Thủy tinh là gì? Tính chất và ứng dụng của thủy tinh

Thuỷ tinh vốn quen thuộc. Thế nhưng, thuỷ tinh là gì, tính chất, đặc điểm và công dụng như thế nào thì không phải ai cũng biết. Cùng theo dõi ngay để sử dụng đồ thuỷ tinh hợp lí và đúng cách nhất nhé! Thuỷ tinh đã và đang trở thành một vật liệu không thể thiếu trong hoạt động xây dựng cũng như đời sống của con người. Nó có nhiều ưu điểm nổi trội về tính an toàn và thẩm mỹ mà các loại vật liệu khác không có được. Sử dụng đồ gia dụng bằng thuỷ tinh là một cách làm cho cuộc sống của bạn gần gũi hơn với môi trường.

I. Thủy tinh là gì? Nguồn gốc & tính chất đặc trưng

Rất dễ để tìm thấy những vật được sản xuất từ thuỷ tinh ở xung quanh chúng ta, ví dụ như ly uống nước, chai lọ mỹ phẩm, bình hoa, kính cửa sổ… Vậy bạn có bao giờ băn khoăn tự hỏi thuỷ tinh là gì và chúng có từ đâu ra không?

1. Khái niệm

Thuỷ tinh là gì? Thuỷ tinh thực chất là một tên gọi tắt của một loại chất rắn vô định hình đồng nhất. Đặc biệt khi đốt sôi sẽ tạo ra nhiều hình dạng khác nhau. Nó cũng được viết từ kính có gốc silicat và công thức hoá học của thuỷ tinh là SiO2.

2. Đặc điểm và tính chất cơ bản

Tính chất của thuỷ tinh là gì thì không được nhiều người biết đến. Ngay cả nhiều bạn học sinh chuyên hoá bây giờ cũng khó trả lời chính xác. Vậy thuỷ tỉnh có đặc điểm và tính chất cơ bản ra sao?

– Là chất rắn không màu, trong suốt, không ăn mòn theo thời gian.

– Tính chất cứng hơn so với kim loại tuy nhiên ly thuỷ tinh bị biến dạng khi cọ xát nhiều.

– Điện trở suất cao khiến thuỷ tinh không dẫn điện, có khả năng chịu nhiệt bền

– Không cháy, độ giữ ẩm tương đối cao, không bị ăn mòn với những loại axit nặng khác (trừ axit hydro florua) .

– Trong suốt, thuận tiện cho ánh sáng đi qua lại. Tuy vậy, tuỳ thuộc vào tỉ lệ giữa thuỷ tinh với các tạp chất hoà trộn trong quá trình sản xuất nên khả năng truyền tải ánh sáng sẽ khác nhau.

– Thuỷ tinh không có nhiệt độ nóng chảy cố định. Theo truyền thống, silicat là nguyên liệu chính cho sản phẩm thuỷ tinh có nhiệt độ nóng chảy cao đến 2000 độ C. Người ta sẽ sử dụng nhiều chất hoá học để đưa nhiệt độ nóng chảy chỉ còn khoảng 1000 độ C.

3. Nguồn gốc và lịch sử phát triển

Mặc dù vật dụng thuỷ tinh ngày nay đã trở nên phổ biến trong đời sống của con người. Thế nhưng có thể bạn sẽ bất ngờ vì chúng đã tồn tại khá lâu kể từ thời đồ đá với tên gọi là các loại đá vỏ chai và được người nguyên thuỷ dùng để chế tạo những con dao cực sắc.

Việc sử dụng thuỷ tinh lần đầu tiên được ghi nhận là vào khoảng năm 2000 TCN (trước công nguyên) ở Ai Cập. Lúc này, thuỷ tinh được dùng làm men màu trong đồ gốm cùng nhiều mặt hàng khác. Tới thế kỉ I, TCN thì kỹ thuật làm thuỷ tinh mới phát triển. Thời kỳ đế chế La Mã đã có khá nhiều loại hình thuỷ tinh được làm ra, tuy nhiên phần lớn là chai lọ và bình. Trong thiên niên kỉ sau, chế tạo thuỷ tinh được sử dụng phổ biến với phương pháp cải tiến hơn nữa.

