รายการวันละนิดวิทย์เทคโนกับสวทช. ตอน แก้ว…ทำมาจากอะไร ?
แก้วเป็นวัสดุที่ได้จากซิลิกาซึ่งมีอยู่ในทรายเนื้อละเอียดผสมกับสารเคมีชนิดอื่น อย่างตัวช่วยหลอมละลายหรือสารให้สีนำเข้าเเครื่องบดแล้วหลอมละลายด้วยอุณภูมิ 1500-1600 องศาเซลเซียสจนส่วนผสมต่างๆ หลอมเป็นแก้วเหลวจึงนำมาขึ้นรูปเพื่อทำเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ แก้วเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษแข็งแรง ใส สะอาด ปลอดภัยและมีความเป็นกลางจึงได้รับความนิยมแพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำภาชนะบรรจุอาหาร ขวดน้ำอัดลม ถ้วยชาม เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยาใดๆ กับอาหารทำให้ไม่มีสารปนเปื้อน นอกจากนี้ยังใช้ผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์ กระจก และเครื่องใช้ไฟฟ้า นอกจากบรรจุภัณฑ์จากแก้วจะมีความปลอดภัยและสวยงาม แก้วยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก
วัตถุดิบหลัก (Major Ingredient) จะประกอบด้วย ทรายแก้ว โซดาแอช หินปูน หินฟันม้า และเศษแก้ว
1.ทรายแก้ว (Glass Sand) ทรายแก้ว มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Silica Sand [silica (silicon dioxide, or SiO2)] คือ ทรายชนิดหนึ่งที่มีซิลิกา เป็นส่วนประกอบกว่า 99.5% ทรายแก้วเมื่อหลอมจะกลายสภาพเป็นโครงสร้างหลักของเนื้อแก้ว แหล่งทรายแก้วปัจจุบันจะอยู่ที่จังหวัดระยองและชุมพร ทรายแก้วที่นำมาใช้จะแบ่งชนิดการใช้งานเป็น ทรายแก้วขาว ซึ่งมีส่วนผสมของเหล็กอ็อกไซด์ (Fe2O3) ในปริมาณที่น้อย เหมาะจะใช้กับการผลิตแก้วใส ส่วนทรายดำหรือสีชา จะมีเหล็กอ็อกไซด์สูงมากกว่า จึงเหมาะที่จะนำไปผลิตแก้วสีเช่น สีชาหรือสีเขียว เป็นต้น
2.โซดาแอช (Soda Ash) หรือ ชื่อทางเคมีว่า โซเดียมคาร์บอเนต (Sodium Carbonate) สูตรเคมี คือ Na2CO3 เป็นสารประกอบของเกลือประเภทหนึ่งที่พบในดิน หรือเกิดจากการสังเคราะห์เกลือแกง (Sodium Chloride) มีคุณสมบัติช่วยลดอุณหภูมิในการหลอมเหลว วัตถุดิบชนิดนี้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ เช่น จากแหล่ง Magadi ประเทศ Kenya และ จากประเทศจีนเป็นต้น แก้วที่ใช้โซดาแอช เป็นส่วนผสมจะถูกเรียกว่า แก้วโซดาไลม์
3.หินปูน (Limestone) หรือ ชื่อทางเคมีว่า Calcium Carbonate สูตรเคมีคือ CaCO3 แหล่งที่พบได้คือจังหวัดสระบุรี ราชบุรี หินปูนมีคุณสมบัติในการเพิ่มความแข็งแรงของเนื้อแก้วและทำให้แก้วมีความทนทานต่อสารเคมี
4.เฟลด์สปาร์ Feldspar หรือหินฟันม้า พบมากในจังหวัดราชบุรี กาญจนบุรี มีคุณสมบัติในการเพิ่มความคงทนของเนื้อแก้ว
5.เศษแก้ว (Cullet) เศษแก้วส่วนใหญ่ในการผลิตจะได้จากโรงแยกเศษแก้วในประเทศ ซึ่งได้จากการรวบรวมบรรจุภัณฑ์แก้วที่ใช้แล้วในภาคการค้าและครัวเรือน แล้วนำมาบดและคัดแยกสิ่งปนเปื้อนที่ไม่ต้องการออก เช่น ฝาโลหะ คออลูมิเนียม ฉลากกระดาษ ขยะ เป็นต้น เศษแก้วจะถูกส่งมาที่โรงงานแก้วโดยแยกตามสี คือ แก้วใส แก้วสีเขียว และแก้วสีชา
