Transcript แก้ว
แก้ ว Glass ธาตุและสารประกอบในอุตสาหกรรม ชื่อ : แก้ว ( Glass ) SiO2 สูตรเคมี : SiO2 ชื่อแร่ : คุณสมบัติ วัตถุดบิ ตัวสำคัญทีส่ ุดในกำรทำแก้วได้แก่ ทรำยแก้ว ซึ่งปกติ แล้ว ทรำยสำหรับทำแก้วควรจะเป็ นทรำยทีม่ คี วำมบริสุ ทธิ ์มำก ทีส่ ดุ คือเกือบจะเป็ น pure quartz เลยทีเดียว หรือมีสำรมลทิน ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ปนอยู่เป็ นจำนวนน้ อย ดังนัน้ มำตรฐำนและ คุณสมบัตขิ องทรำยทำแก้ว จึงมีมำกมำยขึน้ อยูก่ บั วิธกี ำรทำแก้ว เฉพำะแห่ง และกำรค้นคว้ำในกำรฟอกสีแก้ว ( Decoloring ) แหล่งที่พบ แหล่งทรายแก้วทีพ่ บในประเทศไทย ได้มีกำรสำรวจพบแหล่ งทรำยแก้ว ในจังหวัดภำคตะวันออกและ ภำคใต้ของประเทศ ดังต่อไปนี้ ภาคตะวั น ออก พบที่ จ ั ง หวั ด ระยอง จั น ทบุ รี และตรำด ภาคใต้ พบที่จงั หวัดชุมพร ภูเก็ต ตรัง นครศรีธรรมรำช ปตั ตำนี และสงขลำ แหล่งทรายแก้วภาคตะวันออก พบแหล่งทรำยแก้วอยู่ 4 แห่ง ในภำคตะวันออกของประเทศ คือ จังหวัดระยอง 1 แห่ง จันทบุรี 2 แห่ง และทีต่ รำด 1 แห่ง วัตถุดิบหลัก Glass formers: ทราย (sand) Introduction to Glass Science and Technology : July 25-26, 2013 ทรำยแก้วทีน่ ำมำใช้ควรมีซลิ กิ ำ (SiO2) อย่ำงน้อยร้อยละ 99.50 ปริมำณเหล็กออกไซด์ (Fe2O3) น้อยกว่ำร้อยละ 0.04 ในทรำยแก้วอำจมีสงิ่ ปนเปื้อนอื่นๆ Fe2O3, Cr2O3 , TiO2 แก้วอำจมีสเี หลืองหำกทรำยแก้ว ทีน่ ำมำใช้มสี ่วนประกอบของคำร์บอนที่ ปนเปื้อนมำในรูปอินทรียวัตถุมำก ควรมีควำมชืน้ 4-5 % grain size ประมำณ 0.1-0.3 mm หรือ 20-200 เมช วัตถุดิบหลัก Intermediate อะลูมินา (Al2O3) เป็ นวัตถุดบิ ทีช่ ว่ ยเพิม่ ควำมแข็งแรงทำงเคมีและเพิม่ กำรทนทำน ต่อกำรเปลีย่ นแปลงอุณหภูมอิ ย่ำงฉับพลันของแก้วได้มำกขึน้ เนื่องจำก Al2O3 มีบทบำทในกำรทำให้โครงข่ำยแก้วมีควำมแข็งแรง ของเพิม่ ขึน้ โซดาแอช: ควรมี 99 % Na2CO3 เป็ นวัตถุดบิ ทีเ่ ป็ นแหล่ง ของ Na2O ทีส่ ำมำรถช่วยลดอุณหภูมใิ นกำรหลอมตัวของแก้วทำให้ใช้ พลังงำนในกำรหลอมลดลง น้ำแก้ว ทีไ่ ด้มคี วำมหนืดน้อยลงทำให้ สำมำรถขึน้ รูปเป็ นผลิตภัณฑ์ทม่ี รี ปู ทรงซับซ้อนได้งำ่ ยขึน้ วัตถุดิบหลัก Limestone (CaCO3) ควรมี CaCO3 96% สิง่ เจือปนทีพ่ บ คือ MgCO3 และ SiO2 เป็ นวัตถุดบิ ทีใ่ ห้แคลเซียมออกไซด์ (CaO) ซึง่ มีบทบำทเป็ นตัว ช่วยลดอุณหภูมใิ นกำรหลอมตัวของแก้ว แต่มขี อ้ ดีกว่ำกำรเติมเฉพำะซิลกิ ำ และโซดำแอช เนื่องจำกแคลเซียมออกไซด์จะช่วยทำให้แก้วละลำยนลดลง Dolomite (CaCO3.MgCO3) ควรมี CaCO3 50-54% ,MgCO3 