¿Cómo se forma el color de la botella de vidrio? - Maypak

¿De dónde proceden estos preciosos colores de cristal?

Común botellas de vidrio Se fabrican fundiendo arena de cuarzo, carbonato de sodio y piedra caliza. Es una mezcla de silicatos cuya composición no es fija. El primer vidrio fabricado por el hombre consistía en pequeños trozos de vidrio con poca transparencia y algo de color. Su color no se añadía conscientemente, sino que era el resultado de la mezcla de materias primas impuras con impurezas. En aquel entonces, las botellas de vidrio de color solo se usaban como decoración y los requisitos no eran altos. El vidrio de color se producía por accidente. Pero el vidrio de color que requerimos hoy tiene requisitos científicos muy altos, que solo se pueden producir después de descubrir el secreto del color. botella de vidrio se revela.

Tras una investigación, se descubrió que si se añade entre un 0,4 % y un 0,7 % de colorante a la mezcla de vidrio común, este puede adquirir color. Los colorantes son principalmente óxidos de metales. Como ya se sabe, cada elemento metálico posee una "firma espectral" única, por lo que los distintos óxidos metálicos pueden mostrar diferentes colores. Si se añaden estos óxidos a la mezcla de vidrio, este se coloreará. Por ejemplo, al añadir óxido de cromo (Cr₂O₃), el vidrio se vuelve verde; al añadir dióxido de manganeso (MnO₂), se vuelve morado; al añadir óxido de cobalto (Co₂O₃), se vuelve azul. Las gafas de protección que utilizan los trabajadores siderúrgicos y los soldadores eléctricos están hechas de este tipo de vidrio.

De hecho, el color de botellas de vidrio Depende no solo de los colorantes añadidos, sino también del ajuste de la valencia de los elementos mediante la temperatura de fusión y las propiedades de la llama del horno, de modo que el vidrio muestre diferentes colores. Por ejemplo, si el cobre en el vidrio está presente en óxido de cobre de alto precio, el vidrio aparecerá azul verdoso; en presencia de óxido cuproso (Cu2O) de bajo precio, el vidrio aparecerá rojo. A veces, el vidrio no puede mostrar su brillo después de una sola fusión, y se requiere un segundo calentamiento para que el vidrio muestre su color. Este es el caso del precioso vidrio rojo dorado, que se fabrica añadiendo una pequeña cantidad de oro a los ingredientes comunes del vidrio. Después de la primera fusión, el oro se distribuye en el vidrio en forma de átomos, y el vidrio no muestra color en este momento; cuando se calienta nuevamente a una temperatura cercana al punto de reblandecimiento, los átomos de oro en él se agregan en partículas coloidales, y el vidrio aparece entonces con un hermoso color rojo.

Actualmente, se utilizan óxidos de elementos de tierras raras como colorantes para fabricar diversos vidrios de colores de alta calidad. El vidrio de color dopado con elementos de tierras raras presenta un color claro y brillante, e incluso cambia de color según la luz. Por ejemplo, el vidrio de óxido de neodimio posee esta característica: adquiere un tono rojo púrpura bajo la luz solar y un tono azul púrpura bajo fluorescencia, lo que resulta muy atractivo. Existe un tipo de vidrio que cambia de color según la intensidad de la luz. Se utiliza como lente de gafas y en ventanas. Al usarlo en ventanas, se mantiene cierta luminosidad en la habitación, eliminando la necesidad de cortinas para proteger del sol; por ello, se le conoce como "cortina automática". Este tipo de vidrio bloquea el paso de los rayos ultravioleta. Gracias a su instalación en bibliotecas y museos, los libros y las reliquias culturales quedan protegidos de los rayos ultravioleta.

Además de los elementos de tierras raras, la adición directa de tungsteno y platino al vidrio también puede producir vidrio que cambia de color.

Los pigmentos comunes se desvanecen debido a la radiación ultravioleta del sol o a la acción del oxígeno y el dióxido de azufre del aire; sin embargo, el vidrio de color resiste el sol y la lluvia gracias a que los óxidos, como los metales que le dan color, se fusionan con el vidrio. Esto le permite conservar su hermosa apariencia juvenil para siempre. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la variedad de vidrios de color será cada vez mayor, y nuestra vida también se llenará de color gracias a su valor decorativo.

