1

1. 507213
น้ำเคลือบเบื้องต้น
(Basic Glazes)
Chapter 1.3 Properties of Glass-
Crystalline Mixtures
ดร.อ่อนลมี กมลอินทร์
โปรแกรมวิชำเทคโนโลยีเซรำมิกส์ คณะเทคโนโลยีอุตสำหกรรม
มหำวิทยำลัยรำชภัฏนครรำชสีมำ
1

2. Outline of this lecture
• การหลอมแก้ว (Melting of Glass)
 การเปลี่ยนจากส่วนผสมไปเป็นแก้วหลอม
 ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น
 การหลอมตัวของทราย
• การเกิดแก้วใส (Fining of Glass)
 การแตกตัวของฟองแก๊ส
 กลไกการเกิด Fining
 การกาจัดฟองอากาศและ seeds
2

3. Schematic of an industrial glass
melting tank

4. Melting and fining in the furnace

5. Melting and fining in the furnace

6. Batch melting-in
• กระบวนการหลอมเกิดขึ้นโดยการเกิดปฏิกิริยาของส่วนผสมจนอยู่ในรูปของของเหลว
• ในการให้ความร้อนกับกองหรือชั้นของส่วนผสม
• การเริ่มต้นของการหลอมที่เกิดขึ้น ซึ่งจะเกิดการหลอมละลายของส่วนผสมอย่างรุนแรง
จากส่วนผสมที่หลอมง่ายไปหาส่วนผสมที่หลอมยาก เช่น ทราย หรือเฟลด์สปาร์ หรือ
อนุภาคดิน
• การหลอมตัวจะเริ่มไหลจากบริเวณพื้นที่กองส่วนผสมไปยังแก้วที่หลอม ดังนั้นกอง
ส่วนผสมจะกลายเป็นตัวที่จะไปเพิ่มความหนา
• จนกระทั่งสุดท้ายอนุภาคของทรายไม่หลอมต่อไปอีกแล้วมันจะกลายเป็นแก้วที่หลอมใน
ตัวมันเอง เมื่ออนุภาคจะเกิดการหลอมต่อไปโดยอาศัยการแพร่ของ SiO2 ในแก้วที่
หลอม ออกไปทุกทิศทางจากที่ผิวของเม็ดทราย

7. Melting process of the batch blanket

8. Detailed representation of batch
melting process

9. Different steps of the melting process
• ปฏิกิริยาการหลอมตัว (Melt reactions)
• พลังงานที่ใช้ในการหลอม (Melt energy) (enthalpy คือ พลังงานความร้อนที่ทา
ให้ส่วนผสมเกิดการแตกตัวด้วยปฏิกิริยาการหลอม)
• พลังงานจนล์ในการหลอม (Melting kinetics) / การถ่ายเทความร้อน (heat
transfer)
• ปัจจัยที่มีผลต่อการหลอม
ผลของอุณหภูมิ
ขนาดของอนุภาค (โดยเฉพาะวัตถุดิบทรายและอะลูมินา)
ส่วนผสมของแก้ว

10. Melt reactions

11. Melting reactions
• เกิด De-hydration ของวัตถุดิบ และการระเหยของไอน้า (water
evaporation)
• เกิดปฏิกิริยา Solid state ระหว่างวัตถุดิบแต่ละตัว
• เกิดการหลอมในรูปเบื้องต้นและการหลอมตัวของเกลือที่มีคาร์บอเนตเป็นองค์ประกอบ
(โดยทั่วไปจะเกิดในช่วงอุณหภูมิ: 700-900°C)
• Dissociation หรือ การแตกตัว (decomposition) ปฏิกิริยาของ Ca- และ
Mg- ที่ประกอบด้วย carbonates (e.g. limestone และ dolomite),
ผลจะทาหเกิดแก๊ส CO2 (ในช่วงอุณหภูมิ 500-1000°C) (Na2CO3 จะไม่แตก
ตัวอย่างต่อเนื่อง แต่จะทาปฏิกิริยากับทรายหรือหินปูน)
• กำรหลอมละลำยของ SiO2 ในกลุ่มเกลือที่มีคาร์บอเนตเป็นองค์ประกอบ โดยทั่วไปจะ
เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 1000°C ทรายจะทาปฏิกิริยากับโซเดียมซิลิเกตหรือโซดา ที่
อุณหภูมิ 750-1000°C จนอยู่ในรูปของของเหลวโซเดียมซิลิเกต (มีบางส่วนปล่อยแก๊ส
CO2 เมื่อหินปูน หรือ โซดา หรือ โดโลไมต์ ทาปฏิกิริยากับ)