Vào giữa năm 30 TCN và năm 395 SCN (sau công nguyên) , những người thợ thuỷ tinh Siri phát minh ra loại ống thổi mới giúp cho việc chế tạo được nhiều sản phẩm thuỷ tinh có hình dáng, độ dày khác nhau. Tiếp theo đó là sự phát triển của khuôn hai nửa, cho phép đúc và sản xuất ra hàng loạt đồ vật thuỷ tinh tương tự nhau. Hai phát minh trên đã giúp các sản phẩm bằng thuỷ tinh lần đầu có giá phù hợp túi tiền của người dân thông thường. Phải tới những năm 1670 thì nghề thuỷ tinh được biết đến rộng rãi hơn nữa ở Đức, phía bắc Bôhêmia và Anh – nơi George Ravenscoft đã sáng chế ra kính chì. Cũng trong khoảng thời gian này, những người thợ Pháp đã sản xuất kính tấm theo phương pháp mặt trụ. 

Năm 1773, công ty kính tấm của Anh ra đời chính thức trở thành trung tâm kính cửa sổ chất lượng cao nhất thế giới. Đây là mốc đánh dầu lần đầu tiên, cửa sổ kính có giá phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân. Ngày nay ngành chế tạo thuỷ tinh phát triển nhanh chóng với các công nghệ sản xuất hiện đại hơn. Các sản phẩm bằng thuỷ tinh cũng có sự đa dạng trong mẫu mã & hình thức, được người tiêu dùng đón nhận nồng nhiệt vì tính an toàn và thẩm mỹ. 

II. Thủy tinh được sản xuất như thế nào?

Như vậy, có thể thấy rằng quá trình có được thuỷ tinh, và từ thuỷ tinh đến những sản phẩm mà bạn đang sử dụng trong đời sống là một chặng đường khá dài. Vậy quá trình tạo nên thuỷ tinh có đơn giản không? Thực tế, quá trình sản xuất thuỷ tinh không hề đơn giản. Quy trình này cần phải tiến hành bởi những người thợ chuyên môn cao và đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về tính an toàn vệ sinh theo 7 bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu

Để làm thuỷ tinh, nguyên liệu chính cần có là cát thạch anh (còn gọi là silicat) . Nguyên liệu phải đáp ứng đầy đủ tiêu chí tinh khiết và không có sắt, kim loại, chì hoặc bất kỳ chất nào khác. Điều này quyết định đến độ trong suốt của sản phẩm đầu ra. Trong trường hợp có lẫn sắt trong cát thì thành phẩm thuỷ tinh tạo ra sẽ có màu xanh lục. Nếu muốn khắc phục tình trạng này thì người ta phải thêm Mangan đioxit vào trong cát nhằm điều chỉnh hiệu ứng màu trên thuỷ tinh.

Bước 2: Thêm chất phụ gia cần thiết

Để từ cát làm được thành thuỷ tinh, nhà sản xuất sẽ bổ sung các chất phụ gia mới, tiêu biểu là Natri Cacbonat (NANCO 3) và Canxi Oxit (CaO) hoặc vôi sống. Mỗi chất này sẽ có từng công dụng riêng biệt, điển hình là:

– Natri cacbonat (NANCO 3) giúp hạ thấp nhiệt độ nóng chảy đến mức thích hợp.

– Canxi Oxit (CaO) hoặc vôi sống có tác dụng làm thuỷ tinh không bị ngấm nước.

Bên cạnh đó, tuỳ theo mục đích sử dụng mà thợ sản xuất sẽ thêm một số chất hoá học mới nhằm tạo nên các tính năng cần thiết trên sản phẩm. Ví dụ như thêm oxit để tăng độ bóng và mềm mại cho những sản phẩm thuỷ tinh trang trí như bình hoa, lọ hoa. ..

Bước 3: Nung chảy hỗn hợp

Tiếp theo, cho hỗn hợp trên vào nồi đã nung chảy. Lưu ý, nồi này phải là kim loại hoặc là thùng kín có khả năng chịu nhiệt trên 1000 độ C bởi nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh khá cao. Tiếp tục nấu chảy hỗn hợp trên với mức nhiệt 1500 độ C (đối với cát có chứa NANCO 3) và ở mức 2300 độ C (đối với cát không có phụ gia) . Trong công đoạn này cần được chú ý nhất vì phải loại bỏ những bọt tăm (bong bóng) trong hỗn hợp thuỷ tinh.

Bước 4: Tạo độ đặc cho thủy tinh

Những người thợ sẽ loại bỏ bọt trong hỗn hợp, trộn lại rồi cho vào một số chất phụ gia khác như Natri Sunfat, Antimon oxit. .. Mục đích chủ yếu của công đoạn này là để tăng độ đặc sánh cho thuỷ tinh.

