mở đầu đòi hỏi cung cấp các loại thủy tinh làm các chi tiết khác nhau cho công nghiệp và nghiên cứu khoa học ( quang phổ kế, kính thiên văn …). Loại thủy tinh này yêu cầu độ đồng nhất hoàn hảo, chiết suất chính xác, bề mặt chất lƣợng cao. Với những yêu cầu nhƣ vậy cần thiết phải giải quyết không chỉ về thành phần thủy tinh mà kèm theo quá trình nấu, tạo hình, hấp ủ, phân loại. Những năm sau này phát triển loại thủy tinh đặc biệt có độ bền acid, độ bền kiềm cao phục vụ cho các ngành công nghiệp hóa.
Từ thủy tinh này đƣợc sản xuất không chỉ các thiết bị khác nhau cho các phòng thí nghiệm mà còn sử dụng trong sản xuất thiết bị chƣng cất, trích ly,…và nhiều loại khác nữa. Trong nhiều trƣờng hợp thủy tinh thay thế cho kim loại màu, cho nên nó có nghĩa kinh tế to lớn trong kỹ thuật dụng cụ. Thủy tinh còn có ý nghĩa hơn trong ngành xây dựng nhƣ những tấm panen có tất cả các tính chất phù hợp: Khối lƣợng thể tích nhỏ, độ bền cao, cách nhiệt cách âm tốt. 1 do an Những tính chất tốt đẹp này còn thể hiện rõ nét hơn ở thủy tinh bọt.
Các tấm panen từ thủy tinh màu đã mở ra khả năng mới trong ngành kiến trúc, giải quyết hình thức bên ngoài của các công trình. Sợi thủy tinh cùng với tính cách nhiệt, cách âm, cách điện chiếm vị trí đáng kể trong công nghiêp. Sợi thủy tinh kết hợp với chất dẻo hữu cơ tạo ra một loại sản phẩm mới – thủy tinh thép – thủy tinh thép bền nhƣ thép nhƣng nhẹ hơn 4 lần. Thủy tinh thép thay thế gỗ, kim loại đen, kim loại màu.
Sợi thủy tinh sử dụng làm cáp sợi quang, trong ngành dệt với nhiều mặt hàng khác nhau. Một nhƣợc điểm của thủy tinh đó là tính giòn. Bằng các biện pháp nhiệt, hóa, ngƣời ta làm bền thủy tinh và tăng độ bền uốn đến giá trị 100-200 kG/mm2. Đó là các loại thủy tinh an toàn dùng trong xe ô tô, máy bay an toàn … Giải quyết độ bền bằng con đƣờng kết tinh hay còn gọi là “Vật liệu đa tinh thể có nguồn gốc từ thủy tinh” (vật liệu này ở Nga gọi là Sitan, ở Mỹ là pyroceram, ở Nhật là neoceram…) có độ bền lớn hơn thủy tinh thông thƣờng 4-10 lần, chịu sự thay đổi nhiệt độ đột ngột đến 1000˚C.
Nghiên cứu cấu trúc của thủy tinh giúp việc phát triển loại thủy tinh đặc biệt: Kính laze, kính lọc quang học, kính có khả năng hấp thụ nhỏ trong ngành điều khiển từ xa… giúp cho sự phát triển các ngành khoa học kỹ thuật. Trong ngành điện kỹ thuật, các loại thủy tinh cách ly mà các tính chất của nó còn hơn cả loại sứ cách ly tốt nhất. Hay các loại thủy tinh bán dẫn trên cơ sở dùng V2O5, S, Se, U, Sb … trong thành phần.2 Các phương pháp gia công bề mặt thủy tinh 1.1 Mài thủy tinh Kỹ thuật mài thƣờng đƣợc dùng để làm thủy tinh bớt sắc cạnh, chỉnh kích thƣớc khi lắp ráp, làm nhẵn bóng bề mặt, trang trí và nâng cao chất lƣợng quang học… Với thủy tinh quang học và pha lê, mài và đánh bóng sản phẩm chính là khâu cuối quyết định chất lƣợng của sản phẩm. 2 do an Vật liệu mài có thể là bột mài hoặc đá mài.
Bột mài có thể đƣợc sử dụng từ vật liệu có độ cứng cao nhƣ kim cƣơng nhân tạo, oxit crom, carbid silic,… Khi mài bóng có thể dùng những vật liệu có độ cứng tƣơng đƣơng hoặc nhỏ hơn độ cứng của thủy tinh nhƣ bột từ mảnh thủy tinh, bột oxit sắt từ,… Khi cần cắt thủy tinh hoặc khi mài phá, mài thô, ngƣời ta dùng đá mài. Đá mài thƣờng đƣợc làm từ các composit từ các bột mài với các chất kết dính nên bakelite hoặc vật liệu nung kết khối.2 Đánh bóng và trang trí sản phẩm bằng acid florhydric (HF) Phản ứng ăn mòn thủy tinh của acid florhydric đƣợc sử dụng dùng làm bóng bề mặt hoặc tạo bề mặt sản phẩm trang trí thủy tinh. Phản ứng của dung dịch HF với thủy tinh đƣợc mô tả bằng nhiều bậc phản ứng khác nhau. Trƣớc hết, nƣớc phản ứng thủy phân với NaSiO3 tạo NaOH và lớp gel H2O.SiO2 trên bề mặt.
HF phản ứng với SiO2 tạo SiF4, H2SiF6. Sau đó, NaOH phản ứng với H2SiF6, HF tạo Na2SiF6 kết tủa và NaF. Các phản ứng lần lƣợt nhƣ sau: NaSiO3 + H2O → 2NaOH + H2O.SiO2 (Phƣơng trình phản ứng 1.1) SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O (Phƣơng trình phản ứng 1.2) SiF4 + 2HF → H2SiF6 (Phƣơng trình phản ứng 1.3) 2NaOH + H2SiF6 → Na2SiF6 + 2H2O (Phƣơng trình phản ứng 1.4) NaOH + HF → NaF + H2O (Phƣơng trình phản ứng 1.5) Dung dịch ăn mòn chứa acid có hại cho sức khỏe, vì vậy cần chú ý đảm bảo môi trƣờng làm việc.3 Phun cát Để làm mờ bề mặt thủy tinh có thể dùng kỹ thuật phun cát. Dùng quạt ly tâm hoặc bình khí nén tạo dòng khí áp lực cao có lẫn cát mịn cần phun vào vị trí làm mờ, những hạt cát mịn theo dòng khí áp lực cao, qua vòi phun bằng ceramic và đập mạnh lên bề mặt, phá hủy lớp mỏng làm mờ đục.
Phƣơng pháp làm mờ bằng cát tƣơng đối đơn giản nhƣng gấy bụi rất độc hại.4 Phương pháp tráng gương Gƣơng soi là dụng cụ giúp ngƣời dùng nhìn thấy ảnh ảo qua mặt phẳng đối xứng gƣơng. Loại gƣơng tráng kim loại lên thủy tinh phổ biến thời kì đầu là tráng gƣơng bạc (Ag). Sau một loạt các phản ứng hóa học, lớp bạc (Ag) nguyên chất kết tủa trên bề mặt tấm thủy tinh, sẽ tạo lớp phủ có thể dùng làm tấm gƣơng soi. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp này nhƣ sau: Dùng nitrat amoni bạc là tác nhân oxy hóa trung bình, khi phân ly trong dung dịch nƣớc tạo ion dạng [Ag(NH3)2]+.
Hợp chất này có thể bị oxy hóa bởi nhiều hóa chất, ví dụ nhƣ andehyt và lớp ion bạc Ag+ khi kết tụ trên bề mặt thủy tinh sẽ bị khử thành bạc kim loại (Ag). Phƣơng trình phản ứng tráng bạc đƣợc viết nhƣ sau: AgNO3 + NH4OH → AgOH + NH4NO3 (Phƣơng trình phản ứng 1.6) AgOH + NH4OH → [Ag(NH3)2]OH + 2H2O (Phƣơng trình phản ứng 1.7) [Ag(NH3)2]OH → Ag2O + H2O + 4NH3 (Phƣơng trình phản ứng 1.8) Gƣơng làm từ lớp phủ bạc có chất lƣợng cao nhƣng rất đắt. Chế tạo gƣơng bằng phản ứng tráng bạc còn phải dùng nhiều hóa chất gây ra về vấn đề môi trƣờng. Vì vậy kỹ thuật này hiện nay rất ít khi đƣợc sử dụng.
Kỹ thuật chế tạo gƣơng phổ biến ngày nay là tạo lớp phủ nhôm kim loại bằng phƣơng pháp bốc bay chân không, do rẻ tiền hơn mà vẫn đảm bảo chất lƣợng. Việc làm bốc bay chân không đƣợc thức hiện trong buồng chân không mức rất cao. Nhờ vậy, một số kim loại có khả năng bay hởi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của nó một chút. Dây điện trở đốt nóng làm kim loại hóa hơi bám lên bề mặt thủy tinh.
Do nhiệt độ nóng chảy thấp, nhôm là kim loại thƣờng dùng nhất đƣợc phủ lên bề mặt thủy tinh theo phƣơng pháp bốc bay chân không.3 Phương pháp trang trí màu cho vật liệu thủy tinh 1.1 Trang trí bằng men màu Men màu là thuỷ tinh màu dễ chảy hay thuỷ tinh dễ chảy trộn với chất màu sau đó dùng chất kết dính và chất pha loãng tạo thành hồ màu ta có thể vẽ, in lụa, phun trên bề mặt sản phẩm sau đó sấy và nung. Men màu gồm có ba thành phần chính: Chất chảy, chất gây đục, chất nhuộm màu.Chất chảy hay còn gọi là chất trợ dung - là thuỷ tinh không màu dễ chảy. Nếu chất gây màu hoà tan hoàn toàn trong nó sẽ cho màu trong và ngƣợc lại nếu hoà tan một ít hoặc không hoà tan trong nó thì cho màu đục. Chất gây đục là làm đục chất chảy do nó tồn tại dƣới dạng vi tinh thể có chiết suất khác với chất chảy.
Chất gây màu là các oxit kim loại đơn hoặc kép dạng spinel. Các oxit kim loại đơn thƣờng dễ tan trong chất chảy nên cho màu trong. Còn các oxit kim loại kép ít tan trong chất chảy nên cho màu đục. Tổng hợp men màu theo hai hƣớng sau: Frit (quá trình nấu chảy trƣớc) phối liệu chất chảy cùng chất nhuộm màu.
Trƣờng hợp này thƣờng đạt men màu trong nếu không có chất gây đục. Hoặc là frit phối liệu chất chảy riêng (sau khi frit phải qua sấy, nghiền mịn, sàng) rồi sau đó trộn với chất nhuộm màu.2 Trang trí bằng khuếch tán ion Đây là một trong những kỹ thuật trang trí bề mặt thuỷ tinh lâu đời nhất mà cơ sở của + 2+ nó là dựa trên sự khuếch tán ion Ag và Cu vào bề mặt thuỷ tinh ở nhiệt độ cao. Từ thế kỷ 14 ngƣời ta dùng bạc khuếch tán để trang trí kính cửa sổ của nhà thờ. Đến giữa thế kỷ 19 ngƣời ta mở rộng trang trí cho cả thuỷ tinh dân dụng.
Cũng trong thời gian này ngƣời ta cũng phát minh ra sự khuếch tán ion đồng vào bề mặt thuỷ tinh và tìm đƣợc hai màu đỏ, đen. Vào những năm 60 của thế kỷ 20 ngƣời ta kết hợp giữa đồng và bạc để tạo ra màu xanh lá cây. Cơ sở lý thuyết: Muốn khuếch tán một loại ion nào đó vào bề mặt thuỷ tinh ngƣời ta dựa vào nhiệt độ nóng chảy của muối chứa ion cần khuếch tán và nhiệt độ chảy mềm của thuỷ tinh cần trang trí. Thƣờng ngƣời ta trộn muối cần khuếch tán với chất mang 5 do an màu (đất sét hoặc cao lanh) theo một tỷ lệ thích hợp sau đó dùng chất pha loãng tạo hồ vừa vẽ sau đó in hoặc vẽ lên bề mặt thuỷ tinh, qua sấy, nung cho đến khi các ion khuếch tán đạt yêu cầu nghĩa là cho màu đẹp.
Quá trình khuếch tán là quá trình thay + 2+ thế ion kiềm của thuỷ tinh (chủ yếu ở trên bề mặt thuỷ tinh) bằng các ion Ag và Cu từ các hợp chất mang màu.2 Nguyên liệu sản xuất resinat kim loại 1.1 Colophan thông – Nguyên liệu điều chế resinat kim loại [2] Nhựa thông là một chất dính nhớt, không linh động, có màu trắng, trắng nâu hoặc trắng xám. Khi khai thác, nhựa vừa chảy từ ống dẫn nhựa ra, tỷ lệ dầu thông trong nhựa có thể đạt tới 36 %. Sau khi tiếp xúc với không khí, dầu thông bay hơi rất nhanh, đồng thời nhựa đặc dần.