40-46% , Fe2O3 < 0.1% เป็ นวัตถุดบิ ทีเ่ ป็ นแหล่งของแคลเซียมออกไซด์ (CaO) และแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) ซึง่ เป็ นตัวช่วยลดอุณหภูมกิ ำรหลอม แต่ สิง่ ทีค่ วรระวังของกำรใช้โดโลไมต์ในสูตรแก้วคือ อำจทำให้แก้วมีสเี ขียว เนื่องจำกมีเหล็กออกไซด์ทป่ี นเปื้อนมำมำกเกินไป วัตถุดิบหลัก Cullet: เศษแก้ว ใช้ประมำณ 40-70 % เศษแก้วถูกใช้เพือ่ เป็ น ตัวช่วยเร่งปฏิกริ ยิ ำในกำรหลอมละลำยของวัตถุดบิ ตัวอื่นๆ ขนำดของเศษแก้วทีน่ ำมำใช้ควรอยูใ่ นช่วงระหว่ำง 150-420 ไมครอน และจะต้ อ งน้ อ ยกว่ ำ 1,000 ไมครอน เนื่ อ งจำก ถ้ำขนำดใหญ่เกินไปอำจหลอมละลำยไม่หมด ทำให้เกิด เป็ นตำหนิในภำยหลังกำรขึน้ รูปได้ การถลุง ทรำย ผสม โซดำแอช หินปูน โดโลไมต์ เพิม่ ควำมหนืด สำรประกอบคำร์บอเนต เปลีย่ นเป็ นสำรประกอบออกไซด์ ลดอุณหภูมิ ในช่วงต่างๆ ขึน้ รูป น้ำแก้ว ประโยชน์ของแร่ ผลิตภัณฑ์แก้วที่มกี ำรใช้งำนอย่ำงกว้ำงขวำงในปจั จุบนั เช่น กระจก แผ่น ซึง่ เป็ นวัสดุทใ่ี ช้ตกแต่งอำคำรและทำเครือ่ งใช้ต่ำงๆ กำรผลิตกระจก แผ่นอำจทำโดยกำรดึงและรีดน้ ำแก้วที่มคี วำมหนืดเหมำะสมต่ อกำรขึน้ รูปอย่ำงต่อเนื่องไปตำมแนวรำบ แล้วให้กระจกแผ่นผ่ำนไปยังเตำ ปรับ สภำพเนื้อแก้วเพื่อให้เย็นตัวลงอย่ำงช้ำๆ และผ่ำนไปยังเครื่ องขัด จะได้ กระจกแผ่นที่มผี วิ เรียบไม่เป็ นคลื่น มีควำมหนำสม่ำเสมอตลอดทัง้ แผ่น คุณภำพของกระจกแผ่นจึงขึน้ อยู่กบั กระบวนกำรทำให้เป็ นแผ่ น กระจก แผ่นทีไ่ ด้ มีกำรนำไปแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ตำมสมบัตแิ ละลักษณะงำน ที่แตกต่ำงกัน เช่น กระจกเงำ กระจกสะท้อนแสง กระจกนิรภัย กระจก ฉนวน กระจกเสริมลวดและกระจกกันกระสุน แก้วสามารถจาแนกได้หลายประเภท เช่น จาแนกตามวิธีการผลิต การใช้ งานหรื อ องค์ป ระกอบทางเคมี แต่ ส่ ว นใหญ่ ม กั จ าแนกประเภทของแก้ ว ตามองค์ประกอบทางเคมี เช่น แก้วโซดาไลม์ มีอ งค์ป ระกอบหลัก เป็ น ซิลิก ำประมำณร้อ ยละ 71-75 โซเดียมออกไซด์รอ้ ยละ 12-16 แคลเซียมออกไซด์รอ้ ยละ 10-15 โดยมวล แก้วชนิดนี้ไม่ทนต่อสภำพควำมเป็ นกรด-เบส แตกง่ำยเมื่อได้รบั ควำมร้อน ยอมให้แสงขำวผ่ำนแต่ดูดกลืนรังสีอลั ตรำไวโอเลต เป็ น แก้วที่ พบได้โดยทัวไป ่ ตัวอย่ำงเช่น แก้วน้ ำ ขวดน้ ำ ภำชนะแก้ว กระจกแผ่น นอกจำกนี้ยงั สำมำรถทำให้แก้วมีสตี ่ำงๆ ได้ โดยกำรเติมออกไซด์ของสำร บำงชนิดลงไป เช่น เติมออกไซด์ของแมงกำนีสจะได้แก้วสีชำหรือสีน้ ำตำล เติมออกไซด์ของ คอปเปอร์หรือโครเมียมจะได้แก้วสีเขียว เติมออกไซด์ ของโคบอลต์ได้แก้วสีน้ำเงิน แก้ วโบโรซิลเิ กต เป็ นแก้วทีม่ ซี ลิ กิ ำอยู่ในส่วนผสม ปริมำณทีค่ อ่ นข้ำงสูง ส่วนโซเดียมออกไซด์และแคลเซียม ออกไซด์มปี ริมำณลดลง และมีกำรเติมออกไซด์ของโบรอน (B2O3) ลงไปด้วยเพือ่ ทำให้สมั ประสิทธิ ์กำรขยำยตัว เนื่องจำกควำมร้อนมีคำ่ ลดลง ทนต่อกำรเปลีย่ นแปลงอุณหภูมไิ ด้ดี แก้วชนิดนี้ใช้ทำภำชนะสำหรับใช้ ในเตำไมโครเวฟ เครือ่ งแก้ว ทีใ่ ช้ในห้องปฏิบตั กิ ำรวิทยำศำสตร์ คริสตัล หรือ แก้วตะกัว่ เป็ นแก้วที่มซี ลิ กิ ำประมำณร้อยละ 5465 โดยมวล ซึ่งเป็ นปริมำณที่น้อยกว่ำแก้วโซดำไลม์ รวมทัง้ มีออกไซด์ ของตะกัวกั ่ บโพแทสเซียมอยูม่ ำกกว่ำร้อยละ 24 โดยมวลและมีดชั นีหกั เห แสงสูงมำก แก้วชนิดนี้เมื่อมีแสงมำตกกระทบจะสังเกตเห็นว่ำมี ประกำย แวววำวสวยงำม สำมำรถแกะสลักเป็ นลวดลำยต่ำงๆ เพื่อใช้ทำเครื่อ งใช้ เครื่องประดับ แก้วคริสตัลมีรำคำแพงเนื่องจำกต้องใช้ตอ้ งใช้ทรำยแก้วทีม่ ี ปริม ำณเหล็ ก เจือ ปนน้ อ ยมำกรวมทัง้ ต้ อ งใช้ อ อกไซด์ ข องตะกัว่ และ โพแทสเซียมในปริมำณสูง ผลิตปริมำณน้อยและใช้ฝีมอื ในกำรเจียระไน แก้ วโอปอล เป็ น แก้วที่มกี ำรเติมสำรบำงชนิด เช่น โซเดียมฟลูออไรด์หรือแคลเซียมฟลูออไรด์ เพื่อให้ เกิดกำร ตกผลึกหรือแยกชัน้ ในเนื้อแก้ว ทำให้แก้วมีควำมขุ่นและ โปร่งแสง หลอมและขึน้ รูปได้งำ่ ย แก้วอลูมโิ นซิลเิ กต (Alumino silicate glass) มีอลูมนิ ำและซิลกิ ำเป็ นส่วนผสมหลัก มีคำ่ สัมประสิทธิ ์ กำรขยำยตัว เนื่องจำกควำมร้อนต่ำ และมีจุดอ่อนตัวของ แก้ว (softening point) สูง พอทีจ่ ะป้องกันกำรเสียรูปทรง เมือ่ ทำกำรอบ เพือ่ เพิม่ ควำมแข็งแรงให้แก่ผลิตภัณฑ์ กลาส-เซรามิกส์ (glass-ceramics) เป็ นแก้วประเภทลิเธียมอลูมโิ นซิลเิ กตทีม่ ี TiO2 หรือ ZrO2 ผสมอยูเ่ ล็กน้อย ซึง่ จะทำให้เกิดผลึกในเนื้อแก้ว ซึง่ อำจทำให้แก้วมีควำมทึบแสงหรือโปร่งใส ขึน้ กับชนิดของ ผลึก กลำส-เซรำมิกส์จะทนทำน และมีสมั ประสิทธิ ์กำร ขยำยตัวเนื่องจำกควำมร้อนต่ำมำก สำมำรถนำไปใช้เป็ นภำชนะหุงต้ม หรือเป็ นแผ่นบนเตำหุงต้มได้ แก้วอัลคาไลน์ -เอิรท์ อลูมิโนซิลิเกต (alkaline-earth alumino silicate) มีสว่ นผสมของแคมเซียมออกไซด์ หรือ แบเรียมออกไซด์ ทำให้มคี ำ่ ดัชนีหกั เหใกล้เคียงกับ แก้วตะกัว่ แต่ผลิตง่ำยกว่ำและมีควำมทนทำนต่อกรด และด่ำง มำกกว่ำแก้วตะกัวเล็ ่ กน้อย ใบงาน จงเติมเครื่องหมาย หรือ หน้ าข้อความดังต่อไปนี้ 1. ............. กำรผลิตแก้ว มีสว่ นผสมของทรำย โซดำแอช พลวง และหินปูน 2. ............. ทรำยทีใ่ ช้ในกำรพ่นทรำยควรมีลกั ษณะเนื้อละเอียดและแข็ง 3. ............. โซดำไลม์ มีลกั ษณะทีแ่ ตกหักง่ำยเมือ่ ได้รบั ควำมร้อน 4. ............. ผลิตภัณฑ์แก้วคือซิลกิ ำ ผสมกับสำรประกอบคำร์บอนไดออกไซด์ 5. ............. แก้วโบโรซิลเิ กต มีลกั ษณะมีมวลและดัชนีหกั เหแสงสูงมำก เมือ่ มีแสงตก กระทบจะมีประกำยแวววำว สวยงำมสำมำรถแกะสลักเป็ นลวดลำยต่ำงๆ 6. ............. แก้วคริสตัล มีลกั ษณะมีมวลและดัชนีหกั เหแสงสูงมำก เมือ่ มีแสงตก กระทบจะมีประกำยแวววำวสวยงำมสำมำรถแกะสลักเป็ นลวดลำยต่ำงๆ 7. ............. แก้วโอปอลมีลกั ษณะมีควำมขุน่ และและไม่โปร่งแสง หลอมและขึน้ รูปได้งำ่ ย 8. ............. แก้วโบโรซิลเิ กต เป็ นแก้วทีม่ ซี ลิ กิ ำอยูใ่ นส่วนผสมปริมำณที่คอ่ นข้ำงสูง ส่วนโซเดียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์มปี ริมำณลดลง และมีกำร เติมออกไซด์ของโบรอน (B2O3) ลงไปด้วยเพือ่ ทำให้สมั ประสิทธิ ์กำรขยำยตัว 9. ............. แก้วโซดำไลม์ เนื่องจำกควำมร้อนมีคำ่ ลดลง ทนต่อกำรเปลีย่ นแปลงอุณหภูม ิ ได้ดี แก้วชนิดนี้ใช้ทำภำชนะสำหรับใช้ในเตำไมโครเวฟ เครือ่ งแก้ว ทีใ่ ช้ใน ห้องปฏิบตั กิ ำรวิทยำศำสตร์ 10. ............. เติมออกไซด์ของแมงกำนีสจะได้แก้วสีชำหรือสีน้ ำตำล เติมออกไซด์ของ คอปเปอร์หรือโครเมียมจะได้ แก้วสีเขียว เติมออกไซด์ของโคบอลต์ได้แก้วสีน้ ำเงิน 11. ............. แหล่งทรำยแก้วทีพ่ บในประเทศไทย ในภำคตะวันออกของประเทศ คือ จังหวัดระยอง สุรำษฏร์ธำนี พังงำ พัทลุง สงขลำ จันทบุรี และตรำด 12. ............ แก้วคริสตัล เมือ่ มีแสงมำตกกระทบจะสังเกตเห็นว่ำมีประกำยแวววำว สวยงำม สำมำรถแกะสลักเป็ นลวดลำยต่ำงๆ เพือ่ ใช้ทำเครือ่ งใช้ เครือ่ งประดับ 13. ............ แก้วโอปอลมีดชั นีหกั เหแสงสูงมำก 14. ............ ลักษณะของโซดำไลม์ ไม่ทนกรด – เบส ยอมให้แสงขำวผ่ำนแต่ดดู กลืนรังสี UV มีสไี ด้โดยกำรเติมสำรประกอบออกไซด์บำงชนิดลงไป เช่น Mn Cu Cr Co เป็ นต้น 15. ............ ขัน้ ตอนกำรผลิตแก้วคือ กำรนำวัตถุดบิ มำผสมกัน ตำกแห้ง เผำดิบ หลังจำกนัน้ ก็เคลือบแก้ว ให้ควำมร้อนแก่วตั ถุดบิ จนทำให้สำรประกอบคำร์บอเนต เปลีย่ นเป็ น สำรประกอบออกไซด์ รวมเป็ นเนื้อเดียวเรียกว่ำ น้ำแก้ว ลดอุณหภูมนิ ้ำแก้ว เพือ่ ให้มคี วำมหนืดก่อนขึน้ รูป แหล่งที่มา http://www2.mtec.or.th/th/research/GSAT/glassweb/industry.html http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Content_14.html www.chemicalceramicss.com/439362 www.scimath.org/socialnetwork/groups Sudarat Juaboon http://www.youtube.com/watch?v=vKPCHcwnryQ คณะผูจ้ ดั ทา