ประกอบ Na2O*CaO*6SiO2

แก้วควอทซ์ได้มาจากการหลอมวัตถุดิบซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง (โดยปกติจะเป็นควอร์ตไซต์ หินคริสตัล) สูตรทางเคมีของมันคือ SiO2 แก้วควอตซ์อาจมีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ (ดูด้านบน - clastofulgurites) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อฟ้าผ่ากระทบกับทรายควอทซ์

แก้วควอตซ์มีลักษณะพิเศษคือมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก ดังนั้นบางครั้งจึงใช้เป็นวัสดุสำหรับชิ้นส่วนกลไกที่มีความแม่นยำ ซึ่งขนาดไม่ควรเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ตัวอย่างคือการใช้แก้วควอทซ์ในนาฬิกาลูกตุ้มที่มีความเที่ยงตรง

แก้วนำแสง - ใช้ในการผลิตเลนส์ ปริซึม คิวเวต ฯลฯ

แก้วสำหรับห้องปฏิบัติการเคมี - แก้วที่มีความทนทานต่อสารเคมีและความร้อนสูง

แก้วประเภทอุตสาหกรรมหลัก

ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบหลัก แก้วประกอบด้วยซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) 70-75% ซึ่งได้มาจากทรายควอทซ์ โดยมีเงื่อนไขว่าต้องเป็นเม็ดละเอียดและปราศจากการปนเปื้อนใดๆ ชาวเวนิสใช้ทรายบริสุทธิ์จากแม่น้ำ Po ในการทำสิ่งนี้ หรือแม้แต่นำเข้ามาจาก Istria ในขณะที่ผู้ผลิตแก้วชาวโบฮีเมียนได้ทรายจากควอตซ์บริสุทธิ์

ส่วนประกอบที่สอง - แคลเซียมออกไซด์ (CaO) - ทำให้กระจกทนทานต่อสารเคมีและเพิ่มความแวววาว บนกระจกจะไปในรูปของมะนาว ชาวอียิปต์โบราณได้มาจากหินบดเปลือกหอยและในยุคกลางมันถูกเตรียมจากขี้เถ้าของต้นไม้หรือ สาหร่ายทะเลเนื่องจากยังไม่รู้จักหินปูนที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการทำแก้ว คนแรกที่ผสมชอล์คตามที่เรียกกันว่าหินปูนลงในเนื้อแก้วคือช่างทำแก้วชาวโบฮีเมียนในศตวรรษที่ 17

ต่อไป ส่วนประกอบแก้วเป็นออกไซด์ของโลหะอัลคาไล - โซเดียม (Na2O) หรือโพแทสเซียม (K2O) ซึ่งจำเป็นสำหรับการหลอมและการทำแก้ว ส่วนแบ่งของพวกเขาอยู่ที่ประมาณ 16-17% พวกเขาไปที่แก้วในรูปของโซดา (Na2CO3) หรือโพแทช (K2CO3) ซึ่งสลายตัวเป็นออกไซด์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง โซดาได้มาจากการชะขี้เถ้าของสาหร่ายทะเล และในพื้นที่ห่างไกลจากทะเล มีการใช้โพแทชที่มีโพแทสเซียม โดยได้มาจากการชะขี้เถ้าของต้นบีชหรือต้นสน

แก้วมีสามประเภทหลัก:

แก้วโซดาไลม์ (1Na2O:1CaO:6SiO2)

แก้วโพแทสเซียมไลม์ (1K2O:1CaO:6SiO2)

แก้วตะกั่วโพแทสเซียม (1K2O:1PbO:6SiO2)

โครงสร้างความทนทานของแก้ว

สถานะคล้ายแก้วและผลึก

ความหลากหลายหลักของสถานะสัณฐานของสารในธรรมชาติคือสถานะคล้ายแก้ว นี่คือวัตถุที่แข็ง เป็นเนื้อเดียวกัน เปราะ โปร่งใสมากหรือน้อยที่มีการแตกหักแบบคอนคอยด์ ในโครงสร้างของมัน สถานะที่เป็นแก้วจะอยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างสารที่เป็นผลึกและของเหลว

โดยปกติแล้ว แนวคิดของ "แก้ว" ไม่ได้ถูกกำหนดให้เป็นวัสดุเพียงอย่างเดียว แต่หมายถึงสถานะพิเศษบางอย่างของวัตถุที่เป็นของแข็ง ซึ่งก็คือสถานะที่เป็นแก้ว ซึ่งตรงข้ามกับสถานะที่เป็นผลึก เป็นที่ทราบกันว่าสารชนิดเดียวกันสามารถเป็นได้ทั้งก๊าซ ของเหลว และผลึก เงื่อนไขดังกล่าวแต่ละข้อมีลักษณะเฉพาะตามกลุ่มคุณลักษณะเฉพาะของตนเอง ในทางกลับกัน แก้วไม่สามารถระบุคุณลักษณะทั้งหมดได้อย่างสมบูรณ์จากคุณลักษณะใด ๆ ให้เราพิจารณาสารที่อยู่ในสถานะการรวมตัวที่ระบุจากมุมมองของการจัดเรียงตัวร่วมกันของอนุภาค (อะตอม ไอออน โมเลกุล) ที่ก่อให้เกิดสารและปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน ที่อุณหภูมิสูงมาก สารอนินทรีย์จำนวนมากมีอยู่ในรูปของก๊าซ ในก๊าซ อนุภาคของสสารจะถูกจัดเรียงและเคลื่อนที่แบบสุ่ม ที่ความกดอากาศต่ำ เช่น ความดันบรรยากาศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคจะอ่อนแอมาก เมื่ออุณหภูมิลดลง ก๊าซจะควบแน่นเป็นของเหลว ซึ่งจะตกผลึกเมื่ออุณหภูมิลดลงอีก ในของเหลวและคริสตัล อนุภาคมีขนาดกะทัดรัดกว่าอย่างไม่มีที่เปรียบ ระหว่างพวกมันมีแรงสำคัญที่สร้างลำดับที่แน่นอนในการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุล: ในคริสตัล เกือบจะสมบูรณ์แบบ ในของเหลว - สมบูรณ์น้อยกว่ามาก คุณสมบัติหลักของคริสตัลคือสามารถรับได้โดยการทำซ้ำหน่วยเซลล์ในทั้งสามทิศทาง เซลล์มูลฐานประกอบด้วยอะตอมจำนวนหนึ่ง (ไอออน โมเลกุล) ซึ่งจัดเรียงตามวิธีที่กำหนดโดยสัมพันธ์กันอย่างเคร่งครัด การทำซ้ำของเซลล์หน่วยนี้เรียกว่าลำดับระยะยาว ในของเหลว เซลล์หน่วยดังกล่าวไม่สามารถแยกแยะได้ สำหรับของเหลว เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจเกี่ยวกับการมีอยู่ของคำสั่งระยะสั้น นั่นคือเกี่ยวกับอนุภาคข้างเคียงที่ใกล้ที่สุดที่อยู่รอบ ๆ ศูนย์กลาง ดังนั้น ของเหลวจึงมีลักษณะเป็นคำสั่งระยะสั้น แต่ไม่มีคำสั่งระยะยาว เราจะใช้คำจำกัดความของแก้วที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในที่นี้: แก้วคือสถานะของสสารอสัณฐานที่เป็นผลมาจากการแข็งตัวของของเหลวที่เย็นยิ่งยวด แก้วไม่สมดุลเมื่อเทียบกับสถานะของผลึก ซึ่งสามารถรับรู้ได้ด้วยองค์ประกอบเดียวกันและภายใต้สภาวะภายนอกเดียวกัน ความแตกต่างระหว่างแก้วและคริสตัลคือการไม่มีระยะเวลาในโครงสร้าง ในกรณีที่ไม่มีลำดับระยะยาวในโครงสร้าง

สารทั้งหมดในสถานะคล้ายแก้วมีลักษณะทางกายภาพและเคมีร่วมกันหลายประการ ร่างกายที่เป็นแก้วทั่วไป:

ไอโซโทป เช่น คุณสมบัติของพวกเขาเหมือนกันในทุกทิศทาง

เมื่อถูกความร้อนจะไม่ละลายเหมือนผลึก แต่จะค่อย ๆ อ่อนตัวลง ผ่านจากเปราะไปสู่ความเหนียว มีความหนืดสูง และในที่สุดก็กลายเป็นของเหลวหยด และไม่เพียง แต่ความหนืดเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนคุณสมบัติอื่น ๆ อย่างต่อเนื่อง

ละลายและแข็งตัวย้อนกลับได้ นั่นคือพวกมันทนต่อการให้ความร้อนซ้ำ ๆ จนถึงสถานะหลอมเหลว และหลังจากการทำให้เย็นลงในโหมดเดียวกัน พวกมันจะได้รับคุณสมบัติดั้งเดิมอีกครั้ง หากไม่เกิดการตกผลึกหรือการแยกตัว

ความสามารถในการพลิกกลับได้ของแท่นพิมพ์และคุณสมบัติบ่งชี้ว่าการหลอมขึ้นรูปแก้วและกระจกที่แข็งตัวเป็นสารละลายที่แท้จริง เนื่องจากการพลิกกลับได้คือสัญญาณของการแก้ปัญหาที่แท้จริง คำจำกัดความของแก้วในฐานะของเหลวที่เย็นยิ่งยวดนั้นมาจากวิธีการได้มาซึ่งแก้ว ในการถ่ายโอนวัตถุที่เป็นผลึกไปสู่สถานะคล้ายแก้ว จะต้องหลอมละลายแล้วทำให้เย็นยิ่งยวดอีกครั้ง

การเปลี่ยนสถานะของสารจากสถานะของเหลวเป็นสถานะของแข็งโดยมีอุณหภูมิลดลงสามารถเกิดขึ้นได้ 2 วิธี คือ สารตกผลึกหรือแข็งตัวในรูปของแก้ว สารเกือบทั้งหมดสามารถเดินตามทางแรกได้ อย่างไรก็ตาม เส้นทางการตกผลึกนั้นพบได้ทั่วไปสำหรับสารที่อยู่ในสถานะของเหลวที่มีความหนืดต่ำและมีความหนืดเพิ่มขึ้นค่อนข้างช้าจนถึงช่วงเวลาของการตกผลึก บิสมัทออกไซด์ซึ่งอยู่ในสถานะบริสุทธิ์ไม่ก่อตัวเป็นแก้วสามารถเกิดจากสารดังกล่าวได้อย่างแน่นอน ดังนั้นการสร้างระบบการขึ้นรูปแก้วโดยใช้มันจึงเป็นงานที่ยากมานานแล้ว