12. Dehydration
• เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ ± 100°C สาหรับน้าที่อยู่ในโครงสร้าง
• ในกรณีของดินที่อยู่ในส่วนผสม de-hydration อาจจะเกิดที่อุณหภูมิ 650-
700°C
• Dehydration (water evaporation) คือ ต้องใช้พลังงานมาก และมันเป็นสิ่ง
ที่สาคัญส่วนหนึ่งของการใช้พลังงานที่ต้องใช้

13. Sand dissolution
• Pure silica จะหลอมตัวที่อุณหภูมิสูงมำก (> 1700°C)
• ในแก้วโดยทั่วไป (except e.g. pure silica glass) ทรายคือส่วนที่เติมเข้าไปใน
แก้วโดยการสลายตัวและบางครั้งอาจเป็นการหลอมละลาย
• กำรสลำยตัวของทรำยเป็ นขั้นตอนที่สำคัญในอุตสำหกรรมกำรหลอม
• มันจะขึ้นกับการกระจายตัวของขนาดอนุภาคของเม็ดทรายในส่วนผสมตั้งแต่เริ่มต้น
เช่นเดียวกับการหลอมตัวของวัตถุดิบอื่น (e.g. alkaline phases)
• เม็ดทรายจะทาปฏิกิริยากับส่วนผสมตัวอื่นหรือหลอมละลายในกระบวนการหลอมแก้ว ความ
เหมาะสมของขนาดอนุภาคมีผลต่อชนิดของแก้วแต่ละชนิด

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

15. Solid-state reactions in the batch
• Solid-state reactions สามมารถแบ่งเป็น 2 วิธี คือ 1) วิธี carbonate
และวิธี silicate
• The carbonate route (path) เป็นการวิเคราะห์โดยการเกิดปฏิกิริยาการหลอม
ตัวของทราย ซิลิกากับตัวหลอมของโซดาแอช และหินปูน ที่อุณหภูมิต่ากว่า 900°C โดย
โซดาแอชและหินปูนจะไปเชื่อมต่อกับตัวอื่น อาจจะรวมกันอยู่ในรูป double
carbonate โดยเกิดปฏิกิริยา solid state reaction เกิดเป็น
Na2Ca(CO3)2
• ที่อุณหภูมิประมาณ 820°C, ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นการเริ่มต้นการหลอมของวัตถุดิบตัวอื่น
เพื่อนาไปสู่การเกิดปฏิกิริยาอย่างทันทีกับเม็ดทรายซิลิกา
• ปฏิกิริยาระหว่าง Silica กับ Na2Ca(CO3)2 จะอยู่ในรูปของ Na2O·CaO·SiO2
หลอม รวมทั้งเกิดแก๊ส CO2

16. Solid-state reactions in the batch
• วิธี silica/silicate เป็นพื้นฐานของการหลอมแบบ eutectic melting ของของ
ผสม ที่ประกอบด้วย sodium disilicate phase, แล้วเกิดปฏิกิริยา solid
state reactions ระหว่าง ทรายและโซดา
• eutectic melting ของ SiO2 และ Na2O·2SiO2 เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 799°C
และเกิดการหลอมตัวอยู่ในรูปของ silicate
• ปัจจัยซึ่งจะมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างส่วนผสม
• โดย compacted batch (pellets, granules) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอาจ
ต้องใช้พลังงานที่มากกว่าในหลอมส่วนผสมthe
• Finer powders อาจจะทาให้การสัมผัสกันระหว่างวัตถุดิบที่ทาปฏิกิริยากันได้ดี
เมื่อเทียบกับอนุภาคหยาบ ดังนั้นส่วนผสมที่มีอนุภาคละเอียดจะเกิดปฏิกิริยาได้ดีกว่าและ
ได้แก้วที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันมากกว่า

17. Melting reactions – Silicate route for
SLS batch

18. Melting reactions – Silicate route for
SLS batch

19. Limestone –sand solid-state reactions
• ในส่วนของ limestone หรือ dolomite จะแตกตัวที่อุณหภูมิการเผา
calcination ของ limestone, และขึ้นกับความดันของ CO2 ที่เกิดขึ้นใน
ส่วนผสม บางครั้ง limestone อาจทาปฏิกิริยาโดตรงกับ silica
2 CaCO3 + SiO2  Ca2SiO4 + 2 CO2  (600 - 900°C)
• ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคสัมผัสและเชื่อมต่อกันเท่านั้น และเกิดปฏิกิริยา solid
state/liquid reactions ได้ช้ากว่า

20. Silicate melting points / eutectics

21. Silicate melting points / eutectics

22. Dissociation – decomposition reactions

23. Gas release during melting-in
• ในระหว่างเริ่มต้นของปฏิกิริยาการหลอมของส่วนผสม จะมีการปลดปล่อยแก๊ส CO2 ออกมา
• ประมำณ 14 - 20 % มวลรวมปกติของส่วนผสม soda-lime-silica คือ กำร
ระเหยกลำยเป็ นไอของ CO2
• หายความว่าจากส่วนผสมปกติ 1 kg จะกลำยเป็ นแก๊ส 100 liters ที่อุณหภูมิห้องและ
ความดันปกติจะถูกปลดปล่อยในเตาเผา (หรือประมาณแก๊ส 500 liters ที่อุณหภูมิ
สูงขึ้น)
• นอกจากนี้แก๊ส CO2 ที่หายไปในการหลอมจะประกอบด้วยไอระเหยของน้า (ปริมาณไม่มาก
ขึ้นกับความชื้นของส่วนผสม ปริมาณน้าในเศษแก้ว และวัตถุดิบที่เป็น hydrated) และ
วัสดุที่อาจจะเกิดการระเหยได้ เช่น
• (SO2, HBO2, HCl, NaCl, HCl, KOH, PbO, Pb, NaOH, Se-
components).

24. Fining of the glass melts

25. แก๊สที่อยู่ในแก้ว (ถูกหลอม) หรือ ในฟองอำกำศ
• โดยส่วนใหญ่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นในระหว่างการให้ความร้อนและการหลอมตัวของส่วนผสม
วัตถุดิบ
• การปลดปล่อยฟองแก๊สเป็นเรื่องธรรมชาติในการหลอมแก้ว จะก่อให้เกิดฟองอากาศเล็กๆ (seeds) หรือ
เป็นฟองพุพอง (Blister)
• หลังจากการหลอมวัตถุดิบแล้ว แก้วที่หลอมจะประกอบด้วยฟองอากาศหนาแน่นจานวนมาก โดยทั่วไป
ประมาณ 105 per kg.
• การหลอมละลายที่อิ่มตัวจะทาให้เกิดฟองแก๊สที่อยู่ในรูปของฟองแก๊สขนาดเล็กก็ต่อเมื่อ
• การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของการหลอม
• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
• การเขย่าด้วยแรงทางกลในการหลอม
• แก๊ส (SO2 และ CO2) ที่ถูกปล่อยออกมาจากการหลอมของส่วนผสมจะมีผลต่อผิวที่ปกคลุมของ
ส่วนผสมจึงทาให้อัตราเร็วในหลอมละลายของเท็ดทรายเพิ่มขึ้น

27. • นอกจาก รูปแบบของซิลิเกตหลอมที่ต้องการแล้ว ยังเกิดฟองแก๊สจานวนมากเกิดขึ้น
• จากคาร์บอเนต (carbonates) อยู่ในรูปของแก๊ส CO2
• จากคาร์บอเนต (carbonates) และถ่านหิน อยู่ในรูปของแก๊ส CO
• สารจาพวกไฮเดรตที่ก่อใก้เกิดการระเหยของน้า
• จากไนเตรต ที่อยู่ในรูปแก๊ส O2 ,แก๊ส N2/NOx
• ซัลเฟต และซัลไฟด์ ที่ก่อให้เกิดแก๊ส ซัลเฟอร์ เช่น SO2, S2, H2S หรือ COS.
• เกิดกำรแตกตัวของแก๊สในแก้วที่หลอมและกำรกำจัดฟองแก๊สทั้งหมดรวมทั้งฟองแก๊สขนาดเล็กมากๆ
(seeds) จากแก้วที่หลอม
• ฟองแก๊สขนาดเล็กมากๆ (D = 0.1-0.4 mm) เราเรียกว่า seeds, ส่วนฟองแก๊สที่มีขนาดใหญ่
เราเรียกว่าblisters. ถ้าฟองอากาศมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เราจะเรียกว่า micro-
seeds.
แก๊สที่อยู่ในแก้ว (ถูกหลอม) หรือ ในฟองอำกำศ

28. แก๊สอื่นๆ
• อำกำศ (ความเข้มข้นโดยปริมาตร Ar : N2 = 0.9 : 80)
• เกิดจากอากาศทาให้เป็นรูพรุนที่ผิวของส่วนผสม
• เกิดจากรูเปิดของผนังวัสดุทนไฟ
• เกิดจาก Oxygen โดยทั่วไปอากาศจะถูกหลอมละลายไปในการหลอมแก้ว
• บรรยำกำศของเตำเผำแก๊ส (N2, Ar, H2O, CO2)
• โดยทั่วไป Oxygen ที่เกิดจากบรรยากาศของเตาเผาจะหลอมละลายเข้าไปในแก้วได้อย่างสมบูรณ์
• กำรระเหยของแก้ว และส่วนผสม หรือกำรแตกตัวของแก๊ส
• NOx, CO2, H2O, SeO2, …
• แก๊สจำกวัสดุทนไฟ (CO, N2, CO2, oxygen bubbles)
• อันตรกิริยาระหว่างวัสดุทนไฟกับแก้วที่หลอม
• เกิดการพุพองของวัสดุทนไฟ
• สิ่งเจือปน ของการหลอมเกิดจากการกัดกร่อนของวัสดุอิเล็กโทรด, การแตกตัวของคาร์บอน (เขม่า) อื่นๆ

29. กำรเกิดแก๊สในแก้วที่หลอม
• กำรหลอมละลำยทำงกำยภำพ:
• เกิดช่องว่างระหว่างในโครงตาข่ายของซิลิเกต
• ไม่มีพันธะทางเคมียึดเหนี่ยวกับกลุ่มซิลิเกต
• N2, Ar, He เป็นแก๊สหลักที่เกิดในการหลอมละลายทางกายภาพของการหลอมแก้วแบบที่มี
ออกซิเจน
• กำรหลอมละลำยทำงเคมี:
• การดูดซับปฏิกิริยาทางเคมีในการหลอม
• ลาดับของความสามารถในการหลอมละลายทางกายภาพที่มากขึ้น
• CO3
2- (CO2), OH- (H2O), Sb2O5 (O2), N3-(N2), SO2 & O2 (SO4
2- )
• เกิดฟองแก๊ส:
• เมื่อความเข้มข้นของแก๊สถึงระดับความสามารถในการหลอมละลายสูงสุด
• ขนาดของฟองแก๊ส: 10 mm – เล็กกว่า mm

30. ขั้นตอนกำรเกิด fining
• ขั้นที่ 1 เรียกว่ำ primary fining
• เกิดที่อุณหภูมิสูง
• เกิดการรวมกันของฟองแก๊ส และการโตของฟองแก๊ส
• แก๊สที่แตกตัวจะแพร่กระจายจากสิ่งที่หลอมไปสู่การเกิดเป็นฟองแก๊ส (คล้ายกับฟองแก๊สในเครื่องดื่ม
โซดา)
• การโตขึ้นของฟองแก๊สไปสู่ผิวของแก้วที่หลอม
• ขั้นที่ 2 เรียกว่ำ Secondary fining หรือ Refining
• การแตกตัวของฟองแก๊สที่เหลือ (ขนาดเล็ก)
• ผลที่จะเกิดขึ้น ถ้าฟองแก๊สที่ประกอบด้วยแก๊สซึ่งแตกตัวได้เมื่อการเย็นตัวของแก้วที่หลอมเท่านั้น
(CO2, O2, SO2+O2)
• แก้วที่หลอมอาจจะทาให้เกิดการแตกตัวของแก๊ส

31. Primary fining

32. Primary fining

33. Primary fining

34. Secondary fining – ควบคุมในระหว่ำงกำรเย็นตัว
(cooling)
• secondary fining (หรือ refining) แสดงถึงการแตกตัวของฟองแก๊สที่คงเหลืออยู่ในการ
หลอม
• มันมักจะเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิแคบๆ
• ควำมสำมำรถในกำรแตกตัวของแก๊สในการหลอมจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง
• เพราะว่าเมื่อลดอุณหภูมิลงจะทาให้เกิดปฏิกิริยา fining (หมายความว่าแก๊ส fining จะเกิดการดูด
ซับทางเคมีอีกครั้ง), แก๊ส fining (e.g. O2, SO2) สามารถกลับมาแตกตัวในระหว่างการควบคุม
การเย็นในการหลอม (refining) ถ้าการหลอมเกิดได้เพียงพอจะทาให้เกิดการแตกตัวของแก๊สหลังจาก
กระบวนการ primary fining
• แก๊สที่อยู่ในฟองอากาศจะแตกตัวเข้าไปในแก้วที่หลอม ฟองอากาศจะหดตัวและหายไป (มันคือ “การ
สลาย”) กลไกนี้เป็นลักษณะเฉพาะที่สาคัญสาหรับการเกิดฟองอากาศที่มีขนาดเล็กกว่า (< 100
μm), ซึ่งอยากที่จะสามารถทาให้เกิดขึ้นได้

35. Secondary fining

36. Fining agents
• ช่วยในการกาจัดฟองแก๊สที่เกิดจากการหลอมแก้ว, ด้วยการเติม fining agents
• หน้าที่ของ fining agent คือ สร้าง fining gases ขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง, แล้วปรับทิศทางการ
เคลื่อนที่ของวัตถุดิบทั้งหมดในเบ้าหลอมแก้วให้มีความหนืดลดลง
• กระบวนการแตกตัวที่อุณหภูมิสูงของ fining agent ที่มีความหนืดต่าจะส่งผลให้เกิดการโตของฟอง
แก๊ส, gas กำรลอยตัวของแก๊สที่เพิ่มขึ้น
• fining ที่มากเกินอาจจะทาให้เกิดอยู่ในรูปแบบของโฟม (อาจจะทาให้เกิดตาหนิในแก้ว, หรืออาจจะหา
ได้จากการถ่ายโอนความร้อนในการเตาหลอมแก้ว)

37. Fining agents
• ขึ้นกับชนิดของผลิตภัณฑ์ที่จะทาให้เป็นแก้ว อุณหถูมิ รวมทั้งพลังงานที่จากัดสาหรับการหลอมส่วนผสม
ของแก้ว fining agents ต่างๆ มีดังนี้
• fining agents ที่ใช้โดยทั่วไปประกอบด้วยi:
• Sodium sulfate (with/without cokes)
• Arsenic oxide
• Antimony oxide
• Tin oxide
• Sodium chloride

38. Sodium sulfate – Na2SO4
• 90 %โดยมวล ของผลิตภัณฑ์แก้วทั่วโลก จะใช้ sulfate เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในส่วนผสม
• Sodium sulfate ใช้เป็น fining ในผลิตภัณฑ์เฉพาะต่อไปนี้:
• 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)
• อุณหภูมิที่เกิด fining สาหรับ sodium sulfate จะเกิดขึ้น redox state ของการหลอมแก้ว
• Na2SO4 ช่วยปรับปรุง melting kinetics (ในการหลอมเบื้องต้นมันจะช่วยลดความตึงผิว
(surface tension) ให้กับส่วนผสม)

39. Sodium sulfate in oxidized melts
• กำรหลอมแบบ Oxidized จะทาให้เกิดการแตกตัวทางความร้อนของ sulfate ตามกลไกของการเกิด
fining ดังนี้
ปฏิกิริยำจะเกิดที่อุณหภูมิ fining ที่ 1,430-1480°C
• Sodium sulfate สำมำรถที่ผฏิกิริยำกับอนุภำคของทรำยได้ดังนี้
โดยทั่วไปจะไม่สำมำรถสังเกตเห็นปฏิกิริยำนี้ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่ำ 1,100°C

40. Sodium sulfate in reduced melts
• บำงครั้ง sulfate ทำปฏิกิริยำกับ reducing agent ในส่วนผสม (ถ่ำนหิน หรือสำรอินทรีย์ ที่มี
สิ่งเจือปน เช่น คำร์บอน) ตัวอย่ำงปฏิกิริยำที่เกิดขึ้น
• ดังนั้น ปฏิกิริยำของ sulfate-sulfide จะเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิ 1,140-1,350°C

41. Sodium sulfate in reduced melts
• sulfate สำมำรถทำปฏิกิริยำได้โดยตรงกับ reducing agent
ปฎิกิริยำจะเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิ 900-1,100°C
• สาหรับ sulfate fining, การควบคุม redox เป็นสิ่งที่สาคัญมาก
• ช่วงของ fining ที่เหมาะสมขึ้นกับผลิตภัณฑ์ของแก้ว และสามารถควบคุมสภาวะ redox ให้เหมาะสม
ได้ (ด้วยการเติม oxidizing หรือ reducing agent)
• สารอินทรีย์ที่ปนเปื้อนอาจนาไปสู่การตกตะกอนในช่วง fining และทาให้เกิดตาหนิ (bubbles,
seeds) ในผลิตภัณฑ์ที่ได้

42. Arsenic oxide – As2O3
• Arsenic oxide เป็ น fining agent ที่สำคัญในช่วงอุณหภูมิ 1,400-1,500°C สำหรับกำร
หลอมภำยใต้สภำวะ oxidizing มำกๆ
• Arsenic oxide (As2O3) สำมำรถเติมเข้ำไปรวมกับสำร oxidant เช่น nitrate
(NaNO3) เพื่อไปเปลี่ยน As3+ ให้เป็ น As5+ ซึ่งจะทำให้เกิดกำรแตกตัวเป็ น As2O5
• Arsenates (As2O5 ที่อยู่ในสภำวะ 5+) สำมำรถนำไปใช้งำนได้
• ระหว่ำงกระบวนกำรหลอมแก้วที่อุณหภูมิ 1,250°C fining จะปลดปล่อยออกซิเจนที่อยู่ในรูปแก๊ส
ออกมำ แล้วกลำยเป็ น As2O3 (3+) ออกไซด์

43. Antimony oxide – Sb2O5
• เช่นเดียวกับ arsenic oxide, สำมำรถนำไปรวมกับสำร oxidant ได้เช่นกัน
• กลไกกำรเกิดปฏิกิริยำ fining ก็มีลักษณะคล้ำยกับของ arsenic oxide
• ดังนั้น ทั้งหมดนี้จึงคล้ำยกับ arsenic fining, ซึ่งจะปลดปล่อยออกซิเจนที่อยู่ในรูปแก๊สออกมำ

44. Tin oxide – SnO2
• สำหรับ แก้วที่ปรำศจำก alkali เช่น ผลิตภัณพ์แก้วสำหรับจอ LCD ซึ่งมีอุณหภูมิในกำรหลอมสูงมำก
เป็ น fining agent ที่มีควำมต้องกำรมำกกว่ำ arsenic oxides หรือ antimony oxides
• fining gas ที่ถูกปลดปล่อยออกมำจำกปฏิกิริยำ ต่อไปนี้
• โดยทั่วไป Nitrates ถูกใช้เพื่อรักษำสภำวะของ tin ให้อยู่ในสภำวะ 4+ ในระหว่ำงกำรหลอม จำก
กำรสังเกตจะพบว่ำออกซิเจนจะถูกปลดปล่อยในช่ววงอุณหภูมิ 1,500-1,630°C

45. Halogenides (Sodium Chloride, NaCl)
• สาหรับแก้วบางชนิด, ซึ่งสามารถหลอมได้ที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น (เช่น borosilicate glasses),
การนา sodium sulfate ไปประยุกต์ใช้งานมีผลค่อนข้างน้อย เพราะ fining gases จะ
ปลดปล่อยที่อุณหภูมิเมื่อแก้วมีความหนืดจนไปถึงความหนืดมาก
• แต่ในของ NaCl ที่ใช้เป็น fining agent นอกจากนี้ยังเป็นกลุ่ม halogenide salts
(NaCl, NaBr, NaI, KCl, KBr, KI) ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบสาหรับส่วนผสม อาจจะถูกจากัดด้วย
ความสามารถในการละลายได้ของเกลือในการหลอมแก้วที่ได้
• อุณหภูมิของ fining จะขึ้นกับชนิดของแก้ว และจานวน fining agent ที่เติม
• สิ่งสำคัญ ในการใช้ NaCl เป็น fined ในแก้ว, การปล่อย Cl ที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม จากการหลอม
ที่อยู่ในรูปของ HCl-gas ซึ่งเป็นสาเหตุของปัญหาต่างๆ ตามา (การปล่อยแก๊สที่เพิ่มขึ้น, การกัดกร่อน
ต่อวัสดุทนไฟหรือวัสดุที่ใช้ทาแม่พิพม์)

46. ฟองแก๊สในแก้ว และจุดกำเนิดของฟองแก๊ส
• ในกรณีของระดับที่ยอมรับไม่ได้สูง สาเหตุเนื่องจากเกิดฟองแก๊สขนาดใหญ่ หรือจานวนของ bubbles/seed
ที่มากจนยอมรับไม่ได้ในแก้ว มันจึงเป็นสิ่งที่สาคัญเพื่อหาสาเหตุหรือจุดกาเนิดของปัญหาดังกล่าว
• ข้อมูลที่สาคัญคือ:
• ขนาดของฟองแก๊ส (size of bubbles),
• การกระจายตัว (distribution) / ตาแหน่งของฟองแก๊ส ในผลิตภัณฑ์,
• แรงดันของฟองแก๊สที่อยู่ภายใน และการแตกตัวของแก๊ส (gas composition),
• ระดับพื้นฐาน และชนิดของฟองแก๊สที่พบโดยทั่วไปในผลิตภัณฑ์
• บางครั้งฟองแก๊สจะเกิดการแตกตัว (บางครั้งเกิดหยดเล็กๆ ที่หนาแน่นในผลิตภัณฑ์) ซึ่งสามารถใช้กล้อง
จุลทรรศน์สังเกตได้
• ข้อมูลพื้นฐานทั้งหมดนี้เป็นการหาสาเหตุของปัญหาที่เกิดขึ้นและสามารถอธิบายและแก้ไขได้ (อาจเลือกการ
วิเคราะห์จานวนฟองแก๊สที่มีจานวนมากอย่างเดียวก็เพียงพอ)

47. Conclusions - 1/2
• ในการหลอมแก้วของอุตสาหกรรม ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมากมายอาจมาจากส่วนผสมของแก้วที่
หลอม (dehydration, solid-state reactions, formation of
primary molten phases, decompositions, dissolution of
sand grains เป็นต้น)
• การหลอมแก้ว เป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานสูง เราจึงต้องการลดจานวนพลังงานลง
• จลศาสตร์ของการหลอมแก้วเป็นการหาความสามารถในการหลอมของทราย ซึ่งต้องใช้
เวลานานในการหลอม
• ขนาดของอนุภาคที่เหมาะสม, รูปแบบของการหลอมเบื้องต้น, การถ่ายเทความร้อนที่เพิ่มขึ้น,
สิ่งเหล่านี้สามารถช่วยให้การหลอมแก้วเพิ่มขึ้นรวมถึงอัตราการหลอมของทรายด้วย

48. Conclusions - 2/2
• ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทั้งหมดในการหลอมแก้วจะนาไปสู่รูปแบบของแก้วที่มีฟองแก๊สจานวนมา
เกิดขึ้นในการหลอม ซึ่งจะต้องมีกระบวนการกาจัดฟองแก๊ส ซึ่งเราเรียกว่า กระบวนกำร
fining
• กระบวนการ fining สามารถแบ่งออกเป็น primary fining (การโตของฟองแก๊ส)
และ secondary fining (refining) (การกาจัดฟองแก๊สที่คงเหลือ)
• ประสิทธิภาพของแก้วที่ได้จะขึ้นกับชนิดของ fining agent ที่ใช้และความหนืดของแก้ว
ที่หลอมที่อุณหภูมิ fining
• การเลือก fining agent จะขึ้นกับความต้องการช่วงของ fining (และขึ้นกับชนิดของ
ผลิตภัณฑ์แก้ว)
• Redox ที่แสดงในสูตรช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับกระบวนการ fining, และจะต้อง
ควบคุมอย่างระมัดระวังเป็นพิเศษ

49. 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)

50. Home assignment
•Thank you for your attention
•Questions ?