En pocas palabras, el vidrio presenta diferentes colores al absorber, reflejar y transmitir luz de una determinada longitud de onda. Se utiliza principalmente para puertas y ventanas de edificios públicos y como revestimiento para decoración interior y exterior. Existen dos procesos de coloración del vidrio: coloración del material y coloración de la superficie.

Coloración de materiales

El proceso de añadir sustancias que pueden formar iones coloreados, coloides compuestos y partículas coloidales metálicas a las materias primas del vidrio para que adquieran diferentes colores se puede dividir en cuatro tipos según el mecanismo de coloración.

1. Coloración iónica: Es un compuesto que agrega elementos de transición como cobalto (Co), manganeso (Mn), níquel (Ni), hierro (Fe), cobre (Cu) a la frita de vidrio, y existe en el vidrio en un estado iónico, porque sus electrones de valencia están en la transición entre diferentes niveles de energía (estado fundamental y estado excitado) causa la absorción selectiva de luz visible para colorear, como azul cobalto, violeta manganeso, verde níquel y otros vidrios de colores.

2. Partículas coloidales compuestas coloreadas: Al agregar compuestos de azufre o selenio (como CdS, CdSe, etc.), el CdSe crece formando partículas coloidales más grandes, y el vidrio se colorea debido a la dispersión de la luz, como el rojo de selenio, el amarillo de cadmio y otros vidrios de colores.

3. Coloración con partículas coloidales metálicas: Consiste en añadir óxidos que se descomponen fácilmente en estado metálico (como oro, plata, cobre y otros óxidos) a las materias primas del vidrio. Estos óxidos se disuelven primero en el vidrio en estado iónico y, tras un tratamiento térmico, se transforman en estado atómico, se agregan y forman partículas coloidales. La dispersión de la luz provoca la absorción de luz visible, dando lugar a colores como el rojo dorado, el rojo cobre, el amarillo plateado, entre otros.

4. Coloración de semiconductores: Consiste en añadir CdS, CdSe, CdTe y otros colorantes a la frita de vidrio, y no hay un pico de absorción en la región de luz visible, sino una región de absorción continua, y la región de transmisión de luz y la región de absorción son una línea divisoria muy pronunciada. A diferencia de los mecanismos de coloración mencionados anteriormente, su color cambia con la proporción de CdS/CdSe. Por ejemplo, cuando hay más CdS, es cercano al naranja; cuando hay más CdSe, es rojo; y cuando hay más CdTe, es negro, es decir, están basados ​​en el orden de O2-, S2-, Se2-, Te2. El movimiento se desplaza hacia la dirección de onda larga. Según la teoría de bandas de energía de semiconductores, el potencial electrofílico de estos aniones se vuelve más pequeño a su vez, y sus electrones de valencia pueden excitarse a la banda de conducción (estado excitado) mediante el uso secuencial de luz de menor energía (cercana a la luz visible), lo que hace que se trunque el límite de onda. Entrar en la región de la luz visible hará que el vidrio se coloree.

Coloración de superficies

Consiste en recubrir la superficie del vidrio con metal, óxido metálico, etc., para formar un recubrimiento de color transparente, translúcido u opaco. El recubrimiento de SnCl4 y FeCl3 sobre la superficie del vidrio mediante el método de descomposición térmica química permite obtener películas de SnO2 azules y Fe2O3 doradas, respectivamente. Se pueden preparar películas metálicas como oro, plata, cobre u óxidos metálicos como In2O3, SnO2, TiO2 mediante evaporación al vacío, pulverización catódica al vacío, pulverización reactiva, etc., para obtener películas de interferencia y películas reflectantes de diferentes colores. En la línea de producción de vidrio flotado, se puede utilizar el método de flotación eléctrica o el método de pulverización térmica para fabricar vidrio coloreado con superficie coloreada. También se puede imprimir o pulverizar con esmalte de color para fabricar botellas de vidrio esmaltado.