การทำแผนที่แนวคิด องค์ประกอบคุณสมบัติ ระบบคล้ายแก้วแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติส่วนใหญ่ในการประมาณครั้งแรกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม - เรียบง่ายและซับซ้อน กลุ่มแรกประกอบด้วยคุณสมบัติที่ค่อนข้างง่ายขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโมลาร์ และดังนั้นจึงคล้อยตามการคำนวณเชิงปริมาณ ตัวอย่างเช่น ปริมาตรโมลาร์ ดัชนีการหักเหของแสง การกระจายตัวเฉลี่ย สัมประสิทธิ์ความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้น ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก โมดูลัสยืดหยุ่น ความจุความร้อนจำเพาะ , ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน. กลุ่มที่สองมีคุณสมบัติที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ การพึ่งพาองค์ประกอบของพวกเขานั้นซับซ้อนและมักจะท้าทายการสรุปทั่วไปเชิงปริมาณ เหล่านี้ได้แก่ ความหนืด การนำไฟฟ้า อัตราการแพร่ไอออน การสูญเสียไดอิเล็กตริก ความต้านทานต่อสารเคมี การส่องผ่านของแสง ความแข็ง แรงตึงผิว ความสามารถในการตกผลึก ฯลฯ การคำนวณคุณสมบัติเหล่านี้ทำได้ในกรณีพิเศษเท่านั้น ในคุณสมบัติของกลุ่มแรก ส่วนประกอบต่าง ๆ มีผลที่สมน้ำสมเนื้อ ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยเกณฑ์บางประการในลำดับเดียวกัน คุณสมบัติของกลุ่มที่สองขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของด่างหรือความเข้มข้นของส่วนประกอบอื่น ๆ ที่เลือก

ลักษณะความแข็งแรงของแว่นตาควรมาจากกลุ่มคุณสมบัติพิเศษ อิทธิพลขององค์ประกอบต่อความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์แก้วซึ่งไม่รวมใยแก้วนั้นมักจะระบุได้ยาก เนื่องจากปัจจัยอื่นๆ ที่เกิดจากอิทธิพลภายนอกมีบทบาทสำคัญกว่า ให้เราแสดงรายการคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของแก้ว ซึ่งหลายอย่างจะมีความสำคัญในการพัฒนาและการสังเคราะห์ฟลักซ์

) คุณสมบัติของแก้วที่อ่อนตัวและหลอมเหลว:

ความหนืด: คุณสมบัติของของเหลวที่จะต้านทานการเคลื่อนที่ของของเหลวส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง Fusibility: ค่าที่ใช้ได้จริงซึ่งแสดงลักษณะอัตราการอ่อนตัวของแก้วและการแพร่กระจายของของเหลวหนืดบนพื้นผิวของแข็งเมื่อ อุณหภูมิต่างๆ. Fusibility คือ ฟังก์ชันที่ซับซ้อนความหนืด พลังงานพื้นผิวที่ขอบเขตเฟส ความสามารถในการตกผลึก อุณหภูมิที่เริ่มตกผลึก และความหนาแน่นขององค์ประกอบ

ความสามารถในการทำให้เปียก: ความสามารถในการละลายเพื่อทำให้พื้นผิวของแข็งต่างๆ เปียก และมีลักษณะเฉพาะคือมุมสัมผัสของการทำให้เปียกและมุมสัมผัสของการแพร่กระจายและการไหล

) ปริมาตรและความหนาแน่นของโมลาร์.

ปริมาตรโมลาร์ของแก้วเท่ากับอัตราส่วนขององค์ประกอบโมเลกุลของแก้วต่อความหนาแน่น เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลของแก้วขึ้นอยู่กับวิธีการคำนวณองค์ประกอบของแก้ว ปริมาตรโมลาร์จึงเป็นค่าที่มีเงื่อนไขด้วย

) คุณสมบัติทางแสงของแก้ว.

ดัชนีการหักเหของแสงและการกระจาย: ความสามารถของแก้วในการหักเหแสงที่ตกกระทบมักจะมีลักษณะเฉพาะโดยดัชนีการหักเหของแสงสำหรับลำแสงสีเหลืองที่ปล่อยออกมาจากไอโซเดียมร้อนหรือฮีเลียมที่เรืองแสงในหลอด Geissler ความแตกต่างระหว่างค่าเหล่านี้เล็กน้อยเนื่องจากความยาวคลื่นอยู่ใกล้มาก

การกระจายคืออัตราส่วนของดัชนีการหักเหของแสง ลดลงหนึ่ง ต่อการกระจายเฉลี่ย

สำหรับการผลิตสีย้อมเซรามิก ดัชนีการหักเหของแสงมีความสำคัญมาก ขึ้นอยู่กับว่าฟิล์มสีของสารคล้ายแก้วที่อยู่บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์เซรามิกจะสะท้อนแสงที่มองเห็นได้รุนแรงเพียงใด และการตกแต่งผลิตภัณฑ์นี้จะมีลักษณะอย่างไรก็ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์นั้นด้วย

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก แมกนีโตออปติคัล อิเล็กโทรออปติคอล และทางไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับเทคนิคและแว่นตาออปติคอลมากกว่า ดังนั้นจะถูกละไว้ในงานนี้

) คุณสมบัติทางกล.

ความยืดหยุ่น: คุณสมบัติของวัตถุแข็งที่จะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมหลังจากนำโหลดออก ความยืดหยุ่นมีลักษณะโดยปริมาณเช่นโมดูลัสของความยืดหยุ่นปกติหรือที่เรียกว่าโมดูลัสของ Young ซึ่งจะกำหนดขนาดของความเค้นที่เกิดขึ้นในร่างกายที่มีรูปร่างยืดหยุ่นภายใต้อิทธิพลของแรงดึง (แรงอัด) ดังนั้นยิ่งค่าโมดูลัสยืดหยุ่นสูงเท่าใด แรงที่ต้องใช้ในการทำให้เกิดการเสียรูปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หรืออีกนัยหนึ่งก็คือความเครียดที่เกิดขึ้นในร่างกายระหว่างการเปลี่ยนรูปนั้นยิ่งสูงขึ้น

แรงเสียดทานภายใน: ระบบคล้ายแก้วมีความสามารถในการดูดซับเชิงกล โดยเฉพาะการสั่นสะเทือนแบบเสียงและอัลตราโซนิก เช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ การหน่วงการสั่นสะเทือนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของความไม่สม่ำเสมอในแก้วและอธิบายได้จากแรงเสียดทานภายใน แรงเสียดทานภายในของกระจกซิลิเกตเกิดจากการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของโครง Si-O และองค์ประกอบโครงสร้างและไอออนบางอย่างระหว่างตำแหน่งสมดุลที่เสถียร

) คุณสมบัติทางความร้อน.

คุณสมบัติทางความร้อนของระบบซิลิเกตเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดทั้งในการศึกษาและในการผลิตผลิตภัณฑ์เซรามิกและแก้ว คุณสมบัติทางความร้อนหลักของแก้วและระบบคล้ายแก้วคือการขยายตัวทางความร้อนของแก้ว การนำความร้อน และการต้านทานความร้อน

การขยายตัวทางความร้อน: ประเมินโดยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของ aT จริงหรือค่าเฉลี่ยของ aDT (c.t.r.)

aT ที่แท้จริงจะเท่ากับแทนเจนต์ของความชันของเส้นสัมผัสที่ลากไปยังเส้นโค้งการทดลอง ณ จุดที่สอดคล้องกับอุณหภูมิที่กำหนด

ในทางปฏิบัติ มักใช้ค่าสัมประสิทธิ์เฉลี่ย aDT ซึ่งวัดในช่วง 20 - 100o, 20 - 400o, 20 - Tot

ความจุความร้อนจำเพาะ: - CT จริงและ CDT เฉลี่ยถูกกำหนดโดยปริมาณความร้อน Q ที่ต้องใช้เพื่อให้ความร้อนต่อมวลแก้ว 1°C

การวัดค่าความต้านทานความร้อนคือค่าความแตกต่างของอุณหภูมิ DT ซึ่งตัวอย่างสามารถทนต่ออุณหภูมิช็อกได้โดยไม่มีความเสียหาย

อิทธิพลหลักต่อเสถียรภาพทางความร้อนของแก้วเกิดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน a

) ทนต่อสารเคมี

ความทนทานต่อสารเคมีสูงต่อสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่างๆ เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญมากของแว่นตา อย่างไรก็ตาม หากเราพิจารณาช่วงทั้งหมดของระบบแก้วที่เป็นไปได้ ความเสถียรทางเคมีของพวกมันอาจแตกต่างกันไปตามขนาดต่างๆ ตั้งแต่แก้วควอทซ์ที่เสถียรอย่างยิ่งไปจนถึงแก้วที่ละลายน้ำได้ (ของเหลว)

ควรเน้นความซับซ้อนของกระบวนการทำลายแก้วในของเหลวที่มีฤทธิ์รุนแรง ปรากฏการณ์มีสองประเภทหลัก - การละลายและการชะล้าง

เมื่อละลาย ส่วนประกอบของแก้วจะเข้าสู่สารละลายในสัดส่วนเดียวกับที่อยู่ในแก้ว ระบบที่เป็นแก้วคล้ายแก้วจำนวนมากละลายในอัตราที่แตกต่างกันในกรดไฮโดรฟลูออริกและสารละลายด่างร้อนเข้มข้น

กระบวนการชะล้างแสดงลักษณะกลไกการทำงานร่วมกันของแก้วกับน้ำและกรด ยกเว้นไฮโดรฟลูออริก ในระหว่างการชะล้าง ส่วนประกอบส่วนใหญ่ที่เลือกไว้จะผ่านเข้าไปในสารละลาย ซึ่งส่วนใหญ่เป็นออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ ฟิล์มป้องกันซึ่งมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับแก้วเดิมมากที่สุด

การเปลี่ยนจากการชะล้างเป็นการละลายยังเป็นไปได้เมื่อแก้วทำปฏิกิริยากับน้ำหรือกับ HCl, H2SO4, HNO3 เป็นต้น ฯลฯ ในกรณีที่แก้วมีด่างมากเกินไป

ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วมักตัดสินจากน้ำหนักที่ลดลงของตัวอย่างหลังการบำบัดในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในช่วงระยะเวลาหนึ่ง การสูญเสียจะแสดงเป็น mg/cm2 สิ่งที่บ่งบอกได้มากขึ้นคือวิธีการคัดเลือกส่วนประกอบที่ผ่านเข้าไปในสารละลาย ในกรณีนี้ การสูญเสียจะแสดงเป็นจำนวนโมลของออกไซด์แต่ละตัวที่ผ่านเข้าสู่สารละลายจากพื้นผิวกระจกหนึ่งหน่วย ในการระบุลักษณะความเสถียรทางเคมีของแก้วในสารละลายที่อุณหภูมิและความดันสูง นอกจากการสูญเสียน้ำหนักแล้ว จำเป็นต้องกำหนดความลึกของชั้นที่ถูกทำลายและลักษณะของพื้นผิวที่ถูกทำลาย

โครงสร้างกระจก

คำจำกัดความข้างต้นของแก้วเกี่ยวข้องกับวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมและด้วย ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างของมัน นำไปสู่สองทิศทางที่แตกต่างกันในการพัฒนาทฤษฎีของสถานะคล้ายแก้ว

อ. Lebedev เสนอว่าโครงสร้างของแก้วเกิดจากผลึกขนาดเล็กจิ๋ว ซึ่งเป็นผลึกที่เรียงตัวสัมพันธ์กันในลักษณะที่ไม่เป็นระเบียบ

ตามสมมติฐานของผลึก แก้วมีความเป็นเนื้อเดียวกันทางเคมี การศึกษาแว่นตาโดยการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในการทำความเข้าใจธรรมชาติของสถานะคล้ายแก้ว

