Come si forma il colore della bottiglia di vetro? - Maypak

Da dove provengono questi splendidi colori del vetro?

Ordinario bottiglie di vetro sono realizzati fondendo insieme sabbia di quarzo, carbonato di sodio e calcare. È una miscela di silicati la cui composizione non è fissa. Il primo vetro prodotto dall'uomo era costituito da piccoli pezzi di vetro con scarsa trasparenza e un po' di colore. Il suo colore non veniva aggiunto consapevolmente dall'uomo, ma era il risultato di materie prime impure mescolate con impurità. A quel tempo, le bottiglie di vetro colorato erano usate solo come decorazioni e i requisiti non erano elevati. L'uomo produceva vetro colorato solo per caso. Ma il vetro colorato che richiediamo oggi ha requisiti scientifici molto elevati, che possono essere prodotti solo dopo aver scoperto il segreto del colore del bottiglia di vetro viene rivelato.

Dopo alcune ricerche, si è scoperto che aggiungendo una quantità di colorante pari allo 0,4-0,7% alla miscela di vetro comune, è possibile colorare quest'ultimo. I coloranti sono per lo più ossidi di metalli. Sappiamo già che ogni elemento metallico ha una sua "firma spettrale" unica, quindi diversi ossidi metallici possono dare origine a colori diversi. Aggiungendo questi ossidi alla miscela di vetro, quest'ultimo si colora. Ad esempio, aggiungendo ossido di cromo (Cr2O3), il vetro diventa verde; aggiungendo biossido di manganese (MnO2), diventa viola; aggiungendo ossido di cobalto (Co2O3), diventa blu. Gli occhiali protettivi utilizzati dagli operai siderurgici e dai saldatori elettrici sono realizzati con questo tipo di vetro.

Infatti, il colore di bottiglie di vetro Il colore del vetro dipende non solo dai coloranti aggiunti, ma anche dalla regolazione della valenza degli elementi attraverso la temperatura di fusione e le proprietà della fiamma del forno, in modo che il vetro mostri colori diversi. Ad esempio, se il rame è presente nel vetro sotto forma di ossido di rame, un minerale pregiato, il vetro apparirà blu-verde; in presenza di ossido rameoso (Cu2O), un minerale meno pregiato, il vetro apparirà rosso. Talvolta, il vetro non assume una colorazione brillante dopo una sola fusione, ed è necessario un secondo riscaldamento per ottenere il colore desiderato. Questo è il caso del prezioso vetro rosso oro, ottenuto aggiungendo una piccola quantità d'oro ai normali ingredienti del vetro. Dopo la prima fusione, l'oro si distribuisce nel vetro sotto forma di atomi e il vetro non mostra alcun colore; quando viene riscaldato nuovamente a una temperatura prossima al punto di fusione, gli atomi d'oro si aggregano in particelle colloidali e il vetro assume a questo punto una splendida colorazione rossa.

Oggi, gli ossidi di terre rare vengono utilizzati come coloranti per produrre vetri colorati di alta qualità. Il vetro colorato con terre rare ha un colore limpido e brillante e cambia persino colore a seconda della luce. Ad esempio, il vetro all'ossido di neodimio possiede questa caratteristica: appare rosso-violaceo alla luce del sole e blu-violaceo sotto la fluorescenza, risultando molto bello. Esiste anche un tipo di vetro che cambia colore in base all'intensità della luce. Questo tipo di vetro viene utilizzato per le lenti degli occhiali e per i vetri delle finestre. L'utilizzo di questo vetro per le finestre permette di mantenere una certa luminosità nella stanza, eliminando la necessità di tende per schermare il sole; per questo motivo, alcuni lo chiamano "tenda automatica". Inoltre, blocca il passaggio dei raggi ultravioletti della luce solare. Una volta installati in biblioteche e musei, libri e reperti culturali saranno protetti dai raggi ultravioletti.

Oltre agli elementi delle terre rare, l'aggiunta diretta di tungsteno e platino al vetro permette di ottenere vetri che cambiano colore.

I pigmenti comuni sbiadiscono a causa delle radiazioni ultraviolette del sole o dell'azione dell'ossigeno e dell'anidride solforosa presenti nell'aria; il vetro colorato, invece, resiste al sole e alla pioggia perché gli ossidi, come quelli metallici che svolgono la funzione colorante, sono fusi con il vetro stesso. In questo modo, conserva per sempre il suo splendido aspetto giovanile. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, la varietà di vetri colorati diventerà sempre più ampia, e anche le nostre vite si arricchiranno di colori grazie alla loro capacità di abbellire e decorare.

In parole semplici, il vetro è un materiale che presenta diversi colori assorbendo, riflettendo e trasmettendo la luce di una determinata lunghezza d'onda. Viene utilizzato principalmente per porte e finestre di edifici pubblici e come materiale di rivestimento per la decorazione di interni ed esterni. Esistono due processi di colorazione del vetro: la colorazione del materiale e la colorazione della superficie.

Colorazione dei materiali

Il processo di aggiunta di sostanze in grado di formare ioni colorati, colloidi composti e particelle di colloidi metallici alle materie prime del vetro, al fine di conferire loro colori diversi, può essere suddiviso in quattro tipologie a seconda del meccanismo di colorazione.

1. Colorazione ionica: Si tratta di un composto che aggiunge elementi di transizione come cobalto (Co), manganese (Mn), nichel (Ni), ferro (Fe), rame (Cu) alla fritta di vetro, ed esiste nel vetro allo stato ionico, perché i loro elettroni di valenza si trovano nello stato fondamentale. La transizione tra diversi livelli energetici (stato fondamentale e stato eccitato) provoca l'assorbimento selettivo della luce visibile, colorando il vetro, ad esempio, di blu cobalto, violetto manganese, verde nichel e altri colori.

2. Particelle colloidali composte colorate: Aggiungendo composti di zolfo o selenio (come CdS, CdSe, ecc.), il CdSe cresce formando particelle colloidali più grandi, e il vetro viene colorato per effetto della diffusione della luce, come nel caso del rosso selenio, del giallo cadmio e di altri vetri colorati.

3. Colorazione con particelle colloidali metalliche: Consiste nell'aggiungere ossidi che si decompongono facilmente allo stato metallico (come oro, argento, rame e altri ossidi) alle materie prime del vetro. Questi ossidi si dissolvono inizialmente nel vetro allo stato ionico, per poi trasformarsi in stato atomico dopo un trattamento termico, aggregandosi e crescendo in particelle colloidali. La diffusione della luce provoca l'assorbimento della luce visibile, colorando il vetro con tonalità come rosso oro, rosso rame, giallo argento e altri colori.

4. Colorazione dei semiconduttori: consiste nell'aggiungere CdS, CdSe, CdTe e altri coloranti alla fritta di vetro, e non c'è un picco di assorbimento nella regione della luce visibile, ma una regione di assorbimento continua, e la regione di trasmissione della luce e la regione di assorbimento sono una linea di demarcazione molto netta. A differenza dei meccanismi di colorazione sopra menzionati, il suo colore cambia con il rapporto CdS/CdSe. Ad esempio, quando CdS è più alto, è vicino all'arancione, quando CdSe è più alto, è rosso e quando CdTe è più alto, è nero, cioè sono basati su O2-, S2-, Se2-, Te2 L'ordine - si sposta verso la direzione della lunghezza d'onda lunga. Secondo la teoria delle bande di energia dei semiconduttori, il potenziale elettrofilo di questi anioni diminuisce a sua volta e i loro elettroni di valenza possono essere eccitati alla banda di conduzione (stato eccitato) utilizzando sequenzialmente luce a energia inferiore (vicina alla luce visibile), facendo sì che il limite d'onda entri nella regione della luce visibile, causando la colorazione del vetro.

Colorazione della superficie

Consiste nel rivestire la superficie del vetro con metalli, ossidi metallici, ecc. per formare un rivestimento colorato trasparente, traslucido o opaco. Il rivestimento di SnCl4 e FeCl3 sulla superficie del vetro mediante decomposizione chimica termica permette di ottenere rispettivamente una pellicola blu di SnO2 e una pellicola dorata di Fe2O3. Pellicole metalliche come oro, argento, rame o ossidi metallici come In2O3, SnO2, TiO2 possono essere preparate mediante evaporazione sotto vuoto, sputtering catodico sotto vuoto, sputtering reattivo, ecc., ottenendo così pellicole interferenziali e riflettenti di diversi colori. Nella linea di produzione del vetro float, il metodo di float elettrico o il metodo di spruzzatura termica possono essere utilizzati per realizzare vetro colorato con superficie colorata. È inoltre possibile stampare o spruzzare smalto colorato per vetro per realizzare bottiglie in vetro smaltato.