แก้ว คือ วัสดุที่มีโครงสร้างอสัณฐาน (Amorphous) หรือมีโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบและไม่แน่นอน มีการจัดเรียงตัวของอะตอมเป็นไปอย่างไร้ระเบียบ (รูปที่ 1 ก) เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีโครงสร้างผลึกที่แน่นอน (Crystalline solid) ที่มีการจัดเรียงตัวของอะตอมอย่างเป็นระเบียบและมีระยะห่างระหว่างอะตอมและมุมระหว่างอะตอมอย่างสม่ำเสมอ (รูปที่ 1 ข)
รูปที่ 1 ลักษณะโครงข่าย SiO2 ก) อสัณฐาน (Amorphous) ข) ผลึก (Crystalline)
ที่มา http://www.nenbest.com/cryonics/lessons.html
ภาชนะแก้วบรรจุยาทำจากแก้ว 2 ประเภท คือ แก้ว บอโรซิลิเกตและแก้วโซดาไลม์ สามารถแบ่งประเภทของภาชนะแก้วบรรจุยา 3 ประเภท ตามมาตรฐาน United States Pharmacopeia (USP) คือ แก้วประเภท I II III แต่ละประเภทเหมาะสำหรับยาแต่ละชนิด ดังนี้
แก้วประเภท I หมายถึง แก้วบอโรซิลิเกต (borosilicate) ใช้สำหรับบรรจุยาฉีดทุกชนิดไม่ว่ามีค่า pH เป็นกรด กลาง และ เป็นด่าง มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (thermal shock) ได้ดี สามารถฆ่าเชื้อโรคได้ทั้งก่อนและหลังบรรจุยา
แก้วประเภท II หมายถึง แก้วโซดาไลม์หรือแก้วโซดาไลม์ซิลิกาที่ผ่านกรรมวิธีดีแอลคาไลน์ที่ผิวอย่างเหมาะสม โดยทั่วไปใช้ทำภาชนะบรรจุยาฉีดที่มีความเป็นกรดหรือเป็นกลาง แต่อาจใช้ทำภาชนะบรรจุยาฉีดที่มีความ เป็นด่างได้ ถ้าทดสอบแล้วมีความคงตัวเหมาะสม
แก้วประเภท III หมายถึง แก้วโซดาไลม์หรือแก้วโซดาไลม์ซิลิกา ซึ่งโดยทั่วไปไม่ใช้ทำภาชนะบรรจุยาฉีดที่ไม่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย (non-aqueous preparation) และยาฉีดที่เป็นผง (powder)ยกเว้น ทดสอบแล้วมีความคงตัวเหมาะสม เหมาะสำหรับบรรจุยาฉีด สามารถใช้กับยาที่ไม่ใช้สำหรับฉีด
ประเภทของภาชนะแก้วบรรจุยา แบ่งออกได้เป็น ดังนี
1. หลอดยาฉีด (Glass Ampoules for Injectable)
เป็นบรรจุภัณฑ์ที่ใช้สำหรับยาฉีดปริมาตรน้อย ผลิตขึ้นจากหลอดแก้วชนิด 1 ที่ทำขึ้นเป็นพิเศษจากทรายควอทซ์ (quartz sand) ส่วนใหญ่ใช้กับยาฉีดปริมาตรไม่เกิน 20 มิลลิลิตร
2. กระบอกฉีดยาที่บรรจุยาพร้อมฉีด (Prefillable Syringes)
เป็นกระบอกฉีดยาที่ผลิตขึ้นพิเศษเพื่อบรรจุยา พร้อมสำหรับฉีด มีทั้งชนิดที่ผลิตจากแก้ว (made of glass) และผลิต จากพอลิเมอร์ (made of Cyclic Olefin Copolymer) ส่วนใหญ่จะมีเข็มฉีดยาติดมาในตำแหน่งที่พร้อมสำหรับฉี
3. หลอดแก้วคาร์ทริดจ์สำหรับบรรจุยาฉีด (Glass Cartridges for Injectables)
เป็นหลอดแก้วบรรจุยาฉีดที่ผลิตขึ้นจากหลอดแก้ว ชนิด 1 เช่นเดียวกับ ampoule ใช้สำหรับบรรจุยาบางชนิด เช่น ยาชาเฉพาะที่ สำหรับงานทันตกรรม อินซูลิน (insulin) สำหรับฉีด โดยลักษณะเฉพาะของหลอดบรรจุยาฉีด ชนิดนี้ คือ ก้นหลอดปิดด้วย rubber plunger เมื่อบรรจุยาเรียบร้อยแล้วจะปิดปากหลอด ด้วยแผ่นยางและฝาครอบอลูมิเนียม
