Thủy Tinh Là Gì? Phân Loại Và ứng Dụng Của Thủy Tinh Trong đời Sống

Khi được hỏi thủy tinh là gì, chắc chắn bạn sẽ nghĩ ngay đến những chiếc bình thủy tinh, ly thủy tinh hay bát, đĩa, bóng đèn, thiết bị quang học hay vật dụng nghiên cứu khoa học. Vậy thủy tinh làm từ gì, chúng có cấu tạo như thế nào, tại sao lại được sử dụng phổ biến như vậy? Hãy cùng thủy tinh Hải Âu tìm hiểu rõ hơn nhé.

Mục chính bài viết

• 1. Thủy tinh là gì?
• 2. Tính chất của thủy tinh
  • 2.1 Tính vật lý của thủy tinh là gì?
  • 2.2 Tính hóa học của thủy tinh
  • 2.3 Tính chất chung của thủy tinh là gì?
• 3. Các loại thủy tinh
  • – Thủy tinh vô cơ
  • – Thủy tinh đơn nguyên tử
  • – Thủy tinh oxit
  • – Thủy tinh kim loại
  • – Thủy tinh khancon
  • – Gốm thủy tinh
  • – Thủy tinh hữu cơ
• 4. Quy trình sản xuất thủy tinh 
  • 4.1. Nguyên liệu sản xuất thủy tinh
  • 4.2. Quy trình sản xuất thuỷ tinh truyền thống
  • 4.3. Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh hiện đại
  • 4.4. Công nghệ sản xuất thuỷ tinh hiện đại hay truyền thống tốt hơn?
• 5. Ứng dụng của thủy tinh trong đời sống
  • 5.1 Làm ly, cốc thủy tinh
  • 5.1 Sử dụng các sản phẩm vật dụng hàng ngày.
  • 5.2 Thủy tinh được ứng dụng làm đèn trang trí
  • 5.3 Chai lọ sản xuất dược mỹ phẩm
  • 5.4 Bao bì và các sản phẩm công nghiệp
• 6. Tiêu chí đánh giá thuỷ tinh chất lượng 
  • 3.1. Độ trong suốt
  • 3.2. Độ dày

1. Thủy tinh là gì?

Thủy tinh được làm từ gì?

Thủy tinh hay còn được gọi là kính hoặc kiếng, tùy vào từng vùng miền. Thủy tinh là một thể dạng rắn đồng nhất. Có gốc là silicat, tuy nhiên tùy vào mục đích sản xuất mà người ta thường pha trộn thêm các tạp chất để đạt được thành phẩm mong muốn

2. Tính chất của thủy tinh

2.1 Tính vật lý của thủy tinh là gì?

Trong vật lý học, chất rắn vô định hình thường có nhiều điểm chung khi sản xuất. Phần lớn các nhà sản xuất thường áp dụng phương pháp hóa lỏng ở nhiệt độ cao. Tiếp đó sẽ làm lạnh đột ngột trong một khoảng thời gian rất ngắn để đông cứng theo hình thù mà nhà sản xuất muốn. Vì vậy, mà không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành. 

Tính chất của thủy tinh điều kiện thường là một chất trong suốt, tương đối cứng và rất trơ hóa học. Với bề mặt nhẵn và trơn nên việc sử dụng cần phải được đảm bảo cẩn thận. Vì do va chạm đôi khi quá mỏng sẽ dễ vỡ. Để giúp cho thủy tinh được bền hơn thì nhà sản xuất thường bổ sung thêm các chất khác vào trong quá trình nấu thủy tinh hoặc xử lý nhiệt. Đồng thời, khi va chạm và vỡ thành các miếng nhỏ sẽ có khả năng gây thương tích cao.

2.2 Tính hóa học của thủy tinh

Silicat hay còn gọi là điôxít silic là một thành phần hóa học của thạch anh. Với dạng đa tinh thể như cát, nhưng có cấu trúc vô cùng chắc chắn. Thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ bao nhiêu? Silicat có nhiệt độ nóng chảy khoảng 2000 độ C, tức là khoảng 3632 độ F. Chính vì vậy mà hai hợp chất này được bổ sung vào công thức khi nấu thủy tinh, nhằm mục đích giảm nhiệt độ nóng chảy xuống 1000 độ C. 

Bên cạnh đó, các chất thường được nhà sản xuất cho thêm vào khi nấu thủy tinh thường là cacbonat natri (Na2CO3) hay còn được gọi là sô đa. Cùng cacbonat kali (K2CO3) hay còn gọi là bồ tạt. Tuy vậy, khi cho lượng số đa vào thì sẽ làm cho thủy tinh bị tan trong nước. Do đó, để giải quyết vấn đề này, người ta thường tiếp tục cho thêm vôi sống (công thức hóa học là CaO- oxit canxi) để phục hồi tính không hòa tan của thủy tinh.

2.3 Tính chất chung của thủy tinh là gì?

Thủy tinh là gì? Là một chất rắn không màu, trong suốt, không gỉ và tương đối cứng nhưng lại dễ vỡ khi vận chuyển hoặc khi rơi từ độ cao thấp.

Thủy tinh không cháy, không hút ẩm và không bị axit ăn mòn, nhưng ngoại trừ axit Hidro Florua.

Thủy tinh có thể cho ánh sáng truyền qua một cách dễ dàng. Vì thế người ta thường sử dụng thủy tinh trong các đồ trang trí có thể cho ánh sáng truyền qua, như đèn soi, kính thủy tinh, đèn trang trí,…

Thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy nhất định, vậy nên bạn không thể xác định được nhiệt độ nóng chảy của nó với các loại thủy tinh khác nhau. Đồng thời, khi bổ sung các hợp chất như natri, soda hay bồ tạt sẽ làm hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh xuống mức thấp hơn rất nhiều.

Thủy tinh lung linh, có khả năng tán sắc ánh sáng hiệu quả, nên thường được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực trang trí, như bình, cốc và đèn thủy tinh,…

3. Các loại thủy tinh

– Thủy tinh vô cơ

Thủy tinh vô cơ là gì? Nó bao gồm các loại thủy tinh đơn nguyên tử, oxit, thủy tinh khancon, thủy tinh halogen, thủy tinh hỗn hợp và thủy tinh kim loại.

– Thủy tinh đơn nguyên tử

Đây là loại thủy tinh có chứa 3 loại nguyên tố hóa học thuộc nhóm 5, 6 trong bảng hệ thống tuần hoàn, đó là: S, Se, P. Để thu được thủy tinh người ta sẽ làm lạnh nhanh các chất nóng chảy này.

– Thủy tinh oxit

Thủy tinh oxit là một loại thủy tinh từ một loại oxit hoặc các oxit khác nhau. Để xác định lớp thủy tinh nào đó, bạn hãy chú ý đến lớp tạo thành thủy tinh: B2O3, SiO2, GeO2, TeO2,… Do vậy, ta có các lớp thủy tinh: Silicat, borat, germanat, telurit, aluminat,…

Thủy tinh oxit dẫn điện

– Thủy tinh kim loại

Hay còn được gọi là kim loại vô định hình. Đây là 1 hợp kim có cấu trúc vô trật tự của các khối cầu, có kích thước không giống nhau. Loại này không cứng giòn, độ bền cao, chịu được biến dạng dẻo, ít bị ăn mòn và có các đặc tính quý, nhất là khả năng dẫn điện.

– Thủy tinh khancon

Là các loại thủy tinh đi từ hợp chất của S, Se và Te.

Bên cạnh đó, các loại sunfit có khả năng tạo thủy tinh là GeS2, As2S3.

Các selenit có khả năng tạo thủy tinh là AS2Se3, GeSe, P2Se3.

– Gốm thủy tinh

Là chất tinh thể được điều chế từ vật liệu ban đầu là thủy tinh. Sở hữu cả đặc tính của thủy tinh và gốm. Điều chế bằng cách hóa nhiệt một số loại thủy tinh, khiến nó làm xuất hiện những hạt tinh thể trong toàn khối thủy tinh. 

– Thủy tinh hữu cơ

Thủy tinh hữu cơ plexiglas với kết cấu chắc đặc, không có trật tự của các khối cầu, do đó đã tạo nên tổng thể của cấu trúc thủy tinh kim loại.

Là một loại thủy tinh có nhiều ưu điểm nổi trội nên là lựa chọn hàng đầu của đa số khách hàng. Thứ nhất là thủy tinh kim loại có độ bền cao, bởi vì nó có tính dẻo chứ không cứng dòn. Thứ hai, là có độ bền tốt và sức chịu lực tốt, không xuất hiện các hiện tượng ăn mòn hay oxi hóa.

Thủy tinh hữu cơ có công thức hóa học là C(CH3)COOCH3. Đây là một loại nhựa tổng hợp thủy tinh. Đồng thời còn có cấu trúc vô định hình, tức là chứa các hợp chất phân tử hữu cơ không tuân theo bất kì sự bố trí sắp đặt nào.

4. Quy trình sản xuất thủy tinh 

Cùng với sự phát triển khoa học kĩ thuật  thì quy trình sản xuất thủy tinh hiện nay đã khác nhiều với quy sản xuất truyền thống ngày xưa.

4.1. Nguyên liệu sản xuất thủy tinh

Silicat có công thức hoá học là SiO2 hay Silic Dioxit. Chất này tồn tại trong các loại tinh thể, rẻ thì có các và đắt tiền thì có thạch anh. Silicat có nhiệt độ nóng chảy khá cao, vào khoảng 2.000 độ C, xấp xỉ 3.632 độ F. 

Do đó phải mất rất nhiều nhiệt lượng trong quá trình nấu chảy Silicat để sản xuất thuỷ tinh. Để giảm bớt nhiệt độ nóng chảy của Silicat, tiết kiệm nhiệt năng, người ta thường cho thêm chất xúc tác là Sô đa – Cacbonat Natri Na2CO3, hay Bồ tạt – Cacbonat Kali K2CO3. Khi đó, nhiệt độ để nấu chảy Silicat chỉ còn khoảng 1.000 độ C.

4.2. Quy trình sản xuất thuỷ tinh truyền thống

Trước khi được công nghiệp hoá và sản xuất hàng loạt, làm đồ thuỷ tinh là một ngành nghề truyền thống lâu năm. Quy trình làm thuỷ tinh thủ công đòi hỏi người thợ phải có sự tỉ mỉ và tay nghề giỏi. Bởi đây cũng là một nghề khá nguy hiểm vì phải làm việc ở môi trường nhiệt độ cao và nhiều mảnh vụn thuỷ tinh. 

Quy trình sản xuất thuỷ tinh truyền thống như sau: 

– Bước 1: Chọn lọc nguyên liệu chính để sản xuất thuỷ tinh – Cát trắng. Việc này cần có sự tỉ mỉ thì mới cho ra đời được các sản phẩm đạt độ bền và thẩm mỹ cao.

– Bước 2: Nấu thuỷ tinh trong lò khoảng 10 giờ ở nhiệt độ 2.000 độ C. Lò nấu thuỷ tinh thường được đun bằng than để tạo ra lượng nhiệt lớn và ổn định.

– Bước 3: Xoay ống thuỷ tinh và dùng nước làm nguội để có hình tròn đều. Người thợ thực hiện công đoạn này cần có sức khoẻ tốt để liên tục xoay ống thổi trong môi trường nhiệt độ cao.

– Bước 4: Tạo hình cho khối thuỷ tinh vừa xoay tròn. Ở bước này, người thợ cần sự khéo léo và gu thẩm mỹ tốt. 

– Bước 5: Sau khi sản phẩm đã xong thì kiểm tra lại và đóng gói để vận chuyển đi

4.3. Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh hiện đại

Khi nhu cầu thị trường tăng cao, cách sản xuất truyền thống gần như không thể đáp ứng được. Hơn nữa, chi phí và giá thành đồ thuỷ tinh thủ công khá cao. Do đó, những công đoạn sản xuất thủy tinh cũ kỹ dần bị thay thế bởi quy trình hiện đại, gồm các bước dưới đây:

– Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu sản xuất thủy tinh

Nguyên liệu thông thường để sản xuất thuỷ tinh là cát trắng. Ở công đoạn này, cát được sàng lọc kỹ để không lẫn bất kỳ tạp chất nào ảnh hưởng chất lượng thuỷ tinh làm ra. 

Không chỉ loại bỏ các chất bẩn lẫn trong cát, mà quá trình này cũng bao gồm loại bỏ kim loại khỏi cát. Thuỷ tinh làm ra sẽ bị lẫn màu xanh lục nếu trong cát còn lẫn sắt. 

– Bước 2: Bổ sung chất phụ gia

Vẫn là cát trắng với nguyên liệu sản xuất thủy tinh chính là Silicat để sản xuất thuỷ tinh. Nhưng để giảm nhiệt độ nóng chảy của Silicat xuống, người ta cho thêm các chất xúc tác như Natri Oxit Na2O, Canxi Oxit CaO, Dolomit MgO và Fenspat Al2O3. 

Nhiệt độ cần để nung chảy Silicat lúc này từ 2.000 độ C chỉ còn 1.000 hoặc 1.500 độ C. Từ đó tiết kiệm được nhiên liệu đáng kể. 

Ngoài ra, để tạo thuỷ tinh màu, một số Oxit kim loại cũng được trộn vào trong hỗn hợp trên trong quy trình sản xuất thủy tinh. Để có màu xanh lục sẽ thêm Oxit sắt hoặc đồng, còn nếu muốn có sắc vàng sẽ thêm lưu huỳnh,…

– Bước 3: Nấu chảy

Hỗn hợp trên sẽ được đưa vào nồi chịu nhiệt để nấu ở nhiệt độ 1.000 – 1.500 độ C. Đây là công đoạn rất quan trọng, vì nếu không đạt được độ nóng chảy nhất định thì thuỷ tinh không đủ mềm dẻo để tạo hình.

– Bước 4: Công đoạn tạo hình

Hỗn hợp thuỷ tinh nóng chảy sẽ được đổ vào khuôn làm bằng vật liệu chịu nhiệt cao. Sau đó chờ cho thuỷ tinh nguội rồi sang bước tiếp theo. 

Một cách khác để tạo hình thuỷ tinh là gắn khối thuỷ tinh nóng chảy vào một đầu của ống rỗng, sau đó người thợ sẽ vừa xoay vừa thổi hơi vào ống để tạo hình.

– Bước 5: Kiểm tra chất lượng

Ở cuối quy trình sản xuất thủy tinh, sản phẩm được làm nguội và kiểm tra lại xem có bị nứt hay không, cũng như độ dày mỏng có đều không. Từ đó người thợ sẽ điều chỉnh hoặc loại bỏ những sản phẩm không thể sửa được. 

4.4. Công nghệ sản xuất thuỷ tinh hiện đại hay truyền thống tốt hơn?

Thuỷ tinh làm thủ công bằng tay được người nghệ nhân làm tỉ mỉ hơn rất nhiều so với máy móc. Do đó, những chiếc ly hay đồ thuỷ tinh làm thủ công thường có chất lượng tốt hơn và giá thành cũng đắt hơn. Đồ thuỷ tinh thủ công thường được dùng để trang trí trong những kiến trúc xa hoa, lộng lẫy hoặc nhà sưu tầm cá nhân mua về để trưng bày. 

Tuy nhiên, quy trình sản xuất thủy tinh hiện nay cũng đã có rất nhiều cải tiến và đuổi kịp với chất lượng sản phẩm được làm thủ công. Do đó, nếu chỉ sử dụng thông thường, bạn có thể mua các sản phẩm sản xuất bằng máy để có giá thấp hơn và chất lượng cũng rất tốt. 

5. Ứng dụng của thủy tinh trong đời sống

5.1 Làm ly, cốc thủy tinh

Những chiếc ly uống nước, ly uống cafe, sinh tốt, nước ép, rượu… chắc hẳn đã không còn quá xa lạ với chúng ta nữa. Nhờ đặc tính an toàn và thân thiện với môi trường nên những mẫu ly này đã len lỏi trong đời sống, nhà nhà người người đều sử dụng.

Với dung tích đa dạng, mẫu mã phong phú, rất nhiều loại ly ra đời, đáp ứng nhu cầu khác nhau của người tiêu dùng. Chẳng hạn như ly uống bia độc đáo thưởng thức bia đúng vị, các loại ly trong nhà hàng, khách sạn thật sự có vai trò rất quan trọng hay khi kinh doanh quán cafe, không thể thiếu những mẫu ly cafe đẹp….

5.1 Sử dụng các sản phẩm vật dụng hàng ngày.

Trong cuộc sống hàng ngày, thật không khó để chúng ta bắt gặp các sản phẩm được làm từ thủy tinh. Từ những chiếc chén chiếc bát, bình cá, cửa kính, bóng đèn, … Gần như đi đâu chúng ta cũng có thể thấy các sản phẩm làm từ vật liệu này.

5.2 Thủy tinh được ứng dụng làm đèn trang trí

Ứng dụng của thủy tinh làm đèn

Trong lĩnh vực thiết kế nội thất thủy tinh hay được sử dụng làm đèn trang trí. Nhờ vào đặc tính truyền ánh sáng dễ dàng, cùng với đó là độ tán sắc ánh sáng hiệu quả với nhiều màu sắc. Trên thực tế, thì các quán cà phê, nhà hàng hiện giờ đều sử dụng những chiếc đèn bằng thủy tinh để giúp căn phòng trở nên lung linh, huyền ảo. Nhiều nơi còn tận dụng những chai lọ thủy tinh đã qua sử dụng cắt ra để trang trí vừa đẹp vừa tinh tế lại tiết kiệm nhiều chi phí.

5.3 Chai lọ sản xuất dược mỹ phẩm

Đây là một sản phẩm mang trong mình một giá trị riêng độc đáo riêng, giúp nâng tầm giá trị sản phẩm một cách sang trọng và tinh tế. Chính vì thế, mà các hãng sản xuất chai lọ, hũ đựng mỹ phẩm, nước hoa luôn đặt thủy tinh là lựa chọn hàng đầu. 

Hơn hết, thủy tinh không gây ra các phản ứng hóa học hay bị xúc tác dưới điều kiện môi trường. Do đó, việc bảo quản sản phẩm bên trong sẽ được tốt và hiệu quả hơn. 

5.4 Bao bì và các sản phẩm công nghiệp

Bên cạnh những công dụng trên, thì thủy tinh cũng được rất nhiều doanh nghiệp lựa chọn để làm bao bì kinh doanh sản xuất. Trong đó, các sản phẩm bao bì đựng thực phẩm, sản phẩm, và các vật dụng thủy tinh đã tạo nên một thị trường đa dạng.

Ngoài ra, thủy tinh cũng góp mặt rất nhiều trong một số dây truyền hiện đại. Qua đó, ta có thể thấy rằng đây là một nguyên liệu không thể thiếu trong ngành công nghiệp và đời sống.

6. Tiêu chí đánh giá thuỷ tinh chất lượng 

Chắc hẳn điều bạn quan tâm nhất chính là chất lượng ly thuỷ tinh hay bình thuỷ tinh mình dự định mua. Dưới đây là một số tiêu chí giúp bạn nhận biết đồ thuỷ tinh có chất lượng hay không:

3.1. Độ trong suốt

Yếu tố hàng đầu để đánh giá chất lượng thuỷ tinh là sự trong suốt. Đặc biệt là ở các các loại ly trong nhà hàng phục vụ rượu, người ta rất quan tâm đến độ trong suốt của ly thuỷ tinh. 

Ly rượu nếu làm từ pha lê hoặc thuỷ tinh chất lượng sẽ có độ sáng và trong hơn rất nhiều so với thuỷ tinh làm chai lọ thông thường. Một cách khác là âm thanh khi dùng móng tay gõ vào. Âm thanh do thuỷ tinh chất lượng tạo ra trong veo và ngân vang giống như tiếng chuông vậy. 

3.2. Độ dày

Đồ thuỷ tinh tốt không phải cứ dày là chất lượng. Thuỷ tinh tốt thì không cần quá dày mà vẫn chịu được nhiệt độ cao. 

Trên đây là toàn bộ thông tin về thủy tinh là gì? Nhiệt độ nóng chảy là bao nhiêu? Và ứng dụng trong đời sống là gì?. Hy vọng qua bài viết bao quát mọi thứ về thủy tinh của Ly Hải Âu, bạn sẽ có thêm thông tin về cũng như hiểu tổng quát về chất liệu này.