בחירת הרכב הזכוכית חייבת לעמוד תחילה בדרישות האיכות של המוצר, להיות בעלת יציבות תרמית ויציבות כימית מספקת, לעמוד בדרישות תהליך הייצור, להיות קלה להמסה ולבירור, בעלת מעט פגמים, להשיג את הצבע והברק היפה הנדרשים מזכוכית לכלי שולחן. , וגם לשקול שימוש בחומרי גלם בעלות נמוכה תוך הפחתת זיהום.
הרכב זכוכית כלי שולחן
ניתן לחלק את הרכב זכוכית כלי האוכל למספר סוגים, כגון זכוכית רגילה של סודה-ליים, זכוכית קריסטל עופרת, זכוכית קריסטל ללא עופרת, זכוכית אטומה וזכוכית צבעונית.
הרכב זכוכית רגילה לכלי שולחן סודה-ליים
בשנת 2005, ועדת המומחים והוועדה הטכנית המייעצת של איגוד הזכוכית היומית של סין ניסחה תקן מאוחד למגוון ההרכבים של זכוכית כלי שולחן ביתיים, ראה טבלה 3-6.
טווח ההרכב הכימי בטבלה 3-6 ישים בעיקר לרכיבים של זכוכית כלי נתרן-סיד שנוצרת מכנית במהירות גבוהה על ידי ניפוח במכונה, לחיצה במכונה וכו', כגון כוסות מים חמים בכבישה במכונה. עם זאת, זה לא ישים לזכוכית כלים בעבודת יד שדורשת תכונות חומר "ארוכות", מכיוון שתכולת הסידן והמגנזיום גבוהה מדי, קצב ההתקשות מהיר, והצורה הידנית קשה לתפעול. על מנת להרחיב את תכונות החומר שלו, תכולת תחמוצת הסידן היא לרוב פחות מ-6%; חומרי הגלם של תחמוצת מגנזיום נוטים לתכולת ברזל גבוהה, ולכן הוא משמש לעתים רחוקות בזכוכית כלי עבודה. זכוכית הכלים בעבודת יד המיוצרת בשאנקי והביי היא בעיקר חומר זכוכית שקוף, המומס בכבשן בריכה. תכולת האשלגן והנתרן נמוכה יחסית ועומדת על כ-16%. כלי זכוכית בעבודת יד של צפון מזרח ידועים בזכוכית הצבעונית שלהם. זכוכית סודה-ליים שקופה צריכה להתאים לזכוכית הצבעונית. עם זאת, זכוכית צבעונית מומסת בעיקר בכבשן היתוך, שקשה להמיס אותו. בעיה זו נפתרת לרוב על ידי הגדלת תכולת האלקלי בהרכב הזכוכית, שהיא כ-18%. לכלי זכוכית סודה-ליים המשמשים להתאמת צבעים בבוסאן, שאנדונג, יש תכולת אשלגן ונתרן של כ-20%, שקל להמיס. רוב המוצרים הייחודיים שלה הם קישוטים, אשר לא קל להראות את החסרונות של יציבות תרמית ירודה הנגרמת על ידי אלקלי גבוה. כמובן שכאשר כבשן המיכל מחליף בהדרגה את כבשן ההיתוך, גם תכולת האלקלי בהרכב הזכוכית יורדת בהתאם לביקוש בשוק. ההרכב של כלי זכוכית שקופים מוצג בטבלה 3-7.
מספרים 1 ו-2 הם המרכיבים של כלי זכוכית ביתיים בעבודת יד. תכולת הברזל גבוהה משמעותית מזו של המספרים 3 עד 6. הדבר קשור לבחירת חומרי הגלם ובקרת התהליך, וגם משפיע ישירות על הלובן, השקיפות והמרקם הכללי של המוצר הסופי. המאפיינים הנפוצים של המספרים 3 עד 6 הם תכולת תחמוצת סיליקון נמוכה, תכולת תחמוצת סידן הממלאת תפקיד שטף בטמפרטורה גבוהה היא כ-7%, ותכולת תחמוצת אשלגן ונתרן מגיעה לכ-19%. טמפרטורות ההיתוך של כוסות עם מרכיבים אלו נמוכות מאלה של המספרים 1 ו-2. יחד עם זאת, תכולת תחמוצת האלומיניום גבוהה. ברור שניתן לשפר את היציבות הכימית של הזכוכית על ידי הגדלת תכולת תחמוצת האלומיניום. הטבלה 3-8 היא הנוסחה של כלי זכוכית שקופים המשמשים בייצור.
הרכב זכוכית צבעוני
נוסחת החומר 632 פותחה בהצלחה בפברואר 1963. בשנת 1984 הוצעה נוסחה משופרת להסרת אשלגן חנקתי ולומינול, שהם יקרים יותר. תחמוצת ארסן הוחלף במבהירים מרוכבים אחרים, ומרכיבים אחרים משתנים בהתאם לצרכים האמיתיים של כל מפעל. זכוכית צבעונית נגזרת על בסיס זה. הוספת כמות מסוימת של חומר צבע לרכיב הזכוכית השקופה יכולה להשיג את הצבע הנדרש.
צביעת זכוכית צבעונית מחולקת לצביעת יונים וצביעה קולואידית. זכוכית צבעונית בצבע יונים מציגה בעיקר תחמוצות מתכת מעבר דו ערכיות או תלת ערכיות ותחמוצות אדמה נדירות. התחמוצת של אלמנט מתכת מעבר בודד תואמת את חוק התוספת. Co2+ ו-NF+ יציבים בערכיות בזכוכית, בעוד שאלמנטים מתכת מעבר אחרים קיימים בערכיות שונות. בייצור בפועל, לעתים קרובות מערבבים כמה תחמוצות יסוד מתכת כדי להשיג את הצבע הנדרש. טבלה 3-9 מציגה את השפעת הצביעה של תחמוצות יסודות מתכת מעבר. הרכיבים הבסיסיים הם SiO2 72%, CaO 5.5%, ZnO 2.0%, Na2O 18.0%, ו-Al2Og 1.5%.
עבור כחול, השילוב של תחמוצת נחושת ותחמוצת יהלום יכול לחסל את הרכיב הירוק של הנחושת עצמה, בעוד שנחושת יכולה לחסל את הרכיב האדום של הקובלט. השילוב של השניים יכול לקבל גוון בין תכלת וציאן בהיר. בין תחמוצת נחושת לתחמוצת כרום, הגדלת כמות הכרום, הצבע הירוק המעורב מתפתח לגוון צהוב; לעומת זאת, בהגדלת כמות הנחושת, הצבע המעורב מתפתח לגוון כחול. השילוב של נחושת וכרום יכול לייצר את כל הגוונים מצהוב-ירוק ועד כחול-ירוק. כאשר משתמשים בתחמוצת מנגן ותחמוצת כרום יחד, כמות קטנה של כרום יכולה לקדם את צביעה של מנגן, אך עם עליית הכרום, הזכוכית תראה גוון אפור משמעותי, המראה שינוי מחום לשחור. השילוב של "פרומנגן" יכול לייצר צבע חום, אשר מושפע בשל ההשפעה ההדדית של מצבי ערכיות, מוסיפים עוד חומרי צבע, אך הצבע אינו עמוק. "צהוב סריום-טיטניום" הוא צבע ייחודי שניתן לבטא רק בשילוב קבוע. ניתן להשיג מעט אפור ניטרלי על ידי שיתוף קובלט, ניקל ונחושת, המשתנה בהתאם למינונים שונים.
התחמוצות של יסודות אדמה נדירים יציבים בצביעה, צבעם טהור ובעלי אפקט דו-צבעוני. יכולת הצביעה חלשה, וכאשר היא מגיעה לכמות מסוימת, היא תראה מצב רווי מסוים (טבלה 3-10). המרכיבים הבסיסיים הם SiO: 72%, CaO 5.5%, ZnO 2.0%. Na2O 18.0%, Al2O31.5%.
אלמנטים נדירים של אדמה הם טהורים ואלגנטיים, אך בשל מחירם הגבוה, הם משמשים בעיקר בכלי זכוכית ויצירות אמנות יוקרתיות. למרכיבים הבסיסיים יש השפעה מסוימת על התפתחות הצבע וכמות התוספת של חומר הצבע.
צביעה קולואידית כוללת בעיקר זהב, צהוב כסף, אדום נחושת ועוד צבעים, שאינם תואמים את חוק התוספת. זכוכית נצבעת על ידי הסלקטיביות של האור, והצבע תלוי במידה רבה בגודל חלקיקי המתכת המפוזרים בזכוכית. אם החלקיקים קטנים מדי, לא קל להראות, ואם החלקיקים גדולים מדי, קל להופיע הצבע. על מנת לקבל חלקיקי מתכת בפיזור אחיד עם גודל חלקיקים מתון, יש להוסיף לתכשיר כמה חומרי גלם מצמצמים, כגון תחמוצת סטן וסטאנו כלוריד, המנצלים בעיקר את ה"תכונות המתכתיות" של יוני פח כדי להפוך את החלקיקים הקולואידים לרמה גבוהה. מפוזרים בין גשרי המתכת של יוני פח ומעכבים צמיחה נוספת של חלקיקים קולואידים. בכוסות צבעוניות קולואידיות כמו אדום זהב ואדום נחושת, חומרים המכילים פח אלו ממלאים את התפקיד של "דבק מגן". לשינוי הרכב הזכוכית יש השפעה רבה על אפקט עיבוד הצבע. עבור זכוכית צבעונית קולואידית מפתחת צבע משנית, ה-SnOz וחומר הצבע המשמשים בזכוכית הצבעונית הם כדלקמן: זכוכית אדום זהב SnOAu=100'(1~4); זכוכית צהובה כסף SnO:1Ag=(5~10):1. זכוכית אינדיום, (1~2)1. לאחר שנאסרו באופן ברור תרכובות קדמיום וקדמיום, אדום נחושת יהפוך לכיוון היישום העיקרי.