4. ขวดแก้วสำหรับบรรจุยาฉีดปริมาตรน้อย
- ขวดยาฉีดที่ผลิตจากเบ้าหลอม (Injection vials made of moulded glass) โดยทำการหลอมวัตถุดิบส่วนผสม ของขวดแก้วในเตาหลอม (furnace) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1500 °C จากนั้นปล่อยให้ขวดแก้วที่หลอมเหลวเข้าสู่เบ้าแม่พิมพ์ (mould) แล้วอัดด้วยความดันขึ้นรูป (forming) เป็นขวด vial กระบวนการนี้สามารถผลิตขวดยาฉีดได้ จากแก้วประเภท 1 (แก้วบอโรซิลิเกต) ประเภท 2 (แก้วโซดาไลม์ที่ผ่านการปรับผิวลดความเป็นด่าง) และแก้วประเภท 3 (แก้ว โซดาไลม์ทั่วไป)
- ขวดยาฉีดที่ผลิตจากหลอดแก้วหรือแท่งแก้ว (Injection vials made of glass tubing) เป็นขวดยาฉีดที่ผลิตโดยการขึ้นรูป (forming) จากหลอดแก้วที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษจากทรายควอทซ์ (quartz sand) เช่นเดียวกับหลอดยาฉีด เครื่องจักรที่ผลิตขวดชนิดนี้จะใช้เปลวไฟความร้อนสูงปรับเปลี่ยนรูปร่างของหลอดแก้วจนได้เป็นขวด ขวดยาฉีดชนิดนี้จะผลิตจากแก้วประเภท 1 ที่ทนความร้อนได้เท่านั้น เนื่องจากผนังของขวดชนิดนี้บางกว่าขวดที่ผลิตจากเบ้า ทำให้สามารถกระจายอุณหภูมิได้ดี จึงเหมาะสมสำหรับบรรจุยาฉีดที่ผลิตด้วยวิธีทำแห้งแบบเยือกแข็ง (lyophilized drug)
5. ขวดแก้วสำหรับบรรจุยาฉีดปริมาตรมาก (Infusion Glass Bottles)
ขวดแก้วสำหรับบรรจุยาฉีดที่มีปริมาตรมากนั้นมีขนาดตั้งแต่ 50 - 1000 มิลลิลิตร ผลิตเฉพาะแก้วชนิด 1 และชนิด 2 เท่านั้น
วัตถุดิบ
กระบวนการผลิต
ผลิตภัณฑ์
การแปรรูปผลิตภัณฑ์
คำแนะนำในการเลือกซื้อ/วิธีใช้/วิธีกำจัด
แนวโน้มของผลิตภัณฑ์ในอนาคต
ผู้มีบทบาทหน้าที่ใน Value Chain
ข้อเสนอแนะอื่นๆ
คณะผู้จัดทำ
2.1 วัตถุดิบแก้ว (Glass raw materials)
2.1.1 ตัวโครงร่างตาข่ายแก้ว (Glass former) คือ แก้วจะต้องมีสารประกอบที่ทำหน้าที่เป็นโครงร่างตาข่ายแก้วเสมอ ซึ่งจะมี 1 ชนิด หรือมากกว่าก็ได้ โดยชื่อเรียกระบบแก้วมักเรียกตามชนิดของตัวโครงร่างตาข่าย ระบบที่มีโครงร่างตาข่าย 1 ชนิด เช่น SiO2, B2O3 ระบบที่มีโครงร่างตาข่าย 2 ชนิด เช่น CaO×B2O3 ×SiO2 , Na2O×Al2O3 ×SiO2 วัตถุดิบที่เป็นตัวโครงร่างตาข่ายแก้วที่พบว่ามีการผลิตอย่างแพร่หลาย ได้แก่ ทรายแก้ว (SiO2 ) โบรอนออกไซด์ (B2O3 ) และฟอสฟอรัสเพนตะออกไซด์ (P2O5)
2.1.2 ตัวช่วยหลอม (Flux) หรือ ตัวปรับโครงสร้างแก้ว (Glass network modifier) คือ ตัวช่วยให้อุณหภูมิในการหลอมต่ำลงไป ในซิลิกาเพื่อให้เกิดแก้วซิลิเกตจะสามารถลดอุณหภูมิการหลอมลงได้โดยจะอยู่ที่ต่ำกว่า 1600°C ขึ้นอยู่กับ ชนิดและปริมาณของตัวช่วยหลอมที่เติมลงไป โดยส่วนมากแล้วตัวช่วยหลอมที่นิยมเติมลงไป ได้แก่ ออกไซด์ ของธาตุกลุ่มอัลคาไลน์ (Alkaline oxide) เช่น โซเดียมออกไซด์ (Na2O) และ โพแทสเซียมออกไซด์ (K2O) เป็นต้น นอกเหนือจากนั้นพบว่าตะกั่วออกไซด์ (PbO) ซึ่งเป็นตัวช่วยหลอมที่ดีที่สุด และ เศษแก้ว (Cullet) ซึ่งได้มาจากการบดหรือทุบแก้วที่ใช้แล้วให้มีขนาดเล็ก ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในการหลอม (batch-free time) โดยระยะเวลาในการหลอมเป็นเวลาที่แก้ว หลอมสมบูรณ์โดยไม่มีอนุภาคของผลึกปนอยู่ การเติมเศษแก้ว เป็นการลดปริมาณวัตถุดิบที่หลอมยากในกระบวนการผลิต เนื่องจากเศษแก้วที่ ผ่านการหลอมและกลายเป็นแก้วแล้วจึงกลายเป็นของเหลวได้ง่าย
2.1.3 สารปรับสมบัติ (Properties modifier) คือ แก้วสามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยการเติมสารเติมแต่งลงไป โดยสารกลุ่มนี้ ได้แก่ ออกไซด์ของอัลคาไลน์เอิร์ธ (Alkaline earth oxide) เช่น แคลเซียมออกไซด์ (CaO) แบเรียมออกไซด์ (BaO) และแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) เป็นต้น ออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน (Transition metal oxide) และอะลูมิน่า (Al2O3) สารสองกลุ่มแรกนอกจากจะทำหน้าที่เป็นสารปรับสมบัติของแก้วแล้ว ยังมีพฤติกรรมเป็นตัวช่วยหลอมได้อีกด้วยแต่ความรุนแรงของปฏิกิริยานั้นน้อยกว่าออกไซด์ของอัลคาไลน์และ ตะกั่วออกไซด์ และปริมาณการใช้สารปรับสมบัติที่เติมลงไปในแก้วก็ไม่มากเท่ากับตัวช่วยหลอม ดังนั้นการเติมสารปรับสมบัติลงไปในแก้วมักไม่ส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิการหลอมของแก้ว
2.1.4 สารให้สี (Colorant)
สารที่ถูกเติมเข้าไปในแก้วแล้วส่งผลให้แก้วเกิดสีต่างๆ สามารถแบ่งสารแต่งสีออกได้เป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ ได้แก่โลหะออกไซด์ (Metallic oxides) และ สาร คัลลอยด์ให้สี (Colloidal colorants)
2.1.5 สารลดฟอง (Fining agent)
วัตถุดิบแก้วบางประเภทเมื่อได้รับความร้อนจะเกิดการสลายตัวและทำให้เกิดก๊าซขึ้นได้ เช่น หินปูน จะเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยความร้อน (Thermal decomposition) ที่อุณหภูมิ ประมาณ 840 °C เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นขณะหลอม ก๊าซที่เกิดขึ้น ในระหว่างขั้นตอนการหลอมอาจจะค้างอยู่ในแก้วเกิดเป็นฟองอากาศขนาดต่าง ๆ ส่งผลต่อสมบัติของแก้ว เช่น ใยแก้วนำแสง หากมีฟองอากาศค้างอยู่ในแก้ว จะทำให้สมบัติทางแสงเปลี่ยนไป ซึ่งส่งผลเสียต่อการนำไปใช้งาน ดังนั้น การกำจัดฟองจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งในแก้วชนิด สารเคมีที่สามารถลดฟองหรือกำจัดฟองในแก้ว ได้แก่ อาร์เซนิกออกไซด์ (As2O3) ออกไซด์ของพลวงหรือแอนทิโมนีไตรออกไซด์ (Sb2O3) โพแทสเซียมไนเตรต (KNO3) โซเดียมไนเตรต (NaNO3) โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) สำรประกอบฟลูออไรด์ (Fluoride compounds) ต่าง ๆ เช่น แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2) โซเดียมฟลูออไรด์ (NaF) และโซเดียมอะลูมิเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ (Na3AlF6 ) และสารประกอบซัลเฟต (Sulfate compounds) บางชนิด
2.2 แหล่งที่มาของวัตถุดิบ
2.2.1. วัตถุดิบหลัก
2.2.1.1 ซิลิกาออกไซด์ (Silica Oxide, Sio2 ) ได้มาจากทรายแก้ว (High Purity Sand) ใช้เป็นองค์ประกอบหลักของเนื้อแก้ว จะใช้ประมาณ 72 % (โดยน้ำหนัก) แหล่งทรายแก้วส่วนใหญ่อยู่ตลอดแนวชายฝั่งทะเล ได้มีการสำรวจพบแหล่งทรายแก้วในจังหวัดภาคตะวันออกและภาคใต้ของประเทศ ดังต่อไปนี้ ภาคตะวันออก พบที่จังหวัดระยอง จันทบุรี และตราด ภาคใต้ พบที่จังหวัดชุมพร ภูเก็ต ตรัง นครศรีธรรมราช ปัตตานี และสงขลา แหล่งทรายแก้วในภาคตะวันออกเป็นแหล่งที่มีการทำเหมืองและมีการผลิตมากที่สุด เนื่องจากอยู่ใกล้โรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ทรายแก้วเป็นวัตถุดิบในการผลิต ส่วนแหล่งทรายแก้วในภาคใต้มีการทำเหมืองที่จังหวัดชุมพรเพียงแห่งเดียวเท่านั้น เพราะไม่คุ้มค่าขนส่ง ปัจจุบันมีการทำเหมืองแร่ทรายแก้ว จำนวน 16 เหมือง ปริมาณการผลิตแร่ทรายแก้วจะสอดคล้องกับความต้องการใช้ทรายแก้ว การนำเข้าทรายแก้วของประเทศไทยเป็นการนำเข้าทรายซิลิกาและทราย ส่วนใหญ่เป็นทรายแก้วที่ไม่มีการผลิตในประเทศ เนื่องจากต้นทุนและค่าใช้จ่ายสูงแต่ปริมาณความต้องการใช้มีน้อยไม่คุ้มกับการลงทุน เช่น โรงงานผลิตแก้วเจียรนัย และแก้วคริสตัล ซึ่งต้องการทรายแก้วที่มีปริมาณเหล็กต่ำ มากและมีการนำเข้ามาเพื่อใช้เป็นส่วนผสมสำหรับปรับคุณภาพทรายแก้วให้ได้มาตรฐานในอุตสาหกรรม แต่ละชนิด โดยมีการนำเข้าจากประเทศสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น ออสเตรเลีย และเยอรมัน
รูปที่ 3 ลักษณะของหินปูน (CaCO3)
ที่มา https://www.linkedin.com/pulse/top-10-lime-companies-world-construction-and-building-material-wymsf
2.2.1.3 หินฟันม้า (Feldspar) มีสมบัติทำให้แก้วมีความคงทน เกิดจาก magma ที่อยู่ภายใต้โลกดินขึ้นมา ด้วยความดันสูง โดยเกิดขณะที่มีการตกผลึก ของหินอัคนีระดับลึก หรืออาจ เกิดจากสารละลายน้ำร้อน แหล่งแร่ในประเทศไทยพบที่ อำเภอสวนผึ้ง จังหวัดราชบุรี จังหวัดเชียงใหม่ กาญจนบุรี ราชบุรี และ นครศรีรรรมราช
รูปที่ 4 ลักษณะของหินฟันม้า (Feldspar)
ที่มา https://www.linkedin.com/pulse/top-10-lime-companies-world-construction-and-building-material-wymsf
2.2.1.4 อะลูมินา (Al2O3) เป็นสารช่วยทำให้แก้วทนทานต่อสารเคมีมากขึ้น พบทั้งในธรรมชาติและสังเคราะห์ ในธรรมชาติมักพบอะลูมินาในรูปของ ไฮดรอกไซด์ ซึ่งสามารถสกัดแยกอะลูมินาบริสุทธิ์ออกมาได้ ด้วยการละลายในสารละลายกรดหรือด่าง และรูปของแร่กะรุน (ทับทิม และนิล)
รูปที่ 5 ลักษณะของอะลูมินา (Al2O3)
ที่มา https://th.jucosceramicfiber.com/info/uses-of-alumina-48544261.html
2.2.1.5 เศษแก้ว (Cullet) ได้มาจากภาชนะบรรจุแก้วที่ใช้แล้ว หรือเศษ แก้วจากกระบวนการผลิต นำมาทุบเป็นชิ้นเล็กๆ สามารถใช้ทดแทนซิลิกาออกไซด์ได้ถึง 50 % (โดยน้ำหนัก) และยังช่วยให้ส่วนผสมอื่นๆ ในการผลิตแก้วหลอมละลายได้ง่ายและเร็วขึ้น เพราะเศษแก้วจะหลอมได้เร็วกว่าซิลิกาออกไซด์ แต่ถ้าใช้เศษแก้วในการหลอมแก้วมากเกินไป จะทำให้ความแข็งแรงของแก้วลดลง และอาจทำให้สีของแก้วเปลี่ยนได้
รูปที่ 6 ลักษณะของเศษแก้ว (Cullet)
ที่มา http://www.thaibeveragerecycle.com
2.2.2. วัตถุดิบประเภทสารสังเคราะห์หรือสารเติมแต่ง
2.2.2.1 โซเดียมออกไซด์ (Sodium Oxide, Na2O) ได้มาจากโซดาแอซ (Soda-ash) หรือโซเดียมคาร์บอเนต (Sodium carbonate; Na2O3) มีคุณสมบัติช่วยลดอุณหภูมิในการหลอมเหลว ทำให้สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงซับซ้อนได้ง่ายขึ้น แก้วที่มีปริมาณโซเดียมออกไซด์สูงจะหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้เปราะแตกง่าย และไม่ทนต่อสารเคมี โดยแก้วที่ใช้โซดาแอชเป็นส่วนผสมจะถูกเรียกว่า แก้วโซดาไลม์
2.2.2.2 สารหนู (Arsenic) และแอนทิโมนี (Antimony) เป็น Refining agents ใช้ในการกำจัดฟองที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตแก้ว
2.2.2.3 โพแทสเซียมออกไซด์ (Potassium Oxide, K2O) ช่วยให้การตกผลึกเป็นไปอย่างช้าๆ ทำให้ผลึกเรียงตัวสวยงาม
2.2.2.4 แคลเซียมออกไซด์ (Calcium Oxide, CaO) แมกนีเซียมออกไซด์ (Magnesium Oxide, MgO) หรือแบเรียมออกไซด์ (Barium Oxide, BaO) ช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีการขึ้นรูปเร็วขึ้น และช่วยให้ทนต่อสารเคมีมากขึ้น
2.2.2.5 อะลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide, Al2O3) ช่วยให้แก้วมีความทนทานต่อการสึกกร่อนและสารเคมีได้ดีขึ้น
2.2.2.6 โบรอนออกไซด์ (Boron Oxide, B2O3) เป็นตัวที่ช่วยให้แก้วมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ทำให้ทนทานต่อสภาวะความเป็นกรด-ด่าง และความร้อน มักใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ในครัวเรือน หรือไฟหน้าของรถยนต์
2.2.2.7 เลดออกไซด์ (Lead Monoxide, PbO) ช่วยให้เนื้อแก้วใส วาว เวลาเคาะจะมีเสียงกังวาน ไม่แข็งกระด้าง เนื่องจากมีค่าดัชนีหักเหสูง
2.2.2.8 เฟอร์ริกออกไซด์ (Ferric Oxide, Fe2O3) ช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิงในการหลอม แต่จะทำให้เนื้อกระจกมีสีค่อนไปทางเขียว
2.2.2.9 สารอื่นๆ เนื่องจากแก้วมีคุณสมบัติโปร่งแสงและใส นีโอดิเมียม (Neodymium) ซีลีเนียม (Selenium) และ โคบอลท์ออกไซด์ (Cobalt Oxide) เป็น Decolourising agents ช่วยทำให้เนื้อแก้วใส หากต้องการให้แก้วมีสีสันต่างๆ เพื่อเพิ่มความสวยงาม สามารถเติมสารเหล่านี้ ได้แก่ โครเมียมออกไซด์ (Chromium Oxide, Cr2O3) ให้สีเขียว โคบอลท์ออกไซด์ (Cobalt Oxide, CoO) ให้สีน้ำเงิน ยูเรเนียม (Uranium, U) ให้สีเหลือง นิกเกิล (Nickle, Ni) ให้สีน้ำตาล และแมงกานีส (Manganese, Mn) ให้สีชมพู ทั้งนี้ องค์ประกอบชนิดต่างๆ ที่นำมาใช้ในการผลิตแก้วนั้น
2.2.2.10 ฟลูออร์สปาร์ (Fluorspar, CaF2) หรือบอแรกซ์ (Borax, Na2B4O7) ช่วยเร่งการหลอมละลาย ให้เกิดการหลอมละลายของซิลิกาออกไซด์ ได้เร็วขึ้น
2.3 การเลือกวัตถุดิบ
2.3.1 ทรายแก้ว (SiO2) จะต้องมีความบริสิทธิ์สูง กรณีที่ต้องทำให้ทรายมีความบริสุทธิ์มากขึ้นโดยการล้าง เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนต่าง ๆ ก่อนนำไปหลอมและคัดขนาดอนุภาคเพื่อคัดแยกทรายที่มีขนาดใหญ่เกินออก โดยทั่วไปแล้วขนาดที่เหมาะสมของทรายคือ 0.1 – 0.6 มิลลิเมตร และทรายต้องมีสารให้สีในปริมาณน้อยมาก สารให้สีที่มักปนเปื้อนมากับทรายได้แก่ สารประกอบของธาตุทรานซิชัน เช่น เหล็กออกไซด์ (Fe2O3) โครเมียมออกไซด์(Cr2O3) และ ไทเทเนียมออกไซด์ (TiO2) เป็นต้น แก้วที่ใช้งานเชิงแสงจะต้องมีเหล็ก ออกไซด์เป็นองค์ประกอบน้อยกว่า 0.010 % ส่วนทรายที่ใช้ในกระบวนการผลิตกระจกใสหรือภาชนะใสจะมี เหล็กออกไซด์ได้ไม่เกิน 0.02 – 0.04 %
2.3.2 แคลเซียมออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์ซึ่งได้มาจากวัตถุดิบหลักคือหินปูน (CaCO3 ) และ โดโลไมท์ (Dolomite; CaMg(CO3)2 ) จะต้องผ่านการควบคุมปริมาณเหล็กออกไซด์และขนาดอนุภาคเช่นกัน โดยขนาดที่เหมาะสมใช้ในการผลิตกระจกและภาชนะหรือบรรจุภัณฑ์จากแก้ว คือ 0.1 – 0.6 มิลลิเมตร และ 1 – 3 มิลลิเมตร
2.3.3 โซดาแอช (Soda ash; Na2CO3 ) เป็นวัตถุดิบหนึ่งที่ให้ Na2O ในแก้ว ซึ่งขนาดเฉลี่ยของโซดาแอชจะ มีขนาดหยาบได้ โดยมีขนาดอยู่ในช่วง 0.1 – 1 มิลลิเมตร นอกเหนือจากโซดาแอชแล้วยังมีแร่เฟลด์สปาร์ แร่โฟโนไลต์ (Phonolite) ที่เติมลงไปเพื่อให้องค์ประกอบของ Na2O ในแก้ว อย่างไรก็ตามวัตถุดิบสองชนิด ดังกล่าวจะแตกตัวให้สารประกอบออกไซด์อื่น ๆ ด้วย เช่น แร่เฟลด์สปาร์ (Na2O×Al2O3 ×6SiO2 ) จะสลายตัว ให้ Na2O, Al2O3 และ SiO2 หากใช้แร่เหล่านี้จะส่งผลทำให้ปริมาณของ Al2O3 สูงขึ้น อีกทั้งแร่เหล่านี้มีปริมาณ เหล็กออกไซด์สูงอีกด้วย อาจมีการใช้โซเดียมซัลเฟต (Na2SO4 ) โซเดียมไนเตรต (NaNO3 ) และ โซดาไฟ (NaOH) ในบางอุตสาหกรรม เพื่อปรับสมบัติของน้ำแก้วหลอม แต่มีข้อควรระวังคืออาจเกิดผลกระทบต่อ สิ่งแวดล้อมได้ เช่น เกิดก๊าซเรือนกระจก หรืออาจทำให้แก้วมีปริมาณหมู่ไฮดรอกซิล (OH–) สูง จึงไม่ควรใช้ สารเหล่านี้ในปริมาณที่สูงเกินไป
2.3.4 แร่โพแทช (Potash; K2CO3) ไฮเดรตโพแทช (Hydrated potash หรือ pearl ash; K2CO3 ×1.5H2O) เป็นวัตถุดิบที่ให้โพแทสเซียมออกไซด์(K2O) ในแก้ว จากปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยความร้อน (Thermal decomposition หรือ calcination) อย่างไรก็ตาม K2O ที่ได้จากการแตกตัวนั้นสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ง่าย (Hygroscopic) ซึ่งส่งผลต่อการชั่งน้ำหนักวัตถุดิบและอาจทำให้เกิดปัญหาในระหว่างการลำเลียงเข้าเตา หรือเข้าถังพัก เช่น การเกาะเป็นก้อนในระหว่างการผสม หรือที่เรียกว่า Lumps
2.3.5 โบรอนออกไซด์ (B2O3 ) จะได้มาจากกรดบอริก (H3BO3 ) บอแรก (Na2B4O7 ×10H2O) หรือโบรอน ออกไซด์ (B2O3 ) หรือได้จากแร่ตามธรรมชาติ เช่น ดาโตไลท์ (Datolite; 2CaO×B2O3 ×2SiO2 ×H2O) แดนบูไรท์ (Danburite; CaO×B2O3×2SiO2 ) และ โคลีมาไนท์ (Colemanite; 2CaO×3B2O3 ×5H2O) เป็นต้น
2.3.6 วัตถุดิบอื่น ๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมแก้ว เช่น วัตถุดิบที่ให้แบเรียมออกไซด์ (BaO) ได้แก่ แบเรียม คาร์บอเนต (BaCO3) และแบเรียมซัลเฟต (BaSO4) ซึ่งใช้ในปริมาณเล็กน้อย หรือแบเรียมไนเตรต (Ba(NO3 )2 ) ที่ใช้ในแก้วเชิงแสง วัตถุดิบกลุ่มที่ให้ตะกั่วออกไซด์ (PbO) ได้แก่ ตะกั่วแดง (Red lead; Pb3O4) ตะกั่วออกไซด์ (PbO) รวมไปถึงตะกั่วซิลิเกต เช่น PbO×0.33SiO2 หรือ PbO×0.67SiO2 ที่มีข้อดีกว่าคือ PbO จะระเหยได้น้อยกว่าวัตถุดิบสองชนิดแรก และวัตถุดิบกลุ่มที่ให้อะลูมินา (Al2O3 ) อาจใช้อะลูมินาเติมลงไปเป็น ส่วนผสมโดยตรง แต่ก็มีข้อเสีย คือ อะลูมินาเป็นวัตถุดิบที่หลอมได้ยากมาก จึงอาจจะจำเป็นต้องเลี่ยงไปใช้แร่ต่าง ๆ ที่มีอะลูมินาเป็นองค์ประกอบ หรือสารประกอบอื่น ๆ แทน เช่น เฟลด์สปาร์ แร่เกาลิน (Kaolin; Al2O3×2SiO2×2H2O) หรือ โฟโนไลท์ เป็นต้น
2.4 การตรวจสอบคุณภาพวัตถุดิบ
|
ชนิดวัตถุดิบ |
รายการทดสอบ |
มาตรฐานการทดสอบ |
เครื่องมือทดสอบ |
เกณฑ์กำหนด |
ห้องปฏิบัติการที่ให้บริการทดสอบ |
เบอร์โทร/อีเมลล์ติดต่อ |
ได้รับการรับรอง/ ขึ้นทะเบียน |
|
1. ทรายแก้ว 2. โดโลไมต์ 3. โดโลไมต์ 4. โซดาแอช 5. หินปูน |
วิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีโดย XRF เตรียมตัวอย่างด้วยวิธีบดและอัด (วิเคราะห์ LOI) |
ASTM E1621-21 |
X-ray fluorescence |
|
กลุ่มวัสดุและอุปกรณ์ทางการแพทย์ กองวัสดุวิศวกรรม |
02-201-7139 |
ไม่ได้รับการรับรอง |
|
ทรายแก้ว |
ขนาดอนุภาค |
|
เครื่องวัดขนาดอนุภาคระดับไมครอน |
|
กลุ่มวัสดุและอุปกรณ์ทางการแพทย์ กองวัสดุวิศวกรรม |
02-201-7368
|
ไม่ได้รับการรับรอง |
2.5 การเตรียมวัตถุดิบก่อนเข้ากระบวนการผลิต
การเตรียมวัตถุดิบ (raw material preparation) ในกระบวนการผลิตแก้วต้องมีการทดสอบสมบัติและ ลักษณะเฉพาะต่าง ๆ ของวัตถุดิบเบื้องต้นก่อน เช่น องค์ประกอบทางเคมี และขนาดอนุภาค
องค์ประกอบทางเคมีหรือผลวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของวัตถุดิบแต่ละชนิด ความชื้นที่มีอยู่ในวัตถุดิบ และปริมาณการสูญเสียของสารระเหยได้จากวัตถุดิบ
ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบก็เป็นสิ่งสำคัญต่อกระบวนการผลิตแก้ว หากอนุภาคของวัตถุดิบมีขนาดเล็ก การเกิดปฏิกิริยาทั้งทางเคมีและทางกายภาพที่เกิดขึ้นระหว่างการหลอมจะเกิดได้ดีขึ้นหรือเร็วขึ้น ดังนั้นขนาดของวัตถุดิบจะต้องเหมาะสมและถูกควบคุมขนาด โดยเฉพาะขนาดของส่วนประกอบที่หลอมยาก เช่น ทราย (SiO2) อะลูมินา (Al2O3) จากนั้นวัตถุดิบแต่ละประเภท เช่น ทราย โซดาแอช หินปูน เฟลด์สปาร์ จะถูกปล่อยลงบนสายพานลำเลียง (Belt conveyor) เพื่อเข้าสู่ถังผสม ซึ่งจะผสมวัตถุดิบแต่ละ ชนิดให้เข้ากัน (Homogeneous) แล้วจึงส่งเข้าสู่กระบวนการหลอมแก้วต่อไป
1) ทรายแก้ว (Sand, Quartz SiO2) เป็นทรายชนิดหนึ่งที่มีซิลิกาเป็นส่วนประกอบกว่า 99.5% ทรายแก้วเมื่อหลอมจะกลายสภาพเป็นโครงสร้างหลักของเนื้อแก้ว ทรายแก้วที่นำมาใช้จะแบ่งชนิดการใช้งานเป็นทรายแก้วขาว ซึ่งมีส่วนผสมของเหล็กออกไซด์(Fe2O3) ในปริมาณที่น้อย เหมาะจะใช้กับการผลิตแก้วใส ส่วนทรายดำหรือสีชาจะมีเหล็กออกไซด์สูงมากกว่า จึงเหมาะที่จะนำไปผลิตแก้วสี เช่น สีชาหรือสีเขียวๆ ก่อนนำไปหลอมและคัดขนาดอนุภาคเพื่อคัดแยกทรายที่มีขนาดใหญ่เกินออก โดยทั่วไปแล้วขนาดที่เหมาะสมของทรายคือ 0.1 – 0.6 มิลลิเมตร แก้วที่ใช้งานเชิงแสงจะต้องมีเหล็กออกไซด์เป็นองค์ประกอบน้อยกว่า 0.010 % ส่วนทรายที่ใช้ในกระบวนการผลิตกระจกใสหรือภาชนะใสจะมี เหล็กออกไซด์ได้ไม่เกิน 0.02–0.04 %
2) แคลเซียมออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์ซึ่งได้มาจากวัตถุดิบหลักคือหินปูน และ โดโลไมท์ จะต้องผ่านการควบคุมปริมาณเหล็กออกไซด์และขนาดอนุภาคเช่นกัน โดยขนาดที่เหมาะสมใช้ในการผลิตกระจกและภาชนะหรือบรรจุภัณฑ์จากแก้ว คือ 0.1 – 0.6 มิลลิเมตร และ 1 – 3 มิลลิเมตร
3) โซดาแอช (Soda ash; Na2CO3 ) เป็นวัตถุดิบหนึ่งที่ให้ Na2O ในแก้ว ซึ่งขนาดเฉลี่ยของโซดาแอชจะ มีขนาดหยาบได้ โดยมีขนาดอยู่ในช่วง 0.1 – 1 มิลลิเมตร นอกเหนือจากโซดาแอชแล้วยังมีแร่เฟลด์สปาร์ แร่โฟโนไลต์ (Phonolite) ที่เติมลงไปเพื่อให้องค์ประกอบของ Na2O ในแก้ว อย่างไรก็ตามวัตถุดิบสองชนิด