จากข้อมูลที่ได้รับแสดงให้เห็นสิ่งต่อไปนี้: 1) crystallites มีเซลล์ 1-2 หน่วยและถึงแม้จะถูกบิดเบือนนั่นคือความหมายของแนวคิดของ "crystallite" หายไป 2) มีการสันนิษฐาน เกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของแก้ว ในอดีต สมมติฐานของผลึกมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจธรรมชาติของสถานะคล้ายแก้ว แต่ความเหมาะสมในการอธิบายสสารที่เป็นแก้วส่วนใหญ่กลับกลายเป็นว่าต่ำ

แก้วเป็นวัตถุอสัณฐานทั้งหมดที่ได้จากการทำให้ละลายเย็นลงโดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีและช่วงอุณหภูมิของการแข็งตัวซึ่งเป็นผลมาจากความหนืดที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยทำให้มีคุณสมบัติเชิงกลของของแข็งและกระบวนการเปลี่ยนสถานะจากของเหลว สถานะเป็นแก้วจะต้องย้อนกลับได้ :โครงสร้าง SiO2 - ในรูปของแก้วควอทซ์:

ข้าว. รูปที่ 1 2

สถานะน้ำวุ้นตามีลักษณะเฉพาะด้วยการมีอยู่ของพื้นที่เล็ก ๆ ของโครงสร้างที่มีลำดับปกติ ไม่มีโครงตาข่ายเชิงพื้นที่ปกติ คุณสมบัติไอโซโทรปิก และไม่มีจุดหลอมเหลวเฉพาะ นิติศาสตร์มหาบัณฑิต Lebedev ศึกษากระบวนการหลอมและการชุบแข็งของแก้วก่อนอื่นได้ข้อสรุปว่ามีการก่อตัวของผลึกขนาดเล็กในโครงสร้างแก้ว - ผลึก (รูปที่ 1) Crystallites มีโครงตาข่ายคริสตัลค่อนข้างปกติในส่วนใน ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของ SiO4 tetrahedra แต่เมื่อเข้าใกล้ขอบ โครงสร้างของพวกมันจะเรียงลำดับน้อยลงเรื่อยๆ และชั้นระหว่างผลึกมีโครงสร้างอสัณฐานอยู่แล้ว ทฤษฎีผลึกของโครงสร้างของแก้วได้รับการพัฒนาขึ้นในผลงานของนักวิทยาศาสตร์โซเวียตซึ่งแสดงให้เห็นถึง "ความไม่สมดุล" ของโครงสร้างของแก้ว บนพื้นฐานของวัสดุเซรามิกแก้วประเภทใหม่ - แก้วเซรามิกซึ่งมีคุณสมบัติที่ดีที่สุดของแก้วและวัสดุที่ไม่เปราะได้ถูกสร้างขึ้น

ในแก้วซิลิเกต ไอออนบวกของโลหะจะถูกวางไว้ระหว่าง SiO4 tetrahedra ที่มีประจุลบโดยไม่รบกวนโครงสร้างของโครงสร้างซิลิเกต (รูปที่ 1)

สถานะคล้ายแก้วมีความเสถียรน้อยกว่าสถานะผลึกและมีพลังงานภายในมากเกินไป ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองจึงเป็นไปได้เฉพาะจากสถานะคล้ายแก้วไปสู่สถานะผลึกเท่านั้น พร้อมกับการปลดปล่อยความร้อนจำนวนเล็กน้อย เนื่องจากโครงสร้าง กระจกจึงมีคุณสมบัติเฉพาะหลายประการ ซึ่งรวมถึงความโปร่งใส ความเปราะบาง ความทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศสูง และความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน วัสดุนี้ไม่สามารถผ่านน้ำและอากาศได้ มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

ตรงกันข้ามกับของแข็งที่เป็นผลึก (อะตอมทั้งหมดบรรจุอยู่ในตาข่ายคริสตัล) ในสถานะคล้ายแก้วจะไม่มีการจัดเรียงอะตอมในระยะยาวเช่นนี้ แก้วไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นของเหลวที่มีความหนืดสูง ซึ่งมีเพียงลำดับในระยะสั้นเท่านั้น ซึ่งเป็นลำดับร่วมกันของโมเลกุลและอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงเท่านั้น แว่นตามีลักษณะเฉพาะด้วยการมีอยู่ของลำดับเฉลี่ยของการจัดเรียงอะตอม - ในระยะทางที่เกินระหว่างอะตอมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติของแก้ว

ตัวก่อแก้วประกอบด้วย:

ออกไซด์:O3O5

แคลเซียมคาร์บอเนต เช่น โซดา เมื่อผสมกับทรายจะทำปฏิกิริยากับมัน ก่อตัวเป็นแคลเซียมซิลิเกตและคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อผสมกับทรายส่วนเกิน ส่วนผสมของโซเดียมและแคลเซียมคาร์บอเนตจะทำให้เกิดสารละลายแคลเซียมและโซเดียมโพลิซิลิเกตร่วมกันที่เย็นยิ่งยวด นี่คือกระจกหน้าต่างปกติ คุณสมบัติหลักของแก้วใดๆ ก็ตามคือไม่เปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็งในทันทีทันใด แต่จะข้นขึ้นเมื่อเย็นลงทีละน้อยจนกระทั่งแข็งตัวสมบูรณ์ แก้วเป็นสารอสัณฐาน สารอสัณฐานแตกต่างจากสารที่เป็นผลึกตรงที่อะตอมในสารนั้นไม่ก่อตัวเป็นผลึกขัดแตะ อย่างไรก็ตาม การจัดลำดับอะตอมในแก้วก็มีอยู่เช่นกัน สำหรับแก้วควอทซ์ผสมและซิลิเกต กฎทั่วไปของเคมีคริสตัลซิลิเกตยังคงใช้ได้ อะตอมของซิลิกอนแต่ละอะตอมในพวกมันถูกล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจนสี่อะตอม แต่จัตุรมุขเหล่านี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันแบบสุ่มสร้างตารางเชิงพื้นที่อย่างต่อเนื่องในช่องว่างที่มีไอออนของโลหะอยู่แบบสุ่ม (รูปที่) ด้วยเหตุนี้ "ส่วนย่อย" ของมวลแก้วจึงแตกต่างจากโครงสร้างอะตอมที่อยู่ติดกันในโครงสร้างอะตอม สิ่งนี้อธิบายถึงการที่ไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่ในแก้ว การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นของเหลวอย่างค่อยเป็นค่อยไป และในทางกลับกัน

ในฐานะที่เป็นวัสดุแก้วถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่าง ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ ตามวัตถุประสงค์ รู้จักกระจกประเภทต่าง ๆ : เครื่องใช้หน้าต่าง, คอนเทนเนอร์, ห้องปฏิบัติการเคมี, ความร้อน, ทนความร้อน, การก่อสร้าง, แสง, สูญญากาศไฟฟ้าและอื่น ๆ อีกมากมาย กระจกเทคนิคประเภทอื่นๆ ภายในแก้วแต่ละประเภทมีมากมายหลากหลายชนิด ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการบริการของแต่ละประเภทและเกรด กระจกจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดบางประการในด้านคุณสมบัติ ซึ่งกำหนดในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและ ข้อมูลจำเพาะ. คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของแก้วนั้นพิจารณาจากองค์ประกอบของแก้วเป็นหลัก

องค์ประกอบของแก้วประกอบด้วยออกไซด์ต่าง ๆ : Si02l Na20, CaO, MgO, B2O3, Al2O3 ฯลฯ ในบรรดาประเภทของแก้วอนินทรีย์ (บอโรซิลิเกต, บอเรต ฯลฯ ) บทบาทสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติเป็นของแก้วที่หลอมรวมบนพื้นฐาน ของซิลิกา - แก้วซิลิเกต ด้วยการใส่ออกไซด์บางชนิดเข้าไปในองค์ประกอบของแก้ว ทำให้ได้แก้วที่มีคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่กำหนดไว้ล่วงหน้า องค์ประกอบที่ง่ายที่สุดคือแก้วที่ได้จากการหลอมซิลิกาบริสุทธิ์เพื่อสร้างมวลแก้ว จานควอทซ์ที่เรียกว่ามักทำจากแก้วดังกล่าวซึ่งมีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีสูง

คุณสมบัติของแก้วขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่เข้ามาและอัตราส่วนในโลหะผสม ให้มากที่สุด คุณสมบัติที่สำคัญแก้วหมายถึงความทนทานต่อสารเคมี

ความทนทานต่อสารเคมีเป็นลักษณะของความต้านทานของแก้วต่อการทำลายล้างของสื่อที่ก้าวร้าว แก้วถูกทำร้ายโดยสารเคมีต่างๆ ละลายส่วนประกอบและทำให้เกิดการกัดกร่อน สารอันตรายที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับแก้วคือน้ำ ซึ่งจะเปลี่ยนซิลิเกตให้เป็นด่าง และทำให้เกิดความยุ่งยากในการผลิตสารละลายฉีดต่างๆ ความสามารถของน้ำในการละลายส่วนประกอบแต่ละส่วนของแก้วเริ่มแสดงให้เห็นแล้วในนาทีแรกที่สัมผัสสารละลายที่เป็นน้ำกับแก้วแม้ที่อุณหภูมิห้องและเพิ่มขึ้นระหว่างการเก็บรักษา การฆ่าเชื้อมีผลอย่างมากและการเปลี่ยนแปลงค่า pH

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากการกระทำของสารละลายน้ำต่าง ๆ บนหลอดแก้วจะชัดเจนหากเราคำนึงถึงว่าชั้นผิวของแก้วนั้นอิ่มตัวด้วยไอออนโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ เสมอ "เนื่องจากความคล่องตัวสูง (และมีประจุเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับประจุไฟฟ้าสูงของซิลิกอนไอออนชนิดเตตระวาเลนต์) ด้วยเหตุนี้ โซเดียมไอออนจึงสามารถผสมกับไอออนอื่นๆ ได้แม้ในอุณหภูมิห้อง ไอออนของโลหะอัลคาไลจะเคลื่อนที่จากชั้นในของแก้วไปยังที่ต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย ของไอออนที่เข้าสู่ปฏิกิริยา

เมื่อแก้วสัมผัสกับสารละลายกรด อัลคาไลจะถูกทำให้เป็นกลาง และหากสารละลายมีกรดในปริมาณค่อนข้างมาก (pH 3.0 และต่ำกว่า) พื้นผิวแก้วจะถูกชะล้างโดยไม่ทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด หากสารละลายที่มีค่า pH สูงกว่า 3.0 และน้ำกระทำต่อแก้ว ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางจะมีผลที่เห็นได้ชัดเจนมากต่อความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน และค่า pH จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อสัมผัสกับสารละลายที่เป็นกรดและน้ำ ปฏิกิริยาการชะล้างจะมาพร้อมกับการก่อตัวของฟิล์มซิลิกาไฮเดรตบนพื้นผิวกระจก ซึ่งอุดมด้วยส่วนประกอบของแก้วอัลคาไลน์เอิร์ธ ความหนาของฟิล์มนี้จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้โลหะอัลคาไลหลุดออกจากชั้นในของกระจกได้ยาก ในเรื่องนี้กระบวนการชะล้างซึ่งเริ่มต้นอย่างรวดเร็วในตอนแรกค่อยๆ จางหายไป ดังที่เห็นได้จากเส้นโค้ง ซึ่งเมื่อถึงจุดสูงสุดแล้วจะไปขนานกับแกน abscissa