การใช้เศษแก้วเป็นส่วนผสมในวัตถุดิบจะช่วยให้สามารถประหยัดพลังงานความร้อนในการหลอมแก้ว โดยพลังงานความร้อนนี้ได้มาจากก๊าซธรรมชาติและ/หรือ ไฟฟ้า เนื่องจากการหลอมเศษแก้วจะใช้พลังงานต่อหน่วยในการหลอมน้อยกว่าการหลอมวัตถุดิบผสม อัตราส่วนของเศษแก้วที่นำมาใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตบรรจุภัณฑ์แก้วแต่ละสีโดยปกติจะไม่เท่ากัน (TGI จะใช้อยู่ในช่วงระหว่าง 65-85% ของวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตทั้งหมด) ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับตัวแปรในเรื่องคุณภาพของเศษแก้วเองว่ามีองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับน้ำแก้วปัจจุบันที่กำลังผลิตอยู่หรือไม่ หากมีองค์ประกอบใกล้เคียงและไม่ทำให้คุณภาพของน้ำแก้วที่หลอมมีค่าเบี่ยงเบนไปจากเดิม ก็สามารถที่จะใช้ได้มากขึ้น ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วจะใช้ได้ถึง 100% ในทำนองเดียวกันการใช้ปริมาณเศษแก้วมากก็สามารถที่จะเพิ่มปริมาณการหลอมน้ำแก้วได้มากยิ่งขึ้นด้วย
วัตถุดิบรอง (Minor Ingredient) ได้แก่
-โซเดียมซัลเฟต (Sodium Sulphate) เพื่อไล่ฟองก๊าซ
-ผงถ่าน (Coke dust) เพื่อเร่งปฏิกิริยาในการหลอม (Reaction Accelerating Agent) และควบคุมความเข้มของขวดสีชา กรณีที่ผลิตขวดแก้วสีชา
-ซิลิเนียม (Selenium) ใช้เพื่อฟอกสีแก้วให้ขาวขึ้น
-สนิมเหล็ก (Iron oxide) ให้สีชา
-Iron chromites ให้สีเขียว
แก้วโดยทั่วไปนั้นทำจากซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2-silicon dioxide) ซึ่งอาจอยู่ในรูปของสารประกอบทางเคมีในแร่ควอตซ์ (quartz) หรือในรูป polycrystalline ของทราย ซิลิกาบริสุทธิ์มีจุดหลอมเหลวที่ 2000 °C (3632 °F) เพื่อความสะดวกในกระบวนการผลิต จะมีการผสมสาร 2 ชนิดลงไปด้วย ชนิดแรกคือโซดาแอช (Soda Ash) ซึ่งมีองค์ประกอบหลักคือ โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate-Na2CO3) หรือสารประกอบโพแทสเซียม เช่น โพแทสเซียมคาร์บอเนต เพื่อช่วยให้อุณหภูมิในการหลอมเหลวนั้นต่ำลงอยู่ที่ประมาณ 1000~1500 °C แต่อย่างไรก็ตามสารนี้จะส่งผลข้างเคียงทำให้แก้วนั้นละลายน้ำได้ จึงต้องมีการเติมสารอีกชนิด คือ หินปูน ซึ่งมีองค์ประกอบหลักคือ แคลเซียมคาร์บอเนต (calcium carbonate-CaCO3) (เมื่ออยู่ในเนื้อแก้ว จะกลายเป็นแคลเซียมออกไซด์; calcium oxide-CaO) เพื่อทำให้แก้วนั้นไม่ละลายน้ำ
BOVONE NORTH AMERICA สมาชิกอย่างเป็นทางการของหอการค้าแห่ง Reidsville North Carolina: การรวมตัวและการมีส่วนร่วมของสาขาอเมริกันในชุมชนท้องถิ่น
อ่านต่อ
VITRUM Associations
Glass Alliance Europe กำลังขอให้สหภาพยุโรปให้การสนับสนุนด้านพลังงานและเศรษฐกิจอย่างเร่งด่วน
อ่านต่อ
VITRUM Life//vitrumlife.it