การวิเคราะห์การก่อตัวของแก้วและวัสดุ

แก้วนี้ได้มาจากการแข็งตัวของหินที่เป็นกรดที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟ ประมาณ 3,700 ปีก่อนคริสตกาล ชาวอียิปต์โบราณได้ทำเครื่องประดับแก้วและเครื่องแก้วที่เรียบง่าย สมัยนั้นมีแต่กระจกสี ประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาล จีนผลิตกระจกไม่มีสี ในคริสตศตวรรษที่ 12 กระจกเชิงพาณิชย์ปรากฏขึ้นและเริ่มกลายเป็นวัสดุทางอุตสาหกรรม ในศตวรรษที่ 18 แก้วแสงจึงถูกผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการในการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ ในปี พ.ศ. 2416 เบลเยียมผลิตกระจกทรงแบนเป็นครั้งแรก ในปีพ.ศ. 2449 สหรัฐอเมริกาได้ผลิตกระจกแบนที่นำไปสู่เครื่องจักร ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยอุตสาหกรรมและการผลิตแก้วในวงกว้าง แก้วที่มีประโยชน์หลากหลายและคุณสมบัติต่างๆ ก็ได้ออกมาทีละชิ้น ในยุคปัจจุบัน แก้วได้กลายเป็นวัสดุที่สำคัญในชีวิตประจำวัน การผลิต ตลอดจนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ประเภทของกระจกมักจะแบ่งออกเป็นกระจกออกไซด์และกระจกไม่ออกไซด์ตามส่วนประกอบหลัก แก้วอนินทรีย์มีหลายประเภทและปริมาณน้อย ส่วนใหญ่เป็นแก้วชาลโคโคไนด์และแก้วเฮไลด์ แอนไอออนของแก้วคาลโคจีนไนด์ส่วนใหญ่เป็นกำมะถัน ซีลีเนียม เทลลูเรียม ฯลฯ ซึ่งสามารถตัดแสงความยาวคลื่นสั้นและส่งผ่านแสงสีเหลือง แสงสีแดง และแสงอินฟราเรดใกล้และไกลได้ มีความต้านทานต่ำและมีคุณสมบัติการสลับและหน่วยความจำ แก้วเฮไลด์มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำและการกระจายตัวต่ำ และส่วนใหญ่จะใช้เป็นแก้วแสง

แก้วออกไซด์แบ่งออกเป็นแก้วซิลิเกต แก้วบอเรต แก้วฟอสเฟตและอื่นๆ แก้วซิลิเกตหมายถึงแก้วที่มีส่วนประกอบพื้นฐานคือ SiO 2 ซึ่งมีความหลากหลายและการใช้งานที่หลากหลาย โดยปกติตามปริมาณที่แตกต่างกันของ SiO 2 และโลหะอัลคาไลและออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธในแก้ว จะแบ่งออกเป็น: 1 แก้วควอตซ์ ปริมาณ SiO 2 มากกว่า 99.5% ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง ความเสถียรทางเคมีที่ดี แสงอัลตราไวโอเลตและการส่งผ่านแสงอินฟราเรด อุณหภูมิหลอมเหลวสูง ความหนืดสูง และการขึ้นรูปที่ยาก ส่วนใหญ่จะใช้ในเซมิคอนดักเตอร์ แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า การสื่อสารด้วยแสง เลเซอร์ และเทคโนโลยีอื่นๆ และอุปกรณ์เกี่ยวกับแสง 2. แก้วซิลิกาสูง เนื้อหาของ SiO 2 อยู่ที่ประมาณ 96% และคุณสมบัติคล้ายกับแก้วควอตซ์ 3 แก้วโซดาไลม์ ส่วนใหญ่ประกอบด้วย SiO 2 และยังประกอบด้วย Na 2 O 15% และ CaO 16% มีต้นทุนต่ำ ขึ้นรูปง่าย เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ และผลผลิตคิดเป็น 90% ของกระจกที่ใช้งานได้จริง มันสามารถผลิตขวดแก้ว แก้วแบน เครื่องใช้ หลอดไฟ ฯลฯ ④ แก้วซิลิเกตตะกั่ว ส่วนประกอบหลักคือ SiO 2 และ PbO ซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสงสูงสุดและความต้านทานต่อปริมาตรสูง และมีความสามารถในการเปียกกับโลหะได้ดี สามารถใช้ทำหลอดไฟ ก้านหลอดสุญญากาศ เครื่องแก้วคริสตัล แก้วแสงหินเหล็กไฟ ฯลฯ แก้วตะกั่วที่มี PbO จำนวนมากสามารถปิดกั้นรังสีเอกซ์และรังสี γ ได้ ⑤ แก้วอลูมิโนซิลิเกต โดยมี SiO 2 และ Al 2 O 3 เป็นส่วนประกอบหลัก ทำให้มีอุณหภูมิอ่อนตัวสูง และใช้ในการผลิตกระเปาะคายประจุ เครื่องวัดอุณหภูมิแก้วอุณหภูมิสูง ท่อเผาไหม้สารเคมี และเส้นใยแก้ว ⑥แก้วบอโรซิลิเกต โดยมี SiO 2 และ B 2 O 3 เป็นส่วนประกอบหลัก จึงทนความร้อนและมีเสถียรภาพทางเคมีได้ดี ใช้ทำภาชนะปรุงอาหาร อุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ แก้วเชื่อมโลหะ ฯลฯ แก้วบอเรตส่วนใหญ่ประกอบด้วย B 2 O 3 มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ และสามารถต้านทานการกัดกร่อนด้วยไอโซเดียมได้ แก้วบอเรตที่มีธาตุหายากมีดัชนีการหักเหของแสงสูงและการกระจายตัวต่ำ เป็นแก้วแสงชนิดใหม่ แก้วฟอสเฟตใช้ P 2 O 5 เป็นส่วนประกอบหลัก มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำและการกระจายตัวต่ำ และใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา

นอกจากนี้ แก้วยังแบ่งออกเป็นแก้วแกร่ง แก้วที่มีรูพรุน (เช่น แก้วโฟม มีขนาดรูพรุนประมาณ 40 ใช้สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล การกรองไวรัส ฯลฯ) ตามลักษณะการทำงาน กระจกนำไฟฟ้า (ใช้เป็นขั้วไฟฟ้าและเครื่องบิน กระจกบังลม) แก้วเซรามิก แก้วโอปอล (ใช้สำหรับอุปกรณ์ให้แสงสว่างและของตกแต่ง ฯลฯ) และกระจกกลวง (ใช้เป็นกระจกประตูและหน้าต่าง) เป็นต้น

กระบวนการผลิต วัตถุดิบหลักในการผลิตแก้ว ได้แก่ ตัวขึ้นรูปแก้ว ตัวปรับสภาพกระจก และตัวกลางแก้ว และที่เหลือเป็นวัตถุดิบเสริม วัตถุดิบหลักหมายถึงออกไซด์ที่ใส่เข้าไปในแก้วเพื่อสร้างเครือข่าย ออกไซด์กลาง และออกไซด์นอกเครือข่าย วัตถุดิบเสริม ได้แก่ สารให้ความกระจ่าง ฟลักซ์ สารทำให้ทึบแสง สารแต่งสี สารลดสี สารออกซิแดนท์ และสารรีดิวซ์

กระบวนการผลิตแก้วส่วนใหญ่ประกอบด้วย: 1 การแปรรูปวัตถุดิบเบื้องต้น วัตถุดิบที่เป็นก้อนจะถูกบดขยี้ วัตถุดิบเปียกจะถูกทำให้แห้ง และวัตถุดิบที่มีธาตุเหล็กจะถูกประมวลผลเพื่อกำจัดเหล็กเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของแก้ว ② การเตรียมวัสดุเป็นชุด 3.การหลอมละลาย วัสดุที่เป็นแก้วจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาแบบถังหรือเตาเผาแบบเบ้าหลอม เพื่อสร้างแก้วเหลวที่สม่ำเสมอและปราศจากฟองซึ่งตรงตามข้อกำหนดในการขึ้นรูป ④การขึ้นรูป แปรรูปแก้วเหลวให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างตามต้องการ เช่น จานแบน อุปกรณ์เครื่องใช้ต่างๆ เป็นต้น ⑤ การอบชุบด้วยความร้อน ด้วยการหลอม การชุบแข็ง และกระบวนการอื่นๆ สามารถกำจัดหรือสร้างความเครียดภายใน การแยกเฟส หรือการตกผลึกของแก้วได้ และสถานะโครงสร้างของแก้วสามารถเปลี่ยนแปลงได้