ผลกระทบของสารละลายอัลคาไลน์บนผิวกระจกจะแตกต่างกัน ในขั้นต้น พวกมันไม่ก่อตัวเป็นฟิล์ม แต่จะละลายและชะล้างชั้นผิวออก ทำลายพันธะ Si-O-Si และนำไปสู่การก่อตัวของกลุ่ม Si-O-Na

การกำหนดความต้านทานต่อสารเคมี ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วในบางกรณีสามารถกำหนดได้จากรูปลักษณ์ภายนอก ระหว่างการเก็บรักษา ฟิล์มความชื้นจะปรากฏขึ้นบนกระจก ค่อยๆ เปลี่ยนซิลิเกตให้เป็นด่าง คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศทำปฏิกิริยากับด่าง ก่อตัวเป็นคาร์บอเนตโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ซึ่งกัดกร่อนหลังจากฟิล์มน้ำแห้งและทิ้งคราบสกปรกไว้ ดังนั้นความสะอาดของหลอดแก้วจึงเป็นสัญญาณแรกของคุณภาพที่ดี มลพิษบ่งชี้ว่าแก้วมีความต้านทานต่อสารเคมีต่ำ วิธีการหลักในการพิจารณาคุณภาพของหลอดแก้วคือสารเคมี ในจำนวนนี้ วิธีการที่ใช้โดย GOST 10780-64 ถือเป็นทางการ

หลอดที่เลือกจะถูกล้างให้สะอาด น้ำร้อนล้างด้วยน้ำกลั่น 2 ครั้ง เติมน้ำกลั่นสด (pH 5.0-6.8) ถึงความจุที่กำหนดและปิดสนิท หลอดบรรจุจะถูกนึ่งฆ่าเชื้อเป็นเวลา 30 นาทีที่ความดัน 2 atm จากนั้นหลังจากทำให้เย็นลง การเปลี่ยนแปลงของค่า pH ของน้ำที่สกัดจากหลอดที่สัมพันธ์กับค่า pH ของน้ำกลั่นดั้งเดิมจะถูกกำหนดโดยใช้เครื่องวัดค่า pH การเปลี่ยนแปลงค่า pH ไม่ควรสูงกว่า 2.9 สำหรับหลอดแก้วที่ทำจากแก้ว AB-1 ไม่เกิน 1.3 สำหรับยี่ห้อ NS-1 และ 2.0 สำหรับยี่ห้อ NS-2 ก้าวร้าวต่อแก้วควรทดสอบหลอดกับยาเหล่านั้น สารที่พวกเขาตั้งใจไว้

ในบรรดาวิธีการที่รู้จักกันดีอื่น ๆ วิธีฟีนอฟทาลีนนั้นแตกต่างจากความเรียบง่าย (เสนอโดย D. I. Popov และ B. A. Klyachkina) หลอดบรรจุเต็มไปด้วยสารละลายน้ำของตัวบ่งชี้ (1 หยดของสารละลายแอลกอฮอล์ 1% ของฟีนอฟทาลีนต่อน้ำ 2 มล.) ปิดผนึกและแบ่งออกเป็นสามส่วน: ส่วนหนึ่งของหลอดฆ่าเชื้อเป็นเวลา 30 นาทีที่ 100 ° C อีกอันเป็นเวลา 20 นาทีที่ 120 ° C และอันที่สามถูกทิ้งไว้เพื่อควบคุม ในหลอดแก้วที่ทำจากแก้วที่ทนต่อสารเคมี (HC-1) จะไม่พบสีแดงแม้ว่าจะนึ่งฆ่าเชื้อแล้วก็ตาม หากการย้อมสีนี้ปรากฏขึ้นหลังจากการนึ่งฆ่าเชื้อแล้ว แต่หายไปหลังจากการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 100 °C จะถือว่าหลอดบรรจุดังกล่าวมีความเสถียรน้อยกว่า (HC-2) การทำสีในการฆ่าเชื้อทั้งสองกรณีบ่งชี้ว่าหลอดบรรจุมีความต้านทานต่อสารเคมีต่ำ (AB-1); เหมาะสำหรับการเติมสารละลายน้ำมันเท่านั้น เมื่อกำหนดความต้านทานต่อสารเคมีของหลอดบรรจุจำเป็นต้องคำนึงถึงพื้นผิวเฉพาะของหลอดนั่นคืออัตราส่วนของพื้นผิวด้านในของหลอดบรรจุต่อปริมาตรที่บรรจุอยู่

การกำหนดเสถียรภาพทางความร้อน หลอดบรรจุต้องมีคุณสมบัติไม่เพียงแค่สารเคมีเท่านั้น แต่ยังต้องทนทานต่อความร้อนด้วย กล่าวคือ ไม่ถูกทำลายโดยความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการฆ่าเชื้อ การทดสอบการต้านทานความร้อนมีดังนี้: หลอดบรรจุทดสอบบรรจุน้ำกลั่น ปิดผนึกและให้ความร้อนในหม้อนึ่งความดันที่อุณหภูมิ 120°C เป็นเวลา 30 นาที หลอดบรรจุชุดหนึ่งจะถือว่าเหมาะสมหากอย่างน้อย 95% ของหลอดตัวอย่างที่ถ่ายยังคงไม่บุบสลาย

เมื่อประเมินคุณภาพที่ดีของหลอดแก้ว ความสามารถในการหลอมเหลว การไม่มีสี และความโปร่งใสนั้นมีความสำคัญไม่น้อย

กระจกน้ำหนักเบา หลอดแก้วต้องหลอมละลายได้เพียงพอที่คอของหลอดบรรจุจะถูกปิดผนึกอย่างรวดเร็วในเปลวไฟของหัวเผา Fusibility ถูกสร้างขึ้นในทางปฏิบัติเนื่องจากมาตรฐานยังไม่ได้รับการพัฒนา

แก้วไม่มีสีและโปร่งใส คุณสมบัติของแก้วเหล่านี้ทำให้สามารถเปลี่ยนสิ่งเจือปนเชิงกลในสารละลายฉีดได้ (เส้นขน เศษแก้ว ชิ้นส่วนของวัสดุกรอง) รวมถึงสัญญาณของความเสียหายต่อสารละลาย (ความขุ่น การตกตะกอน การเปลี่ยนสีของสารละลาย ฯลฯ) ไม่แนะนำให้ใช้แว่นตาสีส้มหรือสีอื่น ๆ เสมอไป เนื่องจากในหลอดบรรจุดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงสีของสารละลาย (อะดรีนาลีนและอื่น ๆ ) นอกจากนี้ ตามวรรณกรรม การใช้หลอดแก้วสีเหลืองในบางกรณี (สารละลายของโซเดียมแอสคอร์เบต) เป็นอันตราย เนื่องจากปริมาณเหล็กที่ตกค้างจะถูกปล่อยออกมาจากแก้วระหว่างการฆ่าเชื้อ โดยสรุป ควรสังเกตว่าหลอดบรรจุที่มีสารละลายสำหรับฉีดบรรจุอยู่ในกล่องที่แสงไม่ส่องผ่าน

ทนต่อสารเคมี. ความทนทานต่อสารเคมีคือความสามารถของแก้วในการทนต่อการทำลายน้ำ สารละลายเกลือ ความชื้น และก๊าซในชั้นบรรยากาศ ความต้านทานของแก้วต่อการกระทำของด่างเรียกว่าความต้านทานต่อด่างต่อการกระทำของกรด - ความต้านทานต่อกรด เมื่อปริมาณอัลคาไลออกไซด์ (Na2O หรือ K2O) ในแก้วเพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วจะลดลง การนำออกไซด์ของสังกะสี เซอร์โคเนียม แมกนีเซียม แบเรียมมาเป็นส่วนประกอบของแก้วช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีของแก้ว

ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วถูกกำหนดโดยความแตกต่างของมวลของตัวอย่างก่อนและหลังการทดสอบ สำหรับการทดสอบ ผงแก้วหรือตัวอย่างแก้วขนาดใหญ่จะถูกเตรียม ชั่งน้ำหนัก และต้มในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งส่วนใหญ่มักจะอยู่ในสารละลายของ NaOH, Na2CO3, HCl และน้ำกลั่น หลังการทดลอง ตัวอย่างจะถูกทำให้แห้งและชั่งน้ำหนักบนเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ การสูญเสียน้ำหนักของแก้วแสดงถึงลักษณะการต้านทานต่อสารเคมี ความทนทานต่อสารเคมียังถูกกำหนดโดยการไทเทรตด้วยกรด (HCl) ของสารละลายที่แก้วทดสอบได้รับการบำบัด ในกรณีนี้ ความต้านทานต่อสารเคมีจะแสดงโดยปริมาณของกรดที่ใช้ในการไทเทรต ยิ่งใช้กรดในการไทเทรตมากเท่าใด ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น ความต้านทานต่อด่างของกระจกหน้าต่างถูกกำหนดโดยการสูญเสียน้ำหนักจาก 1 dm2 ของแผ่นกระจกเมื่อผ่านการบำบัดในสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตธรรมดาที่เดือดเป็นเวลา 3 ชั่วโมง การสูญเสียในกรณีนี้ไม่ควรเกิน 38 มก. จาก 1 dm2 ของ พื้นผิว.

ขึ้นอยู่กับความสามารถของแก้วในการทนต่อการทำลายล้างของน้ำและสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอื่นๆ โดยจะแบ่งออกเป็นประเภทไฮโดรไลติก ซึ่งพิจารณาจากปริมาณ HCl ที่ใช้ในการไทเทรต

คลาสไฮโดรไลติก (ปริมาณการใช้ HCl, มล.): - แก้วน้ำไม่เปลี่ยนแปลง - 0-0.32, - แว่นตากันแสง - 0.32-0.65, - แว่นตาสำหรับใส่อุปกรณ์แข็ง - 0.65-2.8, - แว่นตาสำหรับใส่อุปกรณ์อ่อน - 2.8-6.5, - แว่นตาที่ไม่น่าพอใจ - 6.5 ขึ้นไป

แก้วควอทซ์มีความทนทานต่อสารเคมีสูงสุด โดยอยู่ในคลาสไฮโดรไลติก I ซึ่งเป็นแก้วสำหรับห้องปฏิบัติการเคมี ตามกฎแล้วถึง II แว่นตาอุตสาหกรรมส่วนใหญ่อยู่ในคลาสไฮโดรไลติกที่กว้างขวางที่สุด - III และมีความเสถียรมากที่สุด - หน้าต่างและขัดเงา - จนถึงครึ่งแรกของคลาสนี้

ความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วซิลิเกตส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและพิจารณาจากปริมาณซิลิกาในแก้ว SiO2 เพิ่มความต้านทานต่อสารเคมีของแก้วอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่อัลคาไลน์ออกไซด์จะลดความต้านทานลง ส่วนประกอบแก้วอื่นๆ จะทำงานแตกต่างกันไปตามรีเอเจนต์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อเลือกองค์ประกอบทางเคมีของแว่นตา พวกเขาจะได้รับคำแนะนำตามเงื่อนไขที่จะใช้

ความหนาแน่นของแก้ว ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี แตกต่างกันไปตั้งแต่ 22 ถึง 70 102 กก./ลบ.ม. แก้วควอตซ์มีความหนาแน่นต่ำสุด (22 102 กก./ลบ.ม.) และแก้วที่มีตะกั่วออกไซด์จำนวนมากมีความหนาแน่นถึง 70 102 กก./ลบ.ม.

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของแก้วซิลิเกตจะลดลง 15 กก./ลบ.ม. ทุกๆ 100°C การหลอมแก้วส่งผลต่อความหนาแน่น ดังนั้นแก้วที่ผ่านการอบอ่อนซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันจะมีความหนาแน่น 10 ... 20 กก. / ลบ.ม. และกระจกนิรภัยต่ำกว่าอบอ่อน 80 ... 90 กก. / ลบ.ม. ด้วยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของแก้ว ความหนาแน่นของแก้วจึงเปลี่ยนไปอย่างชัดเจน ดังนั้นในทางปฏิบัติ แก้วจึงทำหน้าที่เป็นวิธีทางอ้อมในการควบคุมความคงที่ขององค์ประกอบของแก้ว

มากกว่าครึ่งหนึ่งของแก้วที่ละลายทั้งหมดถูกแปรรูปเป็นแผ่นสำหรับเคลือบอาคาร ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุไฟเบอร์กลาส (ใยแก้ว เสื่อ มัด ฯลฯ) ซึ่งใช้เป็นฉนวนความร้อนและเสียง พบว่ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการก่อสร้าง ไม่เน่าหรือขึ้นรา มีน้ำหนักเทอะทะต่ำ ทนไฟและทนแรงสั่นสะเทือน

ประมาณหนึ่งในสามของผลิตภัณฑ์แก้วทั้งหมดเป็นภาชนะประเภท สไตล์ และวัตถุประสงค์ที่หลากหลายที่สุด คุณสมบัติการตกแต่งที่โดดเด่นของกระจก (ความสามารถในการรับรู้สีต่างๆ เพื่อถ่ายทอดการเล่นแสง ความหลากหลายในการเปลี่ยนจากความโปร่งใสของคริสตัลไปจนถึงความขุ่นทุกระดับจนถึงความทึบสมบูรณ์) นำไปสู่การมีอยู่ของกลุ่มผลิตภัณฑ์พิเศษที่รวมกันโดย ชื่อสามัญ "แก้วศิลปะ" ซึ่งรวมถึงเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร ผลิตภัณฑ์แก้วขนาดใหญ่ (รูปปั้นนูน โคมไฟตั้งพื้น แจกัน โคมไฟระย้า ฯลฯ) และอื่นๆ วัสดุตกแต่ง(กระเบื้องและแผ่นสำหรับหันหน้าเข้าหาผนัง พื้นอาคาร บัว สลักเสลา ฯลฯ การใช้กระจกในหน้าต่างกระจกสี) หนึ่งในแขนงที่สำคัญของศิลปะการทำแก้วคือการผลิตสมอลต์ (แก้วทึบแสง) ที่หลากหลาย แก้วเหล่านี้ใช้สร้างแผ่นผนังขนาดใหญ่โดยใช้เทคนิคการวาดภาพโมเสก ซึ่งคล้ายกับเทคนิคกระจกสี

ในรูปแบบของเคลือบแก้ว, ชั้นแก้วบางทึบแสงของสีต่างๆ, แก้วใช้เป็น ฝาครอบป้องกัน,ปกป้อง ฮาร์ดแวร์จากการถูกทำลายและทำให้มีลักษณะที่ตรงตามข้อกำหนดด้านการปฏิบัติงานและความสวยงาม น้ำยาเคลือบแก้วใช้ในการผลิตเคมีภัณฑ์และอุปกรณ์เกี่ยวกับอาหาร จาน สุขภัณฑ์ ท่อ ป้าย กระเบื้อง เครื่องประดับ

อุตสาหกรรมออพติคอลและกระจกออปติกทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์เกี่ยวกับออพติกที่ทันสมัยและแม่นยำที่สุดในทุกประเภทและวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย (แว่นตาธรรมดา กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ กล้องถ่ายภาพและภาพยนตร์ ฯลฯ)

แก้วควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงใช้ในการผลิตไฟเบอร์ไลท์ไกด์ในการสร้างสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติกที่ช่วยให้ส่งข้อมูลจำนวนมากได้ แว่นตาที่แยกจากกันนั้นเกิดจากแว่นตาเลเซอร์ที่เรียกว่า เหล่านี้เป็นแก้วหลายองค์ประกอบในธรรมชาติต่างๆ (ซิลิเกต ฟอสเฟต ฟลูออโรเบอริลเลต บอเรต เทลลูไรต์ ฯลฯ) ที่เปิดใช้งานด้วยนีโอไดเมียม เลเซอร์สามารถย่อส่วนได้ เช่น ที่ใช้ในทางการแพทย์ และสามารถเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพที่ใช้ในนิวเคลียร์ฟิวชัน เลเซอร์ยังใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ มาตรวิทยา และงานโลหะที่มีความแม่นยำอีกด้วย

จากภาพรวมโดยสังเขปของขอบเขตการใช้งานแก้ว เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องผลิตแว่นตาที่มีคุณสมบัติต่างๆ กัน: โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทนทานต่อสารเคมี แข็งแรงเป็นพิเศษ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แน่นอน มีค่าคงที่ทางแสงและทางไฟฟ้า เป็นต้น ดังนั้น ไม่น่าแปลกใจที่นักวิจัยพยายามอย่างมากในการทำความเข้าใจแก้วธรรมชาติ โดยอธิบายถึงอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อคุณสมบัติต่างๆ ของแก้ว

กระจกในการก่อสร้างและภายใน

BUILDING GLASS - ผลิตภัณฑ์แก้วที่ใช้ในงานก่อสร้าง

กระจกอาคารประกอบด้วย (%): SiO2 75-80%, CaO 10-15%, Na2O ประมาณ 15%

ใช้สำหรับการเคลือบช่องแสง การติดตั้งพาร์ติชันแบบโปร่งแสงและแบบโปร่งแสง การหุ้มและการตกแต่งผนัง บันได และส่วนอื่นๆ ของอาคาร กระจกอาคารยังรวมถึงวัสดุฉนวนความร้อนและเสียงที่ทำจากแก้ว (แก้วโฟมและใยแก้ว) ท่อแก้วสำหรับการเดินสายไฟฟ้า ท่อประปา ท่อน้ำทิ้ง และวัตถุประสงค์อื่นๆ รายละเอียดทางสถาปัตยกรรม ส่วนประกอบของพื้นคอนกรีตเสริมแก้ว เป็นต้น

ส่วนใหญ่กลุ่มของกระจกอาคารใช้สำหรับเคลือบช่องแสง: กระจกหน้าต่างแผ่น, กระจก, ลูกฟูก, เสริม, ลวดลาย, สองชั้น, บล็อกกลวง ฯลฯ สามารถใช้กระจกประเภทเดียวกันสำหรับพาร์ติชันที่โปร่งใสและโปร่งแสง

แผ่นกระจกหน้าต่างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างผลิตจากมวลแก้วหลอมเหลวส่วนใหญ่โดยการวาดเทปอย่างต่อเนื่องในแนวตั้งหรือแนวนอนจากนั้นแผ่นขนาดที่ต้องการจะถูกตัดออกจากปลายด้านหนึ่งในขณะที่เย็นและแข็งตัว ข้อเสียที่สำคัญของกระจกหน้าต่างแบบแผ่นคือการมีคลื่นบางอย่างที่ทำให้วัตถุที่มองผ่านผิดเพี้ยนไป (โดยเฉพาะในมุมแหลม)

กระจกกระจกผ่านกระบวนการเจียรและขัดเงาทั้งสองด้าน เพื่อให้มีการบิดเบือนทางแสงน้อยที่สุด วิธีการสมัยใหม่ที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตกระจกกระจกประกอบด้วยการกลิ้งมวลกระจกในแนวนอนอย่างต่อเนื่องระหว่างเพลาสองเพลา การหลอมเทปขึ้นรูปในเตาหลอมในอุโมงค์ การเจียรและการขัดเงาบนเครื่องจักรและระบบสายพานลำเลียงอัตโนมัติ กระจกกระจกทำด้วยความหนา 4 มม. ขึ้นไป (ในกรณีพิเศษ - สูงถึง 40 มม.) ใช้วัสดุคุณภาพสูงในการหลอมดังนั้นจึงมีการส่งผ่านแสงที่สูงกว่ากระจกหน้าต่างธรรมดา ส่วนใหญ่ใช้สำหรับกระจกหน้าต่างและประตูในอาคารสาธารณะ หน้าต่างร้านค้า และสำหรับการผลิตกระจก คุณสมบัติทางกลแตกต่างจากคุณสมบัติทางกลของกระจกหน้าต่างเพียงเล็กน้อย

แก้วลวดลายม้วนมีพื้นผิวลวดลายที่ได้จากการม้วนระหว่างสองม้วน หนึ่งในนั้นคือกระดาษลูกฟูก ผลิตทั้งไม่มีสีและมีสี ใช้ในกรณีที่ต้องการแสงแบบกระจายกระจกลวดลายที่มีลวดลายเป็นฝ้าหรือ "เป็นน้ำแข็ง" ใช้สำหรับพาร์ติชันภายใน แผงประตู และกระจกบันได ทำโดยการประมวลผลพื้นผิวของกระจกหน้าต่างหรือกระจก รูปแบบด้านได้มาจากการรักษาพื้นผิวด้วยทรายใต้แม่แบบ ภาพวาดรำลึกถึง รูปแบบเย็นจัดบนกระจกทำได้โดยการใช้กาวสัตว์หนึ่งชั้นบนพื้นผิวซึ่งในระหว่างกระบวนการอบแห้งจะหลุดออกพร้อมกับชั้นบนของกระจก

กระจกเสริมแรงมีลวดตาข่ายหนา ทนทานกว่าปกติ เมื่อหักโดยการเป่าหรือแตกในขณะเกิดไฟไหม้ เศษเล็กเศษน้อยจะแตกออกโดยถูกเหล็กเสริมยึดไว้ ดังนั้นกระจกเสริมจึงใช้สำหรับเคลือบโคมไฟอุตสาหกรรมและอุตสาหกรรม อาคารสาธารณะ,ตู้ลิฟต์,ช่องบันได,ช่องเปิดผนังกันไฟ. ผลิตโดยวิธีการม้วนต่อเนื่องระหว่างม้วนด้วยลวดตาข่ายที่ม้วนขึ้นจากถังแยกต่างหาก กระจกเสริมลอนลูกฟูก มีรูปร่างเหมือนแผ่นซีเมนต์ใยหินลูกฟูก ใช้สำหรับกั้นห้อง สกายไลท์ ห้องกระจก และทางเดิน

แก้วสองชั้น (บรรจุภัณฑ์) ที่มีชั้นกระจายอากาศหรือแสง (เช่น ทำจากใยแก้ว) มีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนที่ดี ทำโดยการติดกระจก 2 บานกับกรอบบานเฟี้ยม ความหนาของแว่นสองชั้นที่มีช่องว่างอากาศ 12-15 มม. บล็อกแก้วกลวงทำโดยการกดและเชื่อมกล่องครึ่งแก้วสองกล่อง ใช้เพื่อเติมช่องแสง ส่วนใหญ่ในอาคารอุตสาหกรรม ให้แสงสว่างในที่ทำงานได้ดีและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนสูง บล็อกถูกวางในช่องเปิดโดยใช้ปูนในรูปแบบของแผงที่ผูกด้วยโลหะ การผูก

Facing glass (marblit) หมายถึงกระจกแผ่นทึบแสง

ผลิตโดยการกลิ้งมวลแก้วเป็นระยะๆ บนโต๊ะหล่อ ตามด้วยการหลอมในเตาเผาแบบอุโมงค์ ใช้สำหรับตกแต่งอาคารและภายในอาคารที่อยู่อาศัยและอาคารสาธารณะ กระจกเคลือบสียังเป็นของกระจกหันหน้า

ควอตซ์แก้ว - มี SiO ไม่น้อยกว่า 99% - (ควอตซ์) แก้วควอตซ์ถูกถลุงที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,700°C จากคริสตัลไลน์ควอตซ์ หินคริสตัล เวนควอตซ์ หรือทรายควอตซ์บริสุทธิ์ที่บริสุทธิ์ที่สุด แก้วควอตซ์ส่งรังสีอัลตราไวโอเลตได้มาก อุณหภูมิสูงจุดหลอมเหลวเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเพียงเล็กน้อยทำให้ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วทนต่อน้ำและกรด แก้วควอทซ์ใช้สำหรับการผลิตเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ ถ้วยใส่ตัวอย่าง อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา วัสดุฉนวน หลอดไฟปรอท ("ดวงอาทิตย์บนภูเขา") ที่ใช้ในการแพทย์ ฯลฯ

แก้วออร์แกนิก (Plexiglas) คือมวลพลาสติกใสไม่มีสีซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชันของกรดเมทาคริลิกเมทิลเอสเทอร์ แปรรูปได้ง่าย ใช้เป็นแผ่นกระจกในอากาศยานและวิศวกรรมเครื่องกล สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน อุปกรณ์ป้องกันในห้องปฏิบัติการ ฯลฯ

แก้วที่ละลายน้ำได้ - ส่วนผสมของโซเดียมและโพแทสเซียมซิลิเกต (หรือโซเดียมเท่านั้น) ซึ่งเป็นสารละลายน้ำที่เรียกว่า แก้วน้ำ. แก้วที่ละลายน้ำได้ใช้สำหรับการผลิตซีเมนต์และคอนกรีตที่ทนกรด สำหรับการทำให้ชุ่มของผ้า การผลิตสีกันไฟ ซิลิกาเจล เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับดินที่อ่อนแอ กาวสำหรับเครื่องเขียน ฯลฯ

CHEMICAL-LABORATORY GLASS - แก้วที่มีความทนทานต่อสารเคมีและความร้อนสูง เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเหล่านี้ สังกะสีและโบรอนออกไซด์จึงถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบของแก้ว

ใยแก้ว - เส้นใยประดิษฐ์ที่มีรูปทรงกระบอกอย่างเคร่งครัดพร้อมพื้นผิวเรียบซึ่งได้มาจากการยืดหรือแยกส่วนของแก้วที่หลอมเหลว ใช้กันอย่างแพร่หลายใน อุตสาหกรรมเคมีสำหรับการกรองสารละลายที่เป็นกรดและด่างร้อน การทำให้อากาศร้อนและก๊าซบริสุทธิ์ การผลิตกล่องบรรจุในปั๊มกรด การเสริมแรงไฟเบอร์กลาส ฯลฯ

ทำไมจึงไม่ใช้กระจกในการตกแต่งภายในบ้าน? อาจเป็นเพราะอคติยังแข็งอยู่ว่าไม่แข็งแรงและอันตรายด้วยเศษที่แหลมคมระหว่างการทำลายล้าง

แต่ลองพิจารณาให้ละเอียดว่ามีผลิตภัณฑ์กระจกกี่ชนิดที่อยู่รอบตัวเราและให้บริการเรามาหลายปี: กระจกในโถงทางเดินและห้องน้ำ หน้าต่าง ในไซด์บอร์ด และตู้หนังสือ

มีกี่คนที่ทำลายและนำปัญหามาให้?

ดูเหมือนว่ามี อย่างน้อยก็ไม่มากไปกว่าของตกแต่งบ้านอื่นๆ

แก้วถูกนำมาใช้อย่างกล้าหาญมากขึ้น พื้นที่สำนักงาน. นักธุรกิจชื่นชมข้อดีของกระจกเหนือวัสดุอื่นมานานแล้ว นี่คือความสามารถของเขาที่จะไม่ลดปริมาณแสงเมื่อทำการปรับปรุงห้องใหม่

กระจกไม่ได้ซ่อนปริมาตรและกระจกทำให้ใหญ่ขึ้นซึ่งให้ความสะดวกสบายภายในและความแข็งแกร่ง

วัสดุความแข็งแรงสูงสุดที่แรงกระแทก การบีบอัด แรงดึง การดัด การดัดเหล็ก200 MPa200 MPa200 MPa200 MPaแก้ว1500 MPa50 MPa20 MPa6 MPaกระจกนิรภัย1100 MPa300 MPa200 MPa30 MPa

ตารางนี้แสดงลักษณะของแก้วที่แตกต่างกันภายใต้น้ำหนักที่ต่างกัน แก้วมีความแข็งแรงสูงสุดในการบีบอัด (แข็งแรงกว่าเหล็กถึง 7 เท่า!) ที่สุด ความอ่อนแอแก้ว - ภูมิคุ้มกันต่อการกระแทก แต่คุณสมบัตินี้สามารถปรับปรุงได้ 5 เท่าโดยการชุบแข็ง เพิ่มแรงกระแทกได้มากขึ้นหลายเท่าด้วยการติดกระจกเข้าด้วยกัน รับ "สามเท่า" เทคโนโลยีนี้ใช้ในการผลิตกระจกรถยนต์และกระจกกันกระสุน แม้จะถูกทำลาย ก็ยังรักษาความสามารถในการรับน้ำหนักไว้ได้ ด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปได้ที่จะชดเชยข้อบกพร่องของกระจกและทำให้มีความแข็งแรงเทียบเท่ากับวัสดุอื่นๆ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของกระจกเหนือวัสดุอื่นคือความโปร่งใส สถาปัตยกรรมสมัยใหม่กำลังพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้ได้แสงธรรมชาติสูงสุดและมีความเปรียบต่างน้อยที่สุดกับธรรมชาติโดยรอบ วัสดุที่สามารถใช้ได้คือแก้วเท่านั้น ดังนั้นจึงมีความหลากหลายมากมาย กระจกสามารถทำสี ใส่ลวดลาย ทำแบบกันแดดหรือแบบประหยัดพลังงาน (พร้อมกระจกภายนอก) เมื่อตกแต่งภายใน คุณสามารถใช้กระบวนการกระจกต่างๆ ได้: การขัดขอบ การยกนูน การย้อมสี การขึ้นรูป (การดัดกระจกในห้องให้ความร้อน) การพ่นทราย และการดำเนินการอื่นๆ อีกมากมาย ความคิดใด ๆ ของนักออกแบบสามารถถ่ายโอนไปยังแก้วได้

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอีกประการหนึ่งของกระจกคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พื้นฐานของแก้วคือซิลิกอน สารประกอบซิลิเกตกระจายอยู่ในธรรมชาติในแร่ธาตุจำนวนมาก ทั้งวัตถุดิบและตัวผลิตภัณฑ์ - แก้วไม่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ

การออกแบบตกแต่งภายในเป็นกระบวนการสร้างสรรค์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้ความพยายาม จินตนาการ และทักษะอย่างมาก แน่นอนคุณสามารถใช้บริการของนักออกแบบตกแต่งภายในมืออาชีพที่จะช่วยคุณวางแผนความแตกต่างและช่วงเวลาทั้งหมดเกี่ยวกับการออกแบบอพาร์ทเมนต์หรือบ้านได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ วันนี้เรารู้จักสไตล์โมเดิร์นจำนวนมากในการออกแบบตกแต่งภายใน แต่ถ้าไม่รู้ถึงคุณสมบัติและความหมายของมัน มันง่ายมากที่จะหลงไหลในรูปแบบต่างๆ ไฮเทค โพสต์โมเดิร์น โมเดิร์น คลาสสิก มินิมอล และอื่นๆ อีกมากมาย หลังจากอ่านชื่อแล้วก็ไม่ชัดเจนว่าทิศทางนี้หรือทิศทางในการออกแบบคืออะไร

ที่นิยมมากในปัจจุบันคือสไตล์ "ไฮเทค" ซึ่งไม่น่าแปลกใจเพราะชิ้นส่วนและส่วนประกอบภายในทำจากแก้วโลหะและพลาสติก ในห้องที่ทำในสไตล์เดียวกันมักพบพื้นกระจกและประตูกระจกภายใน ไม่เพียง แต่ดูทันสมัยและมีสไตล์เท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย กระจกกั้นห้องจากเสียงรบกวนและอุณหภูมิที่มากเกินไป เหนือสิ่งอื่นใด องค์ประกอบกระจกของบ้านสมัยใหม่มีความทนทานมากจนสามารถแข่งขันด้านคุณภาพได้แม้กับไม้และโลหะ

เมื่อตกแต่งภายในกระจกสีก็ไม่น้อยไปกว่ากัน

มวลแก้วธรรมดาหลังจากการทำความเย็นจะมีโทนสีเหลืองอมเขียวหรือเขียวอมฟ้า แก้วสามารถทำสีได้หากมีออกไซด์ของโลหะบางชนิดรวมอยู่ในส่วนผสม ซึ่งจะเปลี่ยนโครงสร้างของมันในระหว่างกระบวนการหลอม ซึ่งหลังจากการทำให้เย็นลง จะทำให้แก้วเน้นสีบางสีจากสเปกตรัมของแสงที่ส่องผ่าน พวกเขา. สารประกอบเหล็ก แก้วสีในสี - จากสีเขียวอมฟ้าและสีเหลืองถึงสีน้ำตาลแดง แมงกานีสออกไซด์ - จากสีเหลืองและสีน้ำตาลเป็นสีม่วง โครเมียมออกไซด์ - สีเขียวหญ้า ยูเรเนียมออกไซด์ - สีเขียวอมเหลือง (แก้วยูเรเนียม) โคบอลต์ออกไซด์ - สีน้ำเงิน ( แก้วโคบอลต์), นิกเกิลออกไซด์ - จากสีม่วงเป็นสีน้ำตาลเทา, พลวงออกไซด์หรือโซเดียมซัลไฟด์ - เป็นสีเหลือง (อย่างไรก็ตามเงินคอลลอยด์จะเปื้อนสีเหลืองที่สวยที่สุด), คอปเปอร์ออกไซด์ - เป็นสีแดง (เรียกว่าทับทิมทองแดงซึ่งแตกต่างจากทองคำ ทับทิมที่ได้จากการเติมทองคำคอลลอยด์) แก้วกระดูกได้มาจากการทำให้มวลแก้วขุ่นด้วยกระดูกที่เผา และแก้วนมได้มาจากการเติมส่วนผสมของเฟลด์สปาร์และฟลูออสปาร์ ด้วยการเพิ่มเติมที่เหมือนกันทำให้มวลแก้วขุ่นในระดับที่อ่อนแอมากทำให้ได้แก้วโอปอล แว่นตาย้อมสีรวมถึงการใช้งานอื่นๆ ใช้เป็นฟิลเตอร์สี

กระจกนิรภัยสามารถทนต่อมวลมหาศาลได้ดังนั้นพื้นทำจากวัสดุนี้จะใช้งานได้นานและในขณะเดียวกันก็แสดงคุณสมบัติที่คุ้มค่าที่สุด ประการแรก การดูแลชิ้นส่วนแก้วสะดวกมาก เช็ดพื้นหรือประตูเป็นประจำด้วยผลิตภัณฑ์พิเศษสำหรับกระจกซึ่งไม่รวมถึงสารกัดกร่อน พื้นกระจกสามารถทำจากเหล็กมัน (มันเงา) หรือเคลือบด้านก็ได้ นี่เป็นเรื่องปกติมากสำหรับห้องที่ต้องการพื้นที่เพิ่มขึ้น ประตูกระจกสามารถเคลือบด้านหรือเคลือบเงาได้ นอกจากนี้ หากสั่งพิเศษ คุณสามารถซื้อประตูภายในที่ไม่ซ้ำใครพร้อมลวดลายภายในบนกระจกที่ทำด้วยเลเซอร์ มันเป็นต้นฉบับและมีประสิทธิภาพมาก

เครื่องแก้ว

ความสามารถในการ "รับ" และจัดเก็บอาหารและเครื่องดื่มนั้นพิจารณาจากตัวบ่งชี้กลุ่มต่อไปนี้: ความต้านทานต่อสารเคมีต่ออาหารและเครื่องดื่ม, ความต้านทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศ, ความต้านทานต่อความร้อน, ความต้านทานต่อความเครียดเชิงกล ความสามารถในการ "แจก" อาหารและเครื่องดื่ม: การทำงานของโซลูชันสามมิติและความอเนกประสงค์

คุณสมบัติตามหลักสรีรศาสตร์กำหนดไว้ก่อนอื่น ความสะดวก (ความสบาย) ในการใช้งานและสุขอนามัยของผลิตภัณฑ์แก้ว ความสะดวกสบายของเครื่องใช้ในครัวเรือนนั้นพิจารณาจากความสะดวกในการถือ เคลื่อนย้าย จัดเก็บ ล้างทำความสะอาด รวมถึงความสะดวกในการขนส่งและจัดเก็บ คุณสมบัติด้านสุขอนามัยมีสาเหตุหลักมาจากธรรมชาติและคุณสมบัติของแก้ว และมีลักษณะเด่นตามตัวบ่งชี้กลุ่มต่างๆ เช่น ไม่เป็นอันตรายและการปนเปื้อน

คุณสมบัติเชิงกลของแก้วมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีการเสียรูปของพลาสติก มีกำลังรับแรงอัดสูง (500-800 MPa) และแรงดึงต่ำ การดัดงอ (25-100 MPa) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงกระแทก (15-20 MPa) ความแข็งแรงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: มันเพิ่มขึ้นเมื่อมี SiO2, Al2O3, B2O3, MgO ในองค์ประกอบของแก้วและลดลงเมื่อมีอัลคาไลออกไซด์ PbO อย่างไรก็ตามอิทธิพลชี้ขาดคือ โครงสร้างภายในกระจก, สภาพพื้นผิว, การมีข้อบกพร่องอยู่ ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นโดยการชุบแข็ง การแลกเปลี่ยนไอออนในเกลือหลอมเหลว การสะสมของสารเคลือบโลหะออกไซด์บนพื้นผิว และวิธีการอื่นๆ

คุณสมบัติทางความร้อนของแก้วมีลักษณะเฉพาะคือค่าการนำความร้อนต่ำมาก ความจุความร้อนสูง และการขยายตัวทางความร้อน ความเสถียรทางความร้อนของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นเมื่อความแข็งแรงเชิงกลของแก้วเพิ่มขึ้น การนำความร้อน และการขยายตัวทางความร้อนและความจุความร้อนลดลง การวัดความต้านทานความร้อนคือความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผลิตภัณฑ์สามารถทนได้โดยไม่ถูกทำลาย ทนความร้อนของแก้วควอทซ์ - 1,000°С ภาชนะจากแก้วคุณภาพสูง - 95° ภาชนะจากแก้วเซรามิก - 300-600°С

แก้วแสงเป็นแก้วใสที่มีองค์ประกอบทางเคมีที่มีความสม่ำเสมอในระดับสูง มี PbO 46.4%, Si0 47.0% และออกไซด์อื่นๆ ครอบฟัน - 72% SiO อัลคาไลน์และออกไซด์อื่นๆ

แก้วนำแสงใช้สำหรับการผลิตเลนส์ ปริซึม คิวเวต ฯลฯ แก้วสำหรับอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาได้รับการผลิตขึ้นในศตวรรษที่ 18 แต่การผลิตแก้วนำแสงนั้นมีมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 19 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส P Guinan คิดค้นวิธีการกวนมวลแก้วโดยใช้กลไกระหว่างการปรุงอาหารและการทำให้เย็น - โดยการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของแท่งดินเหนียวที่แช่อยู่ในแก้วในแนวตั้ง เทคนิคนี้ซึ่งได้รับการเก็บรักษาไว้จนถึงทุกวันนี้ทำให้ได้แก้วที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันในระดับสูง การผลิตแก้วนำแสงได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดย ทำงานร่วมกันนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน E. Abbe และ F.O. Schott ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ในปี 1886 โรงงานผลิตแก้วที่มีชื่อเสียงของหุ้นส่วน Schott ใน Jena (เยอรมนี) ได้ปรากฏตัวขึ้นซึ่งเป็นครั้งแรกที่ผลิตแว่นตาออพติคอลที่ทันสมัยมากมาย จนถึงปี 1914 การผลิตแก้วนำแสงมีเฉพาะในอังกฤษ ฝรั่งเศส และเยอรมนีเท่านั้น ในรัสเซียจุดเริ่มต้นของการผลิตกระจกออพติคอลมีอายุย้อนไปถึงปี 2459 หลังจากนั้นก็มีการพัฒนาอย่างมาก

การปฏิวัติสังคมนิยมครั้งใหญ่ในเดือนตุลาคมต้องขอบคุณผลงานของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต D.S. Rozhdestvensky, I.V. Grebenshchikov, G.Yu. Zhukovsky, N.N. Kachalova และอื่น ๆ

ข้อกำหนดหลักสำหรับกระจกออพติคอลคือความเป็นเนื้อเดียวกันในระดับสูง การขาดความสม่ำเสมอทำให้ลำแสงเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางที่ถูกต้อง ทำให้กระจกไม่เหมาะกับวัตถุประสงค์ที่ต้องการ ความเป็นเนื้อเดียวกันของกระจกออปติกถูกรบกวนจากสาเหตุของสารเคมีและ คำสั่งทางกายภาพ. ความไม่สม่ำเสมอของสารเคมีเกิดจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีในท้องถิ่น และถูกกำจัดโดยการกวนแก้วออปติกในระหว่างกระบวนการหลอมเหลว ความไม่สม่ำเสมอทางกายภาพเกิดจากความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการเย็นตัวของกระจกออปติก และถูกกำจัดโดยการหลอมอย่างระมัดระวัง แก้วแสงต้องมีคุณสมบัติทางแสงบางอย่าง - ค่าที่แน่นอนของดัชนีการหักเหของแสงสำหรับรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างๆ แก้วออพติคอลหลากหลายประเภทที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันและการกระจายตัวโดยเฉลี่ยมีความสำคัญอย่างยิ่งในการคำนวณและออกแบบระบบออปติก ระบบเพื่อลดข้อบกพร่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อกำจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของสเปกตรัมทุติยภูมิและปรับปรุงคุณภาพของภาพ

คุณสมบัติทางแสงของแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี การรวมกันของออกไซด์ทำให้ได้แก้วที่มีค่าคงที่ทางแสงที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น กระจกออพติคัลบางประเภทไม่มีซิลิกา (ส่วนประกอบหลักของกระจกใดๆ) บางชนิดมีสารออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไป แต่มีค่าสูงมาก ปริมาณมาก. ความโปร่งใสของกระจกรับแสงต้องสูง โดยอยู่ที่ 90-97% ต่อ 100 มม. ของทางเดินของลำแสงในกระจก กระจกออพติคัลต้องทนทานต่อสารเคมีต่อการกระทำของบรรยากาศที่ชื้นและปฏิกิริยาของกรดอ่อน ซึ่งเป็นลักษณะของ ความไวต่อการสัมผัสของมือ

กระจกกรองแสงใช้วัตถุดิบเดียวกับกระจกประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตามข้อกำหนดสำหรับความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบนั้นสูงมาก สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายโดยเฉพาะคือสารประกอบของเหล็กและโครเมียม ซึ่งเป็นสีแก้วและเพิ่มการดูดกลืนแสง การหลอมแก้วแสงจะดำเนินการในเตาหลอมแบบหนึ่งและสองหม้อ การดำเนินการที่สำคัญที่สุดในการผลิตแก้วนำแสงคือการกวนแก้วในระหว่างกระบวนการหลอมเหลวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างกระบวนการหล่อเย็น

ใช้สามวิธีในการตัดกระจกออปติก:

) ทำให้แก้วเย็นลงพร้อมกับหม้อตามด้วยการแตกเป็นชิ้น ๆ และปั้นชิ้นส่วนเหล่านี้ในสภาวะที่ร้อน

) การหล่อแก้วหลอมเป็นแม่พิมพ์เหล็ก

) กลิ้งเป็นแผ่นหล่อบนโต๊ะแก้ว.

แว่นสายตาผลิตโดยโรงงานผลิตแก้วในรูปแบบของชิ้นสี่เหลี่ยมขนาดต่างๆ "กระเบื้อง" และในรูปแบบของช่องว่าง - "การกด" (เลนส์, ปริซึม) แว่นตากรองแสงยังรวมถึงแว่นตาสีพิเศษที่ใช้สำหรับการผลิตตัวกรองแสงที่แม่นยำ ซึ่งมักใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาในรูปแบบของแผ่นระนาบขนาน และทำหน้าที่เปลี่ยนองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงที่ผ่านเข้ามา แว่นตาสีเหล่านี้ผลิตขึ้นในโรงงานกระจกกรองแสงโดยใช้วิธีการเดียวกับกระจกกรองแสง

ประวัติแก้ว

เป็นเวลานานแล้วที่อียิปต์รับรู้ถึงความเป็นอันดับหนึ่งในการค้นพบการทำแก้ว ซึ่งกระเบื้องไฟเคลือบกระจกที่ด้านในของพีระมิดเจสเซอร์ (ศตวรรษที่ 27 ก่อนคริสต์ศักราช) ถือเป็นหลักฐานที่ไม่อาจปฏิเสธได้ ในยุคก่อนหน้านี้ (ราชวงศ์แรกของฟาโรห์) มีการค้นพบเครื่องตกแต่งไฟนั่นคือแก้วมีอยู่ในอียิปต์เมื่อ 5 พันปีก่อน โบราณคดีของเมโสโปเตเมีย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง - สุเมเรียนโบราณและอัคคาด โน้มน้าวให้นักวิจัยเชื่อว่าตัวอย่างการทำแก้วที่เก่าแก่น้อยกว่าเล็กน้อยควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นอนุสาวรีย์ที่พบในเมโสโปเตเมียในภูมิภาค Ashnunak - ตราประทับทรงกระบอกจาก แก้วเปล่าสืบมาจากสมัยราชวงศ์อัคคาเดียน กล่าวคือ มีอายุประมาณสี่พันห้าพันปี ลูกปัดสีเขียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 9 มม. ซึ่งเก็บไว้ในพิพิธภัณฑ์เบอร์ลินถือเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดของการทำแก้ว มันถูกพบโดยนักอียิปต์วิทยา Flinders Petrie ใกล้ Thebes ตามความคิดบางอย่าง เธอมีอายุห้าพันห้าพันปี N. N. Kachalov ตั้งข้อสังเกตว่าในดินแดนของอาณาจักรบาบิโลนเก่านักโบราณคดีมักพบภาชนะสำหรับใส่เครื่องหอมที่มาจากท้องถิ่นซึ่งทำขึ้นด้วยเทคนิคเดียวกับของชาวอียิปต์ นักวิทยาศาสตร์อ้างว่ามีเหตุผลทุกประการที่จะเชื่อว่า "ในอียิปต์และในประเทศต่างๆ ของเอเชียตะวันตก ต้นกำเนิดของการทำแก้ว ... ถูกแยกออกจากยุคสมัยของเราในช่วงเวลาประมาณหกพันปี"