Bước 5: Tạo hình cho thủy tinh

Khi thuỷ tinh đã nóng chảy, nhà sản xuất cắt lại để có được trọng lượng phù hợp và dễ dàng tạo hình theo ý muốn. Thông thường, thợ chế tác thuỷ tinh sẽ sử dụng 3 cách tạo hình cơ bản sau: 

 – Sử dụng khuôn có sẵn, đổ thuỷ tinh nóng chảy vào rồi làm lạnh. Đây là phương pháp tạo hình đã được người Ai Cập áp dụng ngay từ đầu và là cách chế tạo thấu kính ngày nay. 

 – Sử dụng phương pháp này là rót thuỷ tinh nóng chảy cho vào một đầu ống rỗng, người thợ vừa quay vừa thổi hơi vào ống để tạo hình. 

 – Rót thuỷ tinh vào bình đựng thiếc tan chảy được nén bởi khí nitơ để tạo hình và đánh bóng. Đây là cách sản xuất tấm kính có trước năm 1950. 

Bước 6: Làm nguội thủy tinh

Sau khi tạo hình sản phẩm, thuỷ tinh sẽ được mang đi làm nguội trước khi bắt đầu các khâu khác. 

Bước 7: Hoàn thiện, kiểm tra và đóng gói

Thuỷ tinh sau khi làm lạnh sẽ được đem đi đun sôi lần nữa nhằm loại trừ những điểm tụ có thể xuất hiện từ khâu làm nguội để tăng độ cứng lên cho thành phẩm. Cuối cùng, sau khi hoàn thành, các sản phẩm thuỷ tinh sẽ được đem đi thử nghiệm chất lượng về kích thước, độ bền, độ cứng. .. Đảm bảo thành phẩm đạt yêu cầu trước khi xuất xưởng và chuyển tới tay khách hàng. Đối với sản phẩm khuyết tật sẽ được gia công và sản xuất lại từ đầu. 

III.Thủy tinh có những loại cơ bản nào?

Dựa trên cấu tạo, thành phần và đặc tính của thuỷ tinh mà người ta chia thuỷ tinh ra làm các loại sau đây:

1. Thủy tinh thông thường

Đây là loại thuỷ tinh được dùng nhiều trong đời sống, là chất liệu chủ yếu để chế tạo nên các sản phẩm phục vụ sinh hoạt của con người như chén, bát, cốc, ly. .. Đặc điểm của loại chất liệu này là không có mùi và dễ dàng chùi rửa. Tuy nhiên, chúng không có khả năng cách nhiệt nên chỉ dùng để đi lại, sinh hoạt chứ không sử dụng trong việc đun nấu. 

2. Thủy tinh cường lực

So với thuỷ tinh thông thường thì thuỷ tinh cường lực có độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt đạt mức trung bình. Quy trình sản xuất của thuỷ tinh cường lực giống với thuỷ tinh bình thường, nhưng thêm bước đun sôi ở 630 độ C và làm lạnh từ từ tạo thành thuỷ tinh cường lực. 

3. Thủy tinh chịu nhiệt

Thuỷ tinh chịu nhiệt được đun nóng ở 1000 độ C và làm lạnh một cách từ từ cùng với nguyên liệu chịu nhiệt có tên là Borosilicate. Loại thuỷ tinh này có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao lên đến 400 độ C. Bên cạnh đó, sự biến đối nhiệt độ đột ngột từ nóng sang nguội hoặc từ lạnh sang ấm (gọi là sốc nhiệt) cũng không gây hại gì cho sản phẩm làm từ loại thuỷ tinh này. 

IV. Công dụng của thủy tinh là gì trong cuộc sống?

Sở hữu các tính chất vượt trội mà vật liệu thuỷ tinh được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực đời sống hiện nay. Bạn có thể bắt gặp các đồ dùng thuỷ tinh này trong chính gia đình mình hay ở những nơi làm việc, học tập. Cụ thể như sau: 

 + Trong lĩnh vực y tế: Sản xuất và chế tạo các loại ống nghiệm, mặt kính hiển vi, máy kiểm mẫu, các linh kiện thuỷ tinh.

 + Trong lĩnh vực trang trí nội thất: Với khả năng truyền dẫn ánh sáng mạnh, trong suốt nên người ta dùng thuỷ tinh để chế tạo các loại đèn chùm, đèn treo tường, đèn ngủ. .. làm căn phòng trở nên sang trọng, cao cấp. 

 + Trong công nghiệp thực phẩm: Thuỷ tinh thường trơ, có khả năng kháng lại sự ăn mòn của hóa chất, và cũng có thể chịu được tác động của nước nên được sử dụng để chế tạo nhiều loại hộp đựng thực phẩm, chén cơm, chai lọ, ly thuỷ tinh uống nước, uống rượu, trà cà phê, … 

 + Trong lĩnh vực mỹ phẩm: Sản xuất những chai lọ chứa mỹ phẩm như nước hoa, kem dưỡng da, toner. .. Các chai lọ sản xuất bằng thuỷ tinh cho khả năng bảo quản tối ưu mà vẫn đáp ứng tính thẩm mỹ và nâng tầm giá trị cho mỹ phẩm chứa bên trong. 

 + Trong lĩnh vực đời sống khác: Thuỷ tinh sử dụng làm chén bát, tô, linh kiện điện tử, kính cửa sổ, đèn điện. .. cùng với nhiều sản phẩm khác nữa. 

V. Ưu nhược điểm của các sản phẩm từ thủy tinh

Có thể thấy vật liệu thuỷ tinh được dùng để chế tạo nên khá nhiều sản phẩm hữu ích trong cuộc sống. Và các đồ bằng thuỷ tinh thường được người tiêu dùng ưu tiên chọn lựa so với những chất liệu khác như nhôm, inox. .. Bởi chúng sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội như: 

 Ưu điểm: 

 – Chịu được nhiệt độ cao và chống sốc nhiệt cực tốt, sử dụng được trong lò vi sóng mà không sợ bị hỏng. 

 – Không chứa hoá chất độc hại, không có mùi và an toàn với sức khoẻ người sử dụng. 

 – Dễ dàng tái sử dụng nhiều lần với độ bền và tuổi thọ cao. 

 – Các sản phẩm thuỷ tinh thường dễ vệ sinh và làm sạch, ngay cả với loại cốc không có vết bẩn nào. 

 – Bề mặt trong suốt, láng mịn trông rất đẹp mắt và sang trọng khi sử dụng. 

 Nhược điểm: 

 – Những đồ thuỷ tinh có thể bị vỡ khi rơi hay va đập mạnh trong quá trình vận chuyển. 

 thuỷ tinh dễ vỡ 

 – Trọng lượng nặng hơn đồ inox, nhựa và rất bất tiện khi vận chuyển đi nơi khác. 

 – Giá thành một số hàng hoá sản xuất từ thuỷ tinh đang ở mức rất cao.

 Tuy nhiên, những nhược điểm này của đồ thuỷ tinh hoàn toàn có thể khắc phục được nếu như bạn lựa chọn sản phẩm của các thương hiệu sản xuất uy tín và có nguồn gốc rõ ràng để được bảo đảm về chất lượng. Nếu bạn không biết lựa chọn thương hiệu thuỷ tinh nào uy tín thì cùng theo dõi tiếp nhé! 

Những câu hỏi hay gặp:

1. Thuỷ tinh loại nào thì độc hại? 

Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng thuỷ tinh tráng men có thể nhiễm chì và cadmium. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Plymouth đã thực hiện 197 cuộc thí nghiệm trên 72 sản phẩm thuỷ tinh mới và cũ, bao gồm ly, chén, và bình thuỷ tinh.

2. Thành phần chính của thuỷ tinh là gì? Các thành phần được trộn theo tỉ lệ như thế nào? 

  •  Khoảng 60 phần cát = 24% 
  •  Khoảng 180 phần kali cacbonat = 74% 
  •  Khoảng 5 phần vôi = 2% 

Để thuỷ tinh có màu và những đặc tính tương tự, người ta sử dụng một số hợp chất hoá học, đồng và đất hiếm.

3. Thuỷ tinh màu được sản xuất bằng? 

 Thuỷ tinh có màu trong suốt có thể được làm bằng cách thêm chất tạo màu, lớp phủ màu trước hay in chìm dưới nước.

4. Nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh là bao nhiêu? 

Tuỳ thuộc vào chất lượng thuỷ tinh và thành phần của nó, nhiệt độ nóng chảy dao động trong khoảng từ 1000 ° C đến 1600 ° C  

Trên đây là những thông tin để bạn biết chính xác thuỷ tinh là gì cũng như một số tính năng, tác dụng của chúng. Từ đó sẽ đưa đến quyết định cuối cùng có tiếp tục dùng những sản phẩm bằng chất liệu này hay không. Nếu có bất kì vấn đề nào bạn muốn hỏi, hãy liên hệ ngay với chúng tôi nhé! 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *