Jak powstaje kolor szklanej butelki? - Maypak

Skąd pochodzą te piękne kolory szkła?

Zwykły szklane butelki Powstają poprzez wytapianie piasku kwarcowego, sody kalcynowanej i wapienia. Jest to mieszanina krzemianów, których skład nie jest stały. Pierwsze szkło wytwarzane przez ludzi składało się z małych kawałków szkła o słabej przejrzystości i barwie. Kolor nie jest nadawany przez ludzi świadomie, ale jest wynikiem zmieszania zanieczyszczonych surowców z zanieczyszczeniami. W tamtych czasach butelki ze szkła barwionego były używane jedynie jako dekoracje, a wymagania nie były wysokie. Ludzie wytwarzali szkło barwione tylko przez przypadek. Jednak szkło barwione, którego potrzebujemy dzisiaj, ma bardzo wysokie wymagania naukowe, które można uzyskać tylko po odkryciu sekretu koloru. szklana butelka zostaje ujawnione.

Po przeprowadzeniu badań naukowcy odkryli, że dodanie 0,4-0,7% barwnika do wsadu zwykłego szkła umożliwia jego zabarwienie. Barwniki to głównie tlenki metali. Wiadomo już, że każdy pierwiastek metaliczny ma swoją unikalną „sygnaturę spektralną”, więc różne tlenki metali mogą przybierać różne kolory. Dodanie tych tlenków do wsadu szklanego spowoduje zabarwienie szkła. Na przykład, po dodaniu tlenku chromu (Cr2O3) szkło staje się zielone; po dodaniu dwutlenku manganu (MnO2) szkło staje się fioletowe; po dodaniu tlenku kobaltu (Co2O3) szkło staje się niebieskie, a okulary ochronne używane przez hutników i spawaczy elektrycznych są wykonane ze szkła.

W rzeczywistości kolor szklane butelki Zależy to nie tylko od dodanych barwników, ale także od dostosowania wartościowości pierwiastków poprzez temperaturę topnienia i właściwości płomienia pieca, dzięki czemu szkło ma różne kolory. Na przykład, jeśli miedź w szkle występuje w drogim tlenku miedzi, szkło będzie miało niebiesko-zielony kolor; w obecności taniego tlenku miedzi (Cu2O) szkło będzie miało czerwony kolor. Czasami szkło nie może być olśniewająco wyeksponowane po pierwszym stopieniu i wymagane jest drugie podgrzanie, aby szkło miało swój kolor. Tak jest w przypadku cennego złocisto-czerwonego szkła, które powstaje przez dodanie niewielkiej ilości złota do zwykłych składników szkła. Po pierwszym stopieniu złoto rozprowadza się w szkle w postaci atomów i szkło w tym momencie nie ma koloru; po ponownym podgrzaniu do temperatury bliskiej zmiękczeniu atomy złota w nim zawarte skupiają się w cząsteczki koloidalne, a szkło w tym momencie ma piękny czerwony kolor.

Obecnie ludzie używają tlenków pierwiastków ziem rzadkich jako barwników do produkcji wysokiej jakości kolorowych szkieł. Kolorowe szkło domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich ma czysty i jasny kolor, a nawet zmienia barwę pod wpływem światła. Na przykład szkło z tlenkiem neodymu ma tę właściwość. W świetle słonecznym przybiera barwę fioletowoczerwoną, a pod wpływem fluorescencji niebieskofioletową, co wygląda niezwykle efektownie. Istnieje rodzaj szkła, który zmienia kolor pod wpływem natężenia światła. Ludzie używają go jako soczewek w okularach i szyb okiennych w domach. Zastosowanie tego rodzaju szkła jako szyby okiennej pozwala zachować pewien poziom jasności w pomieszczeniu i nie wymaga stosowania zasłon chroniących przed słońcem, dlatego niektórzy nazywają je „automatyczną zasłoną”. Może ono blokować przenikanie promieni ultrafioletowych. Po wyposażeniu bibliotek i muzeów w tego rodzaju szkło, książki i zabytki kultury mogą być chronione przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Oprócz pierwiastków ziem rzadkich, bezpośrednie dodanie wolframu i platyny do szkła pozwala także na uzyskanie szkła zmieniającego kolor.

Zwykłe pigmenty blakną pod wpływem promieniowania ultrafioletowego słońca lub działania tlenu i dwutlenku siarki w powietrzu; natomiast kolorowe szkło jest odporne na słońce i deszcz, ponieważ tlenki metali, które nadają mu barwę, zostały zespolone ze szkłem. Zanurz się w wodzie i zachowaj jego piękny, młodzieńczy wygląd na zawsze. Wraz z rozwojem nauki i technologii, różnorodność kolorowego szkła będzie coraz bardziej różnorodna, a nasze życie również stanie się bogatsze dzięki jego zdobieniom i dekoracjom.

Mówiąc najprościej, szkło, które prezentuje różne kolory poprzez pochłanianie, odbijanie i przepuszczanie światła o określonej długości fali. Jest ono stosowane głównie do drzwi i okien w budynkach użyteczności publicznej oraz jako materiały elewacyjne do dekoracji wnętrz i elewacji. Istnieją dwa procesy barwienia szkła: barwienie materiału i barwienie powierzchni.

Kolorowanie materiałów

Proces dodawania do surowców szklanych substancji, które mogą tworzyć kolorowe jony, koloidy złożone i cząