แก้ว

1. แก้ว Glass ธาตุและสารประกอบในอุตสาหกรรม

2. ชื่อ : แก้ว ( Glass ) ชื่อแร่ :SiO2 สูตรเคมี : SiO2

3. คุณสมบัติ วัตถุดิบตัวสำคัญที่สุดในการทำแก้วได้แก่ ทรายแก้ว ซึ่งปกติแล้ว ทรายสำหรับทำแก้วควรจะเป็นทรายที่มีความบริสุทธิ์มากที่สุด คือเกือบจะเป็น pure quartz เลยทีเดียว หรือมีสารมลทิน ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ปนอยู่เป็นจำนวนน้อย ดังนั้นมาตรฐานและคุณสมบัติของทรายทำแก้ว จึงมีมากมายขึ้นอยู่กับวิธีการทำแก้วเฉพาะแห่ง และการค้นคว้าในการฟอกสีแก้ว ( Decoloring )

4. แหล่งที่พบ แหล่งทรายแก้วที่พบในประเทศไทย ได้มีการสำรวจพบแหล่งทรายแก้วในจังหวัดภาคตะวันออกและภาคใต้ของประเทศ ดังต่อไปนี้ ภาคตะวันออก พบที่จังหวัดระยอง จันทบุรี และตราดภาคใต้ พบที่จังหวัดชุมพร ภูเก็ต ตรัง นครศรีธรรมราช ปัตตานี และสงขลา แหล่งทรายแก้วภาคตะวันออก พบแหล่งทรายแก้วอยู่ 4 แห่ง ในภาคตะวันออกของประเทศ คือจังหวัดระยอง 1 แห่ง จันทบุรี 2 แห่ง และที่ตราด 1 แห่ง

5. วัตถุดิบหลัก Glass formers: ทราย (sand) Introduction to Glass Science and Technology : July 25-26, 2013 ทรายแก้วที่นำมาใช้ควรมีซิลิกา (SiO2) อย่างน้อยร้อยละ 99.50 ปริมาณเหล็กออกไซด์ (Fe2O3) น้อยกว่าร้อยละ 0.04 ในทรายแก้วอาจมีสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ Fe2O3, Cr2O3 , TiO2 แก้วอาจมีสีเหลืองหากทรายแก้วที่นำมาใช้มีส่วนประกอบของคาร์บอนที่ปนเปื้อนมาในรูปอินทรียวัตถุมาก ควรมีความชื้น 4-5 % grain size ประมาณ 0.1-0.3 mm หรือ 20-200 เมช

6. วัตถุดิบหลัก Intermediate อะลูมินา (Al2O3) เป็นวัตถุดิบที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางเคมีและเพิ่มการทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันของแก้วได้มากขึ้น เนื่องจาก Al2O3มีบทบาทในการทำให้โครงข่ายแก้วมีความแข็งแรงของเพิ่มขึ้น โซดาแอช: ควรมี 99 % Na2CO3เป็นวัตถุดิบที่เป็นแหล่ง ของ Na2O ที่สามารถช่วยลดอุณหภูมิในการหลอมตัวของแก้วทำให้ใช้ พลังงานในการหลอมลดลง น้ำแก้ว ที่ได้มีความหนืดน้อยลงทำให้สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงซับซ้อนได้ง่ายขึ้น

7. วัตถุดิบหลัก Limestone(CaCO3) ควรมี CaCO3 96% สิ่งเจือปนที่พบ คือ MgCO3และ SiO2เป็นวัตถุดิบที่ให้แคลเซียมออกไซด์ (CaO) ซึ่งมีบทบาทเป็นตัวช่วยลดอุณหภูมิในการหลอมตัวของแก้ว แต่มีข้อดีกว่าการเติมเฉพาะซิลิกาและโซดาแอชเนื่องจากแคลเซียมออกไซด์จะช่วยทำให้แก้วละลายนลดลง Dolomite(CaCO3.MgCO3) ควรมี CaCO3 50-54% ,MgCO3 40-46% , Fe2O3 < 0.1% เป็นวัตถุดิบที่เป็นแหล่งของแคลเซียมออกไซด์ (CaO) และแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) ซึ่งเป็นตัวช่วยลดอุณหภูมิการหลอม แต่สิ่งที่ควรระวังของการใช้โดโลไมต์ในสูตรแก้วคือ อาจทำให้แก้วมีสีเขียวเนื่องจากมีเหล็กออกไซด์ที่ปนเปื้อนมามากเกินไป

8. วัตถุดิบหลัก Cullet: เศษแก้ว ใช้ประมาณ 40-70 % เศษแก้วถูกใช้เพื่อเป็นตัวช่วยเร่งปฏิกิริยาในการหลอมละลายของวัตถุดิบตัวอื่นๆ ขนาดของเศษแก้วที่นำมาใช้ควรอยู่ในช่วงระหว่าง 150-420 ไมครอน และจะต้องน้อยกว่า 1,000 ไมครอน เนื่องจากถ้าขนาดใหญ่เกินไปอาจหลอมละลายไม่หมด ทำให้เกิด เป็นตำหนิในภายหลังการขึ้นรูปได้

9. การถลุง ทราย ผสม โซดาแอชหินปูน โดโลไมต์ สารประกอบคาร์บอเนตเปลี่ยนเป็นสารประกอบออกไซด์ ลดอุณหภูมิ ในช่วงต่างๆ น้ำแก้ว เพิ่มความหนืด ขึ้นรูป

10. ประโยชน์ของแร่ ผลิตภัณฑ์แก้วที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน เช่น กระจกแผ่น ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ตกแต่งอาคารและทำเครื่องใช้ต่างๆ การผลิตกระจกแผ่นอาจทำโดยการดึงและรีดน้ำแก้วที่มีความหนืดเหมาะสมต่อการขึ้นรูปอย่างต่อเนื่องไปตามแนวราบ แล้วให้กระจกแผ่นผ่านไปยังเตา ปรับสภาพเนื้อแก้วเพื่อให้เย็นตัวลงอย่างช้าๆ และผ่านไปยังเครื่องขัด จะได้กระจกแผ่นที่มีผิวเรียบไม่เป็นคลื่น มีความหนาสม่ำเสมอตลอดทั้งแผ่น คุณภาพของกระจกแผ่นจึงขึ้นอยู่กับกระบวนการทำให้เป็นแผ่น กระจกแผ่นที่ได้ มีการนำไปแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ตามสมบัติและลักษณะงานที่แตกต่างกัน เช่น กระจกเงา กระจกสะท้อนแสง กระจกนิรภัย กระจกฉนวน กระจกเสริมลวดและกระจกกันกระสุน

11. แก้วสามารถจำแนกได้หลายประเภท เช่น จำแนกตามวิธีการผลิต การใช้งานหรือองค์ประกอบทางเคมี แต่ส่วนใหญ่มักจำแนกประเภทของแก้วตามองค์ประกอบทางเคมี เช่น แก้วโซดาไลม์มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิกาประมาณร้อยละ 71-75 โซเดียมออกไซด์ร้อยละ 12-16 แคลเซียมออกไซด์ร้อยละ 10-15 โดยมวล แก้วชนิดนี้ไม่ทนต่อสภาพความเป็นกรด-เบส แตกง่ายเมื่อได้รับความร้อน ยอมให้แสงขาวผ่านแต่ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลต เป็นแก้วที่พบได้โดยทั่วไป ตัวอย่างเช่น แก้วน้ำ ขวดน้ำ ภาชนะแก้ว กระจกแผ่น นอกจากนี้ยังสามารถทำให้แก้วมีสีต่างๆ ได้ โดยการเติมออกไซด์ของสารบางชนิดลงไป เช่น เติมออกไซด์ของแมงกานีสจะได้แก้วสีชาหรือสีน้ำตาล เติมออกไซด์ของ คอปเปอร์หรือโครเมียมจะได้แก้วสีเขียว เติมออกไซด์ของโคบอลต์ได้แก้วสีน้ำเงิน

12. แก้วโบโรซิลิเกต เป็นแก้วที่มีซิลิกาอยู่ในส่วนผสมปริมาณที่ค่อนข้างสูง ส่วนโซเดียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์มีปริมาณลดลง และมีการเติมออกไซด์ของโบรอน (B2O3) ลงไปด้วยเพื่อทำให้สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนมีค่าลดลง ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ดี แก้วชนิดนี้ใช้ทำภาชนะสำหรับใช้ในเตาไมโครเวฟ เครื่องแก้ว ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์

13. คริสตัล หรือ แก้วตะกั่ว เป็นแก้วที่มีซิลิกาประมาณร้อยละ 54-65 โดยมวล ซึ่งเป็นปริมาณที่น้อยกว่าแก้วโซดาไลม์ รวมทั้งมีออกไซด์ของตะกั่วกับโพแทสเซียมอยู่มากกว่าร้อยละ 24 โดยมวลและมีดัชนีหักเหแสงสูงมาก แก้วชนิดนี้เมื่อมีแสงมาตกกระทบจะสังเกตเห็นว่ามีประกายแวววาวสวยงาม สามารถแกะสลักเป็นลวดลายต่างๆ เพื่อใช้ทำเครื่องใช้ เครื่องประดับ แก้วคริสตัลมีราคาแพงเนื่องจากต้องใช้ต้องใช้ทรายแก้วที่มีปริมาณเหล็กเจือปนน้อยมากรวมทั้งต้องใช้ออกไซด์ของตะกั่วและโพแทสเซียมในปริมาณสูง ผลิตปริมาณน้อยและใช้ฝีมือในการเจียระไน

14. แก้วโอปอล เป็นแก้วที่มีการเติมสารบางชนิด เช่น โซเดียมฟลูออไรด์หรือแคลเซียมฟลูออไรด์ เพื่อให้เกิดการตกผลึกหรือแยกชั้นในเนื้อแก้ว ทำให้แก้วมีความขุ่นและโปร่งแสง หลอมและขึ้นรูปได้ง่าย

15. แก้วอลูมิโนซิลิเกต (Alumino silicate glass) มีอลูมินาและซิลิกาเป็นส่วนผสมหลัก มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว เนื่องจากความร้อนต่ำ และมีจุดอ่อนตัวของแก้ว (softening point) สูง พอที่จะป้องกันการเสียรูปทรงเมื่อทำการอบ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ผลิตภัณฑ์

16. กลาส-เซรามิกส์ (glass-ceramics) เป็นแก้วประเภทลิเธียมอลูมิโนซิลิเกตที่มี TiO2หรือ ZrO2ผสมอยู่เล็กน้อย ซึ่งจะทำให้เกิดผลึกในเนื้อแก้ว ซึ่งอาจทำให้แก้วมีความทึบแสงหรือโปร่งใส ขึ้นกับชนิดของผลึก กลาส-เซรามิกส์จะทนทาน และมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำมาก สามารถนำไปใช้เป็นภาชนะหุงต้ม หรือเป็นแผ่นบนเตาหุงต้มได้

17. แก้วอัลคาไลน์-เอิร์ทอลูมิโนซิลิเกต (alkaline-earth alumino silicate) มีส่วนผสมของแคมเซียมออกไซด์ หรือแบเรียมออกไซด์ ทำให้มีค่าดัชนีหักเหใกล้เคียงกับแก้วตะกั่ว แต่ผลิตง่ายกว่าและมีความทนทานต่อกรดและด่าง มากกว่าแก้วตะกั่วเล็กน้อย

18. ใบงาน • จงเติมเครื่องหมาย  หรือ หน้าข้อความดังต่อไปนี้ • 1. ............. การผลิตแก้ว มีส่วนผสมของทราย โซดาแอช พลวง และหินปูน • 2. ............. ทรายที่ใช้ในการพ่นทรายควรมีลักษณะเนื้อละเอียดและแข็ง • 3. ............. โซดาไลม์ มีลักษณะที่แตกหักง่ายเมื่อได้รับความร้อน • 4. ............. ผลิตภัณฑ์แก้วคือซิลิกา ผสมกับสารประกอบคาร์บอนไดออกไซด์ • 5. ............. แก้วโบโรซิลิเกต มีลักษณะมีมวลและดัชนีหักเหแสงสูงมาก เมื่อมีแสงตก กระทบจะมีประกายแวววาว สวยงามสามารถแกะสลักเป็นลวดลายต่างๆ • 6. ............. แก้วคริสตัล มีลักษณะมีมวลและดัชนีหักเหแสงสูงมาก เมื่อมีแสงตก กระทบจะมีประกายแวววาวสวยงามสามารถแกะสลักเป็นลวดลายต่างๆ • 7. ............. แก้วโอปอลมีลักษณะมีความขุ่นและและไม่โปร่งแสง หลอมและขึ้นรูปได้ง่าย • 8. ............. แก้วโบโรซิลิเกต เป็นแก้วที่มีซิลิกาอยู่ในส่วนผสมปริมาณที่ค่อนข้างสูง ส่วนโซเดียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์มีปริมาณลดลง และมีการ เติมออกไซด์ของโบรอน (B2O3) ลงไปด้วยเพื่อทำให้สัมประสิทธิ์การขยายตัว

19. 9. ............. แก้วโซดาไลม์ เนื่องจากความร้อนมีค่าลดลง ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ได้ดี แก้วชนิดนี้ใช้ทำภาชนะสำหรับใช้ในเตาไมโครเวฟ เครื่องแก้ว ที่ใช้ใน ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์10. ............. เติมออกไซด์ของแมงกานีสจะได้แก้วสีชาหรือสีน้ำตาล เติมออกไซด์ของคอปเปอร์หรือโครเมียมจะได้ แก้วสีเขียว เติมออกไซด์ของโคบอลต์ได้แก้วสีน้ำเงิน • 11. ............. แหล่งทรายแก้วที่พบในประเทศไทย ในภาคตะวันออกของประเทศ คือ จังหวัดระยอง สุราษฏร์ธานี พังงา พัทลุง สงขลา จันทบุรี และตราด • 12. ............ แก้วคริสตัล เมื่อมีแสงมาตกกระทบจะสังเกตเห็นว่ามีประกายแวววาว สวยงาม สามารถแกะสลักเป็นลวดลายต่างๆ เพื่อใช้ทำเครื่องใช้ เครื่องประดับ • 13. ............ แก้วโอปอลมีดัชนีหักเหแสงสูงมาก 14. ............ ลักษณะของโซดาไลม์ ไม่ทนกรด – เบส ยอมให้แสงขาวผ่านแต่ดูดกลืนรังสี UV มีสีได้โดยการเติมสารประกอบออกไซด์บางชนิดลงไป เช่น Mn Cu Cr Co เป็นต้น • 15. ............ ขั้นตอนการผลิตแก้วคือ การนำวัตถุดิบมาผสมกัน ตากแห้ง เผาดิบ หลังจากนั้น ก็เคลือบแก้ว ให้ความร้อนแก่วัตถุดิบจนทำให้สารประกอบคาร์บอเนต เปลี่ยนเป็น สารประกอบออกไซด์ รวมเป็นเนื้อเดียวเรียกว่า น้าแก้ว ลดอุณหภูมิน้าแก้ว เพื่อให้มีความหนืดก่อนขึ้นรูป

20. 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

21. คณะผู้จัดทำ นายภาณุพงศ์ เขียวสะอาด เลขที่ 4 นายภัทรพงษ์ ใจแก้ว เลขที่ 6นางสาววิลาสินี คำหล้า เลขที่ 13นางสาวปาริชาติ นวลเสน เลขที่ 19นางสาวสมฤทัย สมทะนะ เลขที่ 22 นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/2เสนออาจารย์แสงหล้า คำหมั้นรายวิชาเคมี5 ว30225โรงเรียนเชียงของวิทยาคม