นอกจากนี้ยังมีหลายตำนานที่ตีความข้อกำหนดเบื้องต้นที่เป็นไปได้สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีด้วยระดับความน่าเชื่อถือที่แตกต่างกัน N. N. Kachalov ทำซ้ำหนึ่งในนั้นโดย Pliny the Elder นักธรรมชาติวิทยาและนักประวัติศาสตร์โบราณ (ศตวรรษที่ 1) เวอร์ชันในตำนานนี้กล่าวว่าครั้งหนึ่งพ่อค้าชาวฟินีเซียนบนชายฝั่งทรายที่ไม่มีหินสร้างเตาไฟจากโซดาแอฟริกันที่พวกเขากำลังขนส่ง - ในตอนเช้าพวกเขาพบแท่งแก้วที่บริเวณที่เกิดไฟไหม้

นักเรียนของประวัติศาสตร์ของต้นกำเนิดของวัสดุนี้จะมาถึงสักวันหนึ่ง ฉันทามติและสัมพันธ์กับสถานที่ - อียิปต์, ฟีนิเซียหรือเมโสโปเตเมีย, แอฟริกาหรือทะเลเมดิเตอร์เรเนียนตะวันออก ฯลฯ - และเมื่อเทียบกับเวลา - "ประมาณ 6 พันปีก่อน" แต่ลักษณะเฉพาะของปรากฏการณ์วิทยาของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ - "การซิงโครไนซ์ของการค้นพบ" สามารถสังเกตได้จากสัญญาณบางอย่างและในกรณีนี้ และแม้แต่ความแตกต่างหลายร้อยปีก็ไม่สำคัญมากนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสามารถตรวจสอบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญได้ในวิธีการหลอมแก้วที่สร้างขึ้นใหม่

ความเกี่ยวข้องของตำนานที่เล่าถึงต้นกำเนิดของการทำแก้วนั้นไม่มากนักในแง่มุมทางประวัติศาสตร์และชาติพันธุ์วิทยา ซึ่งมีความสำคัญทางอ้อมจากมุมมองของทฤษฎีความรู้เท่านั้น แต่กับต้นกำเนิดของเทคโนโลยีเช่นนี้ราวกับว่า แยกออกจากกระบวนการ "สุ่ม" ของเครื่องปั้นดินเผา และกลายเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติใหม่ ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในการจัดการกับวัสดุเหล่านั้น และต่อมาก็เพื่อทำความเข้าใจโครงสร้าง

ในการศึกษาเทคโนโลยีการผลิตแก้วของอียิปต์ A. Lucas นักวิจัยชาวอังกฤษประสบความสำเร็จในระดับหนึ่ง ข้อมูลของเขาให้แนวคิดต่อไปนี้เกี่ยวกับการพัฒนาการผลิตแก้วในอียิปต์ในช่วง "โบราณ" ซึ่งสิ้นสุดใน 4 พันปีก่อนคริสต์ศักราช อี

สิ่งที่เรียกว่า "ไฟอียิปต์" (ลูกปัด, เครื่องราง, จี้, แผ่นเล็กสำหรับฝัง) เป็นผลิตภัณฑ์ที่เคลือบด้วยเคลือบสีน้ำเงินแกมเขียว การให้เหตุผลว่าเกี่ยวข้องกับ "ความศรัทธา" ในปัจจุบันนั้นถือว่าไม่ถูกต้องเนื่องจากไม่มีคุณสมบัติหลักของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ - เศษดินเหนียว เป็นที่ทราบกันดีว่าไฟอียิปต์ที่มี "เศษ" สามชนิด ได้แก่ สตีไทต์ แป้งควอทซ์อ่อน และควอทซ์ธรรมชาติทั้งหมด มีความเห็นว่าตัวอย่างแรกสุดทำจากสตีไทต์ องค์ประกอบของแร่ธาตุนี้คือแมกนีเซียมซิลิเกตซึ่งมีอยู่ในธรรมชาติในปริมาณมาก ผลิตภัณฑ์ที่ตัดจากชิ้นส่วนของสตีไทต์ถูกเคลือบด้วยผงส่วนผสมของวัตถุดิบที่ประกอบกันเป็นเคลือบและเผา การเคลือบนี้ซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีคือโซเดียมซิลิเกตที่มีส่วนผสมของแคลเซียมเล็กน้อย ไม่มีอะไรมากไปกว่าแก้วหลอมละลาย ทาสีในโทนสีน้ำเงินและน้ำเงินแกมเขียวด้วยทองแดง บางครั้งก็มีธาตุเหล็กในปริมาณที่พอเหมาะ

ช่างทำแก้วชาวอียิปต์หลอมแก้วบนเตาเปิดในชามดินเผา ชิ้นส่วนที่ถูกเผาถูกโยนลงไปในน้ำที่ร้อนจนแตกออก และชิ้นส่วนเหล่านี้ที่เรียกว่าฟริต ถูกหินโม่บดจนเป็นฝุ่นและหลอมละลายอีกครั้ง

Fritting ถูกใช้มานานหลังจากยุคกลาง ดังนั้นในการแกะสลักแบบเก่าและการขุดค้นทางโบราณคดี เราจึงมักพบเตาเผาสองเตา เตาหนึ่งสำหรับหลอมก่อนและอีกเตาสำหรับหลอม Frit อุณหภูมิที่ต้องการการเจาะทะลุคือ 1,450 °C และอุณหภูมิในการทำงานคือ 1,100-1,200 °C เตาหลอมในยุคกลาง ("ไส้" - ในภาษาเช็ก) เป็นรูปโค้งต่ำซึ่งถูกทำให้ร้อนด้วยฟืนซึ่งแก้วถูกหลอมในหม้อดินเผา วางจากหินและอลูมินาเท่านั้นไม่สามารถยืนได้นาน แต่มีฟืนไม่เพียงพอเป็นเวลานาน ดังนั้นเมื่อป่าบริเวณกุฎิถูกตัดลงจึงถูกย้ายไปยังที่ใหม่ซึ่งยังมีป่าไม้อยู่มาก อีกเตาหนึ่งซึ่งมักจะเชื่อมต่อกับโรงหลอมคือเตาหลอม - สำหรับการชุบแข็ง สินค้าพร้อมให้ความร้อนเกือบถึงจุดอ่อนตัวของแก้ว จากนั้นทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อชดเชยความเค้นในแก้ว (ป้องกันการตกผลึก) ในรูปแบบของการออกแบบดังกล่าว เตาหลอมแก้วยังคงอยู่จนถึงปลายศตวรรษที่ 17 อย่างไรก็ตาม การขาดฟืนทำให้กระท่อมบางแห่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอังกฤษต้องเปลี่ยนไปใช้ถ่านหินแล้วในศตวรรษที่ 17 และเนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่หลุดออกจากถ่านหินทำให้กระจกเป็นสีเหลือง ชาวอังกฤษจึงเริ่มหลอมแก้วในที่ปิด ที่เรียกว่าหม้อแบบมีฝาปิด สิ่งนี้ขัดขวางและทำให้กระบวนการถลุงช้าลงดังนั้นจึงจำเป็นต้องเตรียมการชาร์จที่ไม่ยากนัก แต่อย่างไรก็ตามในตอนท้ายของศตวรรษที่ 18 เตาถ่านหินก็มีความโดดเด่น ข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับประวัติของแก้วและความจริงที่ว่าแก้วในความหมายทั่วไป ในระหว่างการดำรงอยู่ของมัน ซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่น ๆ มากมาย แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ เลย (ตัวอย่างแรกสุดของสิ่งที่พวกเขาเริ่มเรียกว่าแก้วนั้นไม่แตกต่างจาก ทุกคนรู้จักขวด แน่นอนว่าข้อยกเว้นคือประเภทของแก้วที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ) แต่ในกรณีนี้เรากำลังพูดถึงสารและวัสดุที่มีแหล่งกำเนิดแร่ซึ่งพบการใช้งานในทางปฏิบัติสมัยใหม่

ข้าว. 4 - ไดอาเตรตา ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 4

ข้าว. 5 - สกายฟอส กระจกสี. เมดิเตอร์เรเนียนตะวันออก. ครึ่งแรกของวันที่ 1 ค. อาศรม

บทสรุป

แม้ว่าแก้วจะเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณและใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกพื้นที่ กิจกรรมของมนุษย์, ธรรมชาติของสถานะคล้ายแก้ว ความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วในระดับอะตอม-โมเลกุลนั้นยังห่างไกลจากการสร้างทฤษฎีของสถานะคล้ายแก้ว ซึ่งคล้ายคลึงกันโดยทั่วไปกับทฤษฎีสถานะผลึก การอภิปรายอย่างเผ็ดร้อนเกี่ยวกับคำจำกัดความของแนวคิดของ "สถานะคล้ายแก้ว" สะท้อนให้เห็นถึงความซับซ้อนของปัญหาที่กำลังแก้ไข เมื่อเทียบกับช่วงต้นศตวรรษจนถึงปัจจุบัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคนิควิธีการศึกษาแก้วที่ไวต่อโครงสร้าง ตลอดจนบางส่วนของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ใช้กับการตีความผลการทดลองและการสร้างแนวคิดแบบจำลองใหม่ มีมุมมองที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นบนกระจก มันแสดงให้เห็นในการเปลี่ยนจากสมมติฐานเชิงคุณภาพ (สมมติฐานผลึกและสมมติฐานเครือข่ายที่ไม่เป็นระเบียบ) ไปสู่การพัฒนาเกณฑ์เชิงปริมาณสำหรับอธิบายสถานะคล้ายแก้ว

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการพัฒนางานวิจัยในด้านนี้จะกระตุ้นการปรับปรุงเพิ่มเติมในการทำนายองค์ประกอบของแว่นตาที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ เทคโนโลยีการประดิษฐ์ และวิธีการวิจัยเชิงทดลองและเชิงทฤษฎี

บรรณานุกรม

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Glass และแหล่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตอื่นๆ

กวดวิชา

ต้องการความช่วยเหลือในการเรียนรู้หัวข้อหรือไม่?

ผู้เชี่ยวชาญของเราจะให้คำแนะนำหรือให้บริการสอนพิเศษในหัวข้อที่คุณสนใจ
ส่งใบสมัครระบุหัวข้อทันทีเพื่อค้นหาความเป็นไปได้ในการรับคำปรึกษา