เนื้อหา

หลักการคิดค้นสูตรเคมีของการหลอมบรรจุภัณฑ์แก้ว มีขั้นตอนดังนี้
     1. กำหนดค่าออกไซด์ของบรรจุภัณฑ์แก้วที่จะผลิตขึ้น
     2. นำวัตถุดิบที่จัดเตรียมไว้มาวิเคราะห์หาคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ เพื่อนำวัตถุดิบมาใช้คิดค้นสูตรเคมีโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์คำนวณและวิเคราะห์คุณสมบัติ อุณหภูมิ ณ จุดหลอมเหลวที่เหมาะสม
     3. ทดลองหลอมและขึ้นรูปบรรจุภัณฑ์แก้วตามสูตรเคมี ทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทกและความเครียด(ความเครียด เป็นผลกระทบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิที่กระทำต่อวัตถุ ส่งผลให้เกิดรอยร้าวหรือแตก บรรจุภัณฑ์แก้วโดยทั่วไปจะทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เปลี่ยนในเวลาอันรวดเร็วได้ที่ความแตกต่างประมาณ 42 oC ) และความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ตรวจสอบการเกิดฟองอากาศและการเกิดฝ้าขาว (การเกิดฝ้าขาวหรือคราบขาวบนบรรจุภัณฑ์แก้วเป็นสิ่งที่สังเกตเห็นได้ยาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า blooming หรือ weathering และเป็นผลมาจากการที่ผิวแก้วทำปฏิกิริยาเคมีกับคาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศ เป็นผลให้เกิดการก่อตัวของโซเดียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคาร์บอเนตขึ้นที่พื้นผิว ซึ่งสามารถใช้น้ำร้องล้างออกได้ แต่หากเกิดเป็นวงกว้าง ควรทำความสะอาดด้วยกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เข้มข้นร้อยละ 5 หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เข้มข้นร้อยละ 5 ที่อุณหภูมิ 70 ถึง 80oC ) บันทึกข้อมูลต่างๆ
     4. วิเคราะห์ข้อมูลต่างๆ และปรับปรุงแก้ไขจนได้สูตรเคมีที่เหมาะสม เพื่อเข้าสู่กระบวนการผลิตจริง

การเปลี่ยนสีของบรรจุภัณฑ์แก้ว
     บรรจุภัณฑ์แก้ว สามารถผลิตเป็นสีใดๆ นั้นขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้าโดยใช้เทคโนโลยีและสารประกอบทางเคมีการในปรับแต่งสีของแก้ว ซึ่งสีของแก้วที่มีการใช้งานอยู่มีเพียง 3 สี คือ สีแก้ว (ใส) สีอำพัน(สีชา) และสีเขียว

ปกติแก้วที่หลอมและขั้นรูปออกมาจะให้สีใสค่อนข้างเขียว ไม่ใสอย่างแท้จริง เนื่องจากทรายแก้วมีระดับไอรอนออกไซด์สูง ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนสีของแก้วให้ใสโดยการเพิ่มซีลีเนียม เพื่อกำจัดสีส่วนเกินที่ไม่ต้องการทำให้แก้วใสขึ้น เรียกแก้วใสอีกอย่างว่า แก้วฟลินท์

      


     หากต้องการทำให้สีแก้วมีสีเขียว สามารถปรับเปลี่ยนสีของแก้วโดยการเพิ่มแร่โครไมต์ และหากต้องการ ทำให้สีแก้วมีสีอำพัน (สีชา) สามารถปรับเปลี่ยนสีของแก้วโดยการเพิ่มไอรอนออกไซด์ โดยใช้คาร์บอนและซอลท์เค้ก (ซอลท์เค้ก (Na2SO4) เป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมกรดเกลือที่เกิดจากปฎิกิริยา 2NaCl + H2SO4 -->Na2SO4 + 2HCl ซึ่งมักจะไม่บริสุทธิ์ การใช้ซอลท์เค้กจึงใช้ควบคู่กับผงถ่านหรือคาร์บอน เพื่อรีดิวส์ให้เป็นซัลไฟต์
ซึ่งจะเกิดการเปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะการณ์หลอมแก้วได้ง่ายกว่า) เป็นตัวเร่งปฎิกิริยาเคมี เพื่อช่วยทำปฎิกิริยากับซิลิกาที่ตกค้างที่อุณหภูมิสูงๆ ทำให้ซิลิกาละลายได้หมด ถ้าหากซิลิกาละลายไม่หมดจะเกิดการรวมตัวกันละลายบนผิวหน้าของแก้วเหลวได้

      


การชั่งวัตถุดิบและการผสมวัตถุดิบ

     การชั่งน้ำหนักวัตถุดิบจะต้องมีความแม่นยำ มีสัดส่วนที่ถูกต้องตามสูตรเคมี ของบรรจุภัณฑ์แก้วแต่ประเภท ควบคุมโดยระบบคอมพิวเตอร์ จากนั้นวัตถุดิบจะถูกส่งไปยังเครื่องผสมเพื่อทำการผสมเข้าด้วยกัน วัตถุดิบที่ผสมกันเรียบร้อยดีแล้วหรือที่เรียกว่าส่วนผสมของวัตถุดิบจะถูกจัดเก็บไว้ในไซโล เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการป้อนเข้าเตาหลอม วัตถุดิบจะถูกลำเลียงเข้าเตาหลอมอย่างต่อเนื่อง

การหลอม
     เตาหลอมที่ใช้ในโรงงานแห่งนี้เป็นเตาหลอมลักษณะรังผึ้ง ซึ่งมีการใช้งาน 2 ส่วนสำคัญ คือ ส่วนของการ
เก็บสะสมความร้อนของรังผึ้ง และส่วนของการนำความร้อนไปใช้เพื่อทำให้เกิดการเผาไหม้ในเตาหลอม การเผาไหม้ของเตาหลอม มีองค์ประกอบสำคัญคือ
     1. เชื้อเพลิง นิยมใช้แก๊สธรรมชาติ เนื่องจากเกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงอื่นๆ
     2. ความร้อน ได้มาจากส่วนของรังผึ้งของเตาหลอมที่สะสมความร้อนในระหว่างการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
     3. ออกซิเจน ได้มาจากการใช้พัดลมช่วยเป่าอากาศให้ไหลเวียนผ่านรังผึ้งที่ร้อนเพื่อพาความร้อนไปใช้ในการหลอมวัตถุดิบ

     การหลอมวัตถุดิบผสมที่อุณหภูมิประมาณ 1,500 oC เพื่อทำให้วัตถุดิหลอมเหลว เมื่อวัตถุดิบหลอมเหลวแล้วจะเรียกว่า น้ำแก้ว ซึ่งมีลักษณะคล้ายลาวา จากนั้นจะมีการปรับแต่งอุณหภูมิน้ำแก้วโดยใช้หัวเผาแก๊สแอลพีจี(ปิโตรเลียมเหลว) หรือแก๊สธรรมชาติ ในเวิร์กกิ้งเอนด์ (working end) แก้วที่หลอมและปรับอุณหภูมิสม่ำเสมอแล้วจะไหลผ่านไปทางฟอร์ฮาร์ท (forehearth) เพื่อนำไปขึ้นรูปต่อไป ซึ่งกระบวนการต่างๆ เหล่านี้จะถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ในห้องควบคุมส่วนกลาง

           

 


วีดิทัศน์เรื่อง ขวดแก้วกับการวิจัยและพัฒนา