chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

50
507213 นนนนนนนนนนนนนนนนนนน (Basic Glazes) Chapter 1.3 Properties of Glass-Crystalline Mixtures นน.นนนนนนน นนนนนนนนน นนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนน นนนนนนนนนนนน นนนนนนนนนน นนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนนน 1

Upload: gawewat-dechaapinun

Post on 14-Apr-2017

157 views

Category:

Business


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

1

507213นำ��เคลอบเบ�องตน(Basic Glazes)

Chapter 1.3 Properties of Glass-Crystalline Mixtures

ดร.ออนลม กมลอนทรโปรแกรมวช�เทคโนโลยเซร�มกส คณะเทคโนโลยอตส�หกรรม

มห�วทย�ลยร�ชภฏนครร�ชสม�

Page 2: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

2

Outline of this lecture• การหลอมแกว (Melting of Glass)

การเปลยนจากสวนผสมไปเปนแกวหลอม ปฏกรยาเคมทเกดขน การหลอมตวของทราย

• การเกดแกวใส (Fining of Glass) การแตกตวของฟองแกส กลไกการเกด Fining การกำาจดฟองอากาศและ seeds

Page 3: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Schematic of an industrial glass melting tank

Page 4: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting and fining in the furnace

Page 5: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting and fining in the furnace

Page 6: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Batch melting-in • กระบวนการหลอมเกดขนโดยการเกดปฏกรยาของสวนผสมจนอยในรปของ

ของเหลว• ในการใหความรอนกบกองหรอชนของสวนผสม• การเรมตนของการหลอมทเกดขน ซงจะเกดการหลอมละลายของสวน

ผสมอยางรนแรงจากสวนผสมทหลอมงายไปหาสวนผสมทหลอมยาก เชน ทราย หรอเฟลดสปาร หรออนภาคดน• การหลอมตวจะเรมไหลจากบรเวณพนทกองสวนผสมไปยงแกวทหลอม

ดงนนกองสวนผสมจะกลายเปนตวทจะไปเพมความหนา• จนกระทงสดทายอนภาคของทรายไมหลอมตอไปอกแลวมนจะกลายเปน

แกวทหลอมในตวมนเอง เมออนภาคจะเกดการหลอมตอไปโดยอาศยการแพรของ SiO2 ในแกวทหลอม ออกไปทกทศทางจากทผวของเมดทราย

Page 7: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting process of the batch blanket

Page 8: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Detailed representation of batch melting process

Page 9: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Different steps of the melting process • ปฏกรยาการหลอมตว (Melt reactions) • พลงงานทใชในการหลอม (Melt energy) (enthalpy คอ พลงงาน

ความรอนททำาใหสวนผสมเกดการแตกตวดวยปฏกรยาการหลอม) • พลงงานจนลในการหลอม (Melting kinetics) / การถายเทความ

รอน (heat transfer) • ปจจยทมผลตอการหลอม

ผลของอณหภมขนาดของอนภาค (โดยเฉพาะวตถดบทรายและอะลมนา)สวนผสมของแกว

Page 10: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melt reactions

Page 11: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting reactions • เกด De-hydration ของวตถดบ และการระเหยของไอนำา (water evaporation) • เกดปฏกรยา Solid state ระหวางวตถดบแตละตว• เกดการหลอมในรปเบองตนและการหลอมตวของเกลอทมคารบอเนตเปนองคประกอบ (โดยทวไปจะเกดในชวงอณหภม: 700-900°C) •Dissociation หรอ การแตกตว (decomposition) ปฏกรยาของ Ca- และ Mg- ทประกอบดวย carbonates (e.g. limestone และ dolomite), ผลจะทำาหเกดแกส CO2 (ในชวงอณหภม 500-1000°C) (Na2CO3 จะไมแตกตวอยางตอเนอง แตจะทำาปฏกรยากบทรายหรอหนปน) • ก�รหลอมละล�ยของ SiO2 ในกลมเกลอทมคารบอเนตเปนองคประกอบ โดยทวไปจะ

เกดขนทอณหภมประมาณ 1000°C ทรายจะทำาปฏกรยากบโซเดยมซลเกตหรอโซดา ทอณหภม 750-1000°C จนอยในรปของของเหลวโซเดยมซลเกต (มบางสวนปลอยแกส CO2 เมอหนปน หรอ โซดา หรอ โดโลไมต ทำาปฏกรยากบ)

Page 12: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Dehydration • เกดขนทอณหภมประมาณ ± 100°C สำาหรบนำาทอยใน

โครงสราง• ในกรณของดนทอยในสวนผสม de-hydration อาจจะเกดท

อณหภม 650-700°C •Dehydration (water evaporation) คอ ตองใชพลงงาน

มาก และมนเปนสงทสำาคญสวนหนงของการใชพลงงานทตองใช

Page 13: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Sand dissolution •Pure silica จะหลอมตวทอณหภมสงม�ก (> 1700°C) • ในแกวโดยทวไป (except e.g. pure silica glass) ทรายคอสวนท

เตมเขาไปในแกวโดยการสลายตวและบางครงอาจเปนการหลอมละลาย• ก�รสล�ยตวของทร�ยเปนข�นตอนทสำ�คญในอตส�หกรรมก�ร

หลอม• มนจะขนกบการกระจายตวของขนาดอนภาคของเมดทรายในสวนผสม

ตงแตเรมตน เชนเดยวกบการหลอมตวของวตถดบอน (e.g. alkaline phases) • เมดทรายจะทำาปฏกรยากบสวนผสมตวอนหรอหลอมละลายใน

กระบวนการหลอมแกว ความเหมาะสมของขนาดอนภาคมผลตอชนดของแกวแตละชนด

Page 14: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Grain size distribution of quartz sand, recommended for different applications, values in mass%

Page 15: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Solid-state reactions in the batch • Solid-state reactions สามมารถแบงเปน 2 วธ คอ 1) วธ carbonate และวธ silicate• The carbonate route (path) เปนการวเคราะหโดยการเกด

ปฏกรยาการหลอมตวของทราย ซลกากบตวหลอมของโซดาแอช และหนปน ทอณหภมตำากวา 900°C โดยโซดาแอชและหนปนจะไปเชอมตอกบตวอน อาจจะรวมกนอยในรป double carbonate โดยเกดปฏกรยา solid state reaction เกดเปน Na2Ca(CO3)2 • ทอณหภมประมาณ 820°C, ปฏกรยาทเกดขนเปนการเรมตนการหลอม

ของวตถดบตวอนเพอนำาไปสการเกดปฏกรยาอยางทนทกบเมดทรายซลกา• ปฏกรยาระหวาง Silica กบ Na2Ca(CO3)2 จะอยในรปของ Na2O·CaO·SiO2 หลอม รวมทงเกดแกส CO2

Page 16: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Solid-state reactions in the batch • วธ silica/silicate เปนพนฐานของการหลอมแบบ eutectic melting ของของผสม ทประกอบดวย sodium disilicate phase, แลวเกดปฏกรยา solid state reactions ระหวาง ทรายและโซดา• eutectic melting ของ SiO2 และ Na2O·2SiO2 เกดขนท

อณหภม 799°C และเกดการหลอมตวอยในรปของ silicate• ปจจยซงจะมผลตอการเกดปฏกรยาทเกดขนระหวางสวนผสม• โดย compacted batch (pellets, granules)

ปฏกรยาทเกดขนอาจตองใชพลงงานทมากกวาในหลอมสวนผสมthe • Finer powders อาจจะทำาใหการสมผสกนระหวางวตถดบ

ททำาปฏกรยากนไดดเมอเทยบกบอนภาคหยาบ ดงนนสวนผสมทมอนภาคละเอยดจะเกดปฏกรยาไดดกวาและไดแกวทมความเปนเนอเดยวกนมากกวา

Page 17: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting reactions – Silicate route for SLS batch

Page 18: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Melting reactions – Silicate route for SLS batch

Page 19: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Limestone –sand solid-state reactions • ในสวนของ limestone หรอ dolomite จะแตกตวทอณหภม

การเผา calcination ของ limestone, และขนกบความดนของ CO2 ทเกดขนในสวนผสม บางครง limestone อาจทำาปฏกรยาโดตรงกบ silica

2 CaCO3 + SiO2 Ca2SiO4 + 2 CO2 (600 - 900°C)

• ปฏกรยานจะเกดขนเมออนภาคสมผสและเชอมตอกนเทานน และเกดปฏกรยา solid state/liquid reactions ไดชากวา

Page 20: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Silicate melting points / eutectics

Page 21: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Silicate melting points / eutectics

Page 22: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Dissociation – decomposition reactions

Page 23: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Gas release during melting-in • ในระหวางเรมตนของปฏกรยาการหลอมของสวนผสม จะมการปลดปลอยแกส CO2

ออกมา• ประม�ณ 14 - 20 % มวลรวมปกตของสวนผสม soda-lime-silica คอ ก�ร

ระเหยกล�ยเปนไอของ CO2 • หายความวาจากสวนผสมปกต 1 kg จะกล�ยเปนแกส 100 liters ทอณหภมหอง

และความดนปกตจะถกปลดปลอยในเตาเผา (หรอประมาณแกส 500 liters ทอณหภมสงขน)• นอกจากนแกส CO2 ทหายไปในการหลอมจะประกอบดวยไอระเหยของนำา (ปรมาณไม

มากขนกบความชนของสวนผสม ปรมาณนำาในเศษแกว และวตถดบทเปน hydrated) และวสดทอาจจะเกดการระเหยได เชน• (SO2, HBO2, HCl, NaCl, HCl, KOH, PbO, Pb, NaOH, Se-components).

Page 24: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Fining of the glass melts

Page 25: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

แกสทอยในแกว (ถกหลอม) หรอ ในฟองอ�ก�ศ• โดยสวนใหญการเปลยนแปลงทางเคมทเกดขนในระหวางการใหความรอนและการหลอม

ตวของสวนผสมวตถดบ• การปลดปลอยฟองแกสเปนเรองธรรมชาตในการหลอมแกว จะกอใหเกดฟองอากาศ

เลกๆ (seeds) หรอเปนฟองพพอง (Blister)• หลงจากการหลอมวตถดบแลว แกวทหลอมจะประกอบดวยฟองอากาศหนาแนนจำานวน

มาก โดยทวไปประมาณ 105 per kg. • การหลอมละลายทอมตวจะทำาใหเกดฟองแกสทอยในรปของฟองแกสขนาดเลกกตอเมอ• การเปลยนแปลงทางเคมของการหลอม• การเปลยนแปลงอณหภม• การเขยาดวยแรงทางกลในการหลอม

• แกส (SO2 และ CO2) ทถกปลอยออกมาจากการหลอมของสวนผสมจะมผลตอผวทปกคลมของสวนผสมจงทำาใหอตราเรวในหลอมละลายของเทดทรายเพมขน

Page 26: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures
Page 27: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

• นอกจาก รปแบบของซลเกตหลอมทตองการแลว ยงเกดฟองแกสจำานวนมากเกดขน• จากคารบอเนต (carbonates) อยในรปของแกส CO2 • จากคารบอเนต (carbonates) และถานหน อยในรปของแกส CO • สารจำาพวกไฮเดรตทกอใกเกดการระเหยของนำา• จากไนเตรต ทอยในรปแกส O2 ,แกส N2/NOx • ซลเฟต และซลไฟด ทกอใหเกดแกส ซลเฟอร เชน SO2, S2, H2S หรอ COS.

• เกดก�รแตกตวของแกสในแกวทหลอมและก�รกำ�จดฟองแกสท�งหมดรวมทงฟองแกสขนาดเลกมากๆ (seeds) จากแกวทหลอม• ฟองแกสขนาดเลกมากๆ (D = 0.1-0.4 mm) เราเรยกวา seeds, สวนฟอง

แกสทมขนาดใหญ เราเรยกวาblisters. ถาฟองอากาศมขนาดเสนผานศนยกลางเลกกวา เราจะเรยกวา micro-seeds.

แกสทอยในแกว (ถกหลอม) หรอ ในฟองอ�ก�ศ

Page 28: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

แกสอนๆ • อ�ก�ศ (ความเขมขนโดยปรมาตร Ar : N2 = 0.9 : 80) • เกดจากอากาศทำาใหเปนรพรนทผวของสวนผสม• เกดจากรเปดของผนงวสดทนไฟ• เกดจาก Oxygen โดยทวไปอากาศจะถกหลอมละลายไปในการหลอมแกว

• บรรย�ก�ศของเต�เผ�แกส (N2, Ar, H2O, CO2) • โดยทวไป Oxygen ทเกดจากบรรยากาศของเตาเผาจะหลอมละลายเขาไปในแกวไดอยาง

สมบรณ• ก�รระเหยของแกว และสวนผสม หรอก�รแตกตวของแกส• NOx, CO2, H2O, SeO2, …

• แกสจ�กวสดทนไฟ (CO, N2, CO2, oxygen bubbles) • อนตรกรยาระหวางวสดทนไฟกบแกวทหลอม• เกดการพพองของวสดทนไฟ

• สงเจอปน ของการหลอมเกดจากการกดกรอนของวสดอเลกโทรด, การแตกตวของคารบอน (เขมา) อนๆ

Page 29: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

ก�รเกดแกสในแกวทหลอม• ก�รหลอมละล�ยท�งก�ยภ�พ: • เกดชองวางระหวางในโครงตาขายของซลเกต • ไมมพนธะทางเคมยดเหนยวกบกลมซลเกต • N2, Ar, He เปนแกสหลกทเกดในการหลอมละลายทางกายภาพของการ

หลอมแกวแบบทมออกซเจน • ก�รหลอมละล�ยท�งเคม: • การดดซบปฏกรยาทางเคมในการหลอม• ลำาดบของความสามารถในการหลอมละลายทางกายภาพทมากขน• CO3

2- (CO2), OH- (H2O), Sb2O5 (O2), N3-(N2), SO2 & O2 (SO42- )

• เกดฟองแกส: • เมอความเขมขนของแกสถงระดบความสามารถในการหลอมละลายสงสด• ขนาดของฟองแกส: 10 mm – เลกกวา mm

Page 30: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

ข�นตอนก�รเกด fining• ข�นท 1 เรยกว� primary fining • เกดทอณหภมสง • เกดการรวมกนของฟองแกส และการโตของฟองแกส• แกสทแตกตวจะแพรกระจายจากสงทหลอมไปสการเกดเปนฟองแกส

(คลายกบฟองแกสในเครองดมโซดา) • การโตขนของฟองแกสไปสผวของแกวทหลอม

• ข�นท 2 เรยกว� Secondary fining หรอ Refining • การแตกตวของฟองแกสทเหลอ (ขนาดเลก) • ผลทจะเกดขน ถาฟองแกสทประกอบดวยแกสซงแตกตวไดเมอการเยน

ตวของแกวทหลอมเทานน (CO2, O2, SO2+O2)• แกวทหลอมอาจจะทำาใหเกดการแตกตวของแกส

Page 31: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Primary fining

Page 32: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Primary fining

Page 33: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Primary fining

Page 34: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Secondary fining – ควบคมในระหว�งก�รเยนตว (cooling) • secondary fining (หรอ refining) แสดงถงการแตกตวของฟองแกสท

คงเหลออยในการหลอม• มนมกจะเกดขนในชวงอณหภมแคบๆ• คว�มส�ม�รถในก�รแตกตวของแกสในการหลอมจะเพมข�นเมออณหภมลดลง• เพราะวาเมอลดอณหภมลงจะทำาใหเกดปฏกรยา fining (หมายความวาแกส

fining จะเกดการดดซบทางเคมอกครง), แกส fining (e.g. O2, SO2) สามารถกลบมาแตกตวในระหวางการควบคมการเยนในการหลอม (refining) ถาการหลอมเกดไดเพยงพอจะทำาใหเกดการแตกตวของแกสหลงจากกระบวนการ primary fining • แกสทอยในฟองอากาศจะแตกตวเขาไปในแกวทหลอม ฟองอากาศจะหดตวและหาย

ไป (มนคอ การสลาย“ ”) กลไกนเปนลกษณะเฉพาะทสำาคญสำาหรบการเกดฟองอากาศทมขนาดเลกกวา (< 100 μm), ซงอยากทจะสามารถทำาใหเกดขนได

Page 35: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Secondary fining

Page 36: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Fining agents • ชวยในการกำาจดฟองแกสทเกดจากการหลอมแกว, ดวยการเตม fining agents• หนาทของ fining agent คอ สราง fining gases ขนทอณหภม

หนง, แลวปรบทศทางการเคลอนทของวตถดบทงหมดในเบาหลอมแกวใหมความหนดลดลง• กระบวนการแตกตวทอณหภมสงของ fining agent ทมความหนดตำาจะ

สงผลใหเกดการโตของฟองแกส, gas ก�รลอยตวของแกสทเพมข�น• fining ทมากเกนอาจจะทำาใหเกดอยในรปแบบของโฟม (อาจจะทำาใหเกด

ตำาหนในแกว, หรออาจจะหาไดจากการถายโอนความรอนในการเตาหลอมแกว)

Page 37: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Fining agents • ขนกบชนดของผลตภณฑทจะทำาใหเปนแกว อณหถม รวมทงพลงงานท

จำากดสำาหรบการหลอมสวนผสมของแกว fining agents ตางๆ มดงน• fining agents ทใชโดยทวไปประกอบดวยi: • Sodium sulfate (with/without cokes) • Arsenic oxide • Antimony oxide • Tin oxide • Sodium chloride

Page 38: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Sodium sulfate – Na2SO4 • 90 %โดยมวล ของผลตภณฑแกวทวโลก จะใช sulfate เปนวตถดบตงตนในสวน

ผสม• Sodium sulfate ใชเปน fining ในผลตภณฑเฉพาะตอไปน: • container glass • float glass • E-glass for continuous filament fibres (textile, reinforcement) • some technical glasses • soda-lime-silica tableware glasses • soda-lime-silica glass tubes • C-glass for insulation glass wool (here fining is not essential)

• อณหภมทเกด fining สำาหรบ sodium sulfate จะเกดขน redox state ของการหลอมแกว• Na2SO4 ชวยปรบปรง melting kinetics (ในการหลอมเบองตนมนจะชวยลดความ

ตงผว (surface tension) ใหกบสวนผสม)

Page 39: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Sodium sulfate in oxidized melts • ก�รหลอมแบบ Oxidized จะทำาใหเกดการแตกตวทางความรอนของ

sulfate ตามกลไกของการเกด fining ดงน

ปฏกรย�จะเกดทอณหภม fining ท 1,430-1480°C

• Sodium sulfate ส�ม�รถทผฏกรย�กบอนภ�คของทร�ยไดดงน�

โดยทวไปจะไมส�ม�รถสงเกตเหนปฏกรย�น�ไดทอณหภมตำ�กว� 1,100°C

Page 40: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Sodium sulfate in reduced melts • บ�งคร�ง sulfate ทำ�ปฏกรย�กบ reducing agent ในสวนผสม

(ถ�นหน หรอส�รอนทรย ทมสงเจอปน เชน ค�รบอน) ตวอย�งปฏกรย�ทเกดข�น

• ดงน�น ปฏกรย�ของ sulfate-sulfide จะเกดข�นในชวงอณหภม 1,140-1,350°C

Page 41: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Sodium sulfate in reduced melts • sulfate ส�ม�รถทำ�ปฏกรย�ไดโดยตรงกบ reducing agent

ปฎกรย�จะเกดข�นในชวงอณหภม 900-1,100°C

• สำาหรบ sulfate fining, การควบคม redox เปนสงทสำาคญมาก• ชวงของ fining ทเหมาะสมขนกบผลตภณฑของแกว และสามารถควบคม

สภาวะ redox ใหเหมาะสมได (ดวยการเตม oxidizing หรอ reducing agent)• สารอนทรยทปนเปอนอาจนำาไปสการตกตะกอนในชวง fining และทำาใหเกด

ตำาหน (bubbles, seeds) ในผลตภณฑทได

Page 42: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Arsenic oxide – As2O3 • Arsenic oxide เปน fining agent ทสำ�คญในชวงอณหภม 1,400-1,500°C สำ�หรบก�รหลอมภ�ยใตสภ�วะ oxidizing ม�กๆ• Arsenic oxide (As2O3) ส�ม�รถเตมเข�ไปรวมกบส�ร oxidant

เชน nitrate (NaNO3) เพอไปเปลยน As3+ ใหเปน As5+ ซงจะทำ�ใหเกดก�รแตกตวเปน As2O5

• Arsenates (As2O5 ทอยในสภ�วะ 5+) ส�ม�รถนำ�ไปใชง�นได• ระหว�งกระบวนก�รหลอมแกวทอณหภม 1,250°C fining จะปลด

ปลอยออกซเจนทอยในรปแกสออกม� แลวกล�ยเปน As2O3 (3+) ออกไซด

Page 43: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Antimony oxide – Sb2O5 • เชนเดยวกบ arsenic oxide, ส�ม�รถนำ�ไปรวมกบส�ร oxidant ได

เชนกน • กลไกก�รเกดปฏกรย� fining กมลกษณะคล�ยกบของ arsenic oxide

• ดงน�น ท�งหมดน�จงคล�ยกบ arsenic fining, ซงจะปลดปลอยออกซเจนทอยในรปแกสออกม�

Page 44: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Tin oxide – SnO2 • สำ�หรบ แกวทปร�ศจ�ก alkali เชน ผลตภณพแกวสำ�หรบจอ LCD ซง

มอณหภมในก�รหลอมสงม�ก เปน fining agent ทมคว�มตองก�รม�กกว� arsenic oxides หรอ antimony oxides• fining gas ทถกปลดปลอยออกม�จ�กปฏกรย� ตอไปน�

• โดยทวไป Nitrates ถกใชเพอรกษ�สภ�วะของ tin ใหอยในสภ�วะ 4+ ในระหว�งก�รหลอม จ�กก�รสงเกตจะพบว�ออกซเจนจะถกปลดปลอยในชววงอณหภม 1,500-1,630°C

Page 45: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Halogenides (Sodium Chloride, NaCl) • สำาหรบแกวบางชนด, ซงสามารถหลอมไดทอณหภมสงเทานน (เชน

borosilicate glasses), การนำา sodium sulfate ไปประยกตใชงานมผลคอนขางนอย เพราะ fining gases จะปลดปลอยทอณหภมเมอแกวมความหนดจนไปถงความหนดมาก• แตในของ NaCl ทใชเปน fining agent นอกจากนยงเปนกลม halogenide

salts (NaCl, NaBr, NaI, KCl, KBr, KI) ซงใชเปนวตถดบสำาหรบสวนผสม อาจจะถกจำากดดวยความสามารถในการละลายไดของเกลอในการหลอมแกวทได• อณหภมของ fining จะขนกบชนดของแกว และจำานวน fining agent ทเตม • สงสำ�คญ ในการใช NaCl เปน fined ในแกว, การปลอย Cl ทเปนพษตอสง

แวดลอม จากการหลอมทอยในรปของ HCl-gas ซงเปนสาเหตของปญหาตางๆ ตามา (การปลอยแกสทเพมขน, การกดกรอนตอวสดทนไฟหรอวสดทใชทำาแมพพม)

Page 46: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

ฟองแกสในแกว และจดกำ�เนดของฟองแกส• ในกรณของระดบทยอมรบไมไดสง สาเหตเนองจากเกดฟองแกสขนาดใหญ หรอจำานวนของ

bubbles/seed ทมากจนยอมรบไมไดในแกว มนจงเปนสงทสำาคญเพอหาสาเหตหรอจดกำาเนดของปญหาดงกลาว • ขอมลทสำาคญคอ: • ขนาดของฟองแกส (size of bubbles), • การกระจายตว (distribution) / ตำาแหนงของฟองแกส ในผลตภณฑ, • แรงดนของฟองแกสทอยภายใน และการแตกตวของแกส (gas composition), • ระดบพนฐาน และชนดของฟองแกสทพบโดยทวไปในผลตภณฑ• บางครงฟองแกสจะเกดการแตกตว (บางครงเกดหยดเลกๆ ทหนาแนนในผลตภณฑ)

ซงสามารถใชกลองจลทรรศนสงเกตได• ขอมลพนฐานทงหมดน เปนการหาสาเหตของปญหาทเกดขนและสามารถอธบายและ

แกไขได (อาจเลอกการวเคราะหจำานวนฟองแกสทมจำานวนมากอยางเดยวกเพยงพอ)

Page 47: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Conclusions - 1/2 • ในการหลอมแกวของอตสาหกรรม ปฏกรยาทเกดขนมากมายอาจมา

จากสวนผสมของแกวทหลอม (dehydration, solid-state reactions, formation of primary molten phases, decompositions, dissolution of sand grains เปนตน) • การหลอมแกว เปนกระบวนการทใชพลงงานสง เราจงตองการลด

จำานวนพลงงานลง• จลศาสตรของการหลอมแกวเปนการหาความสามารถในการหลอม

ของทราย ซงตองใชเวลานานในการหลอม• ขนาดของอนภาคทเหมาะสม, รปแบบของการหลอมเบองตน, การ

ถายเทความรอนทเพมขน, สงเหลานสามารถชวยใหการหลอมแกวเพมขนรวมถงอตราการหลอมของทรายดวย

Page 48: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Conclusions - 2/2 • ปฏกรยาทเกดขนทงหมดในการหลอมแกวจะนำาไปสรปแบบของแกวทมฟอง

แกสจำานวนมาเกดขนในการหลอม ซงจะตองมกระบวนการกำาจดฟองแกส ซงเราเรยกวา กระบวนก�ร fining • กระบวนการ fining สามารถแบงออกเปน primary fining (การโต

ของฟองแกส) และ secondary fining (refining) (การกำาจดฟองแกสทคงเหลอ) • ประสทธภาพของแกวทไดจะขนกบชนดของ fining agent ทใชและ

ความหนดของแกวทหลอมทอณหภม fining • การเลอก fining agent จะขนกบความตองการชวงของ fining (และ

ขนกบชนดของผลตภณฑแกว) •Redox ทแสดงในสตรชวยเพมประสทธภาพใหกบกระบวนการ fining,

และจะตองควบคมอยางระมดระวงเปนพเศษ

Page 49: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

References and further reading • Book “Introduction to Glass Science and Technology”, J. Shelby (RSC publishing, 2nd edition 2005) • Book “Fundamentals of Inorganic Glasses”, A. Varshneya (Elsevier, 1993) • Glass Technology journals (e.g. European Journal of Glass Science and Technology) • NCNG’s Glass Technology course and handbook 2013 • Proceedings of GlassTrend meetings and seminars (www.glasstrend.nl) • Proceedings of “Glass Problem Conferences” (Wiley, every year) • Youtube video: Production of Glass Bottles - How it's made

Page 50: Chapter 1.3 properties of glass crystalline mixtures

Home assignment

•Thank you for your attention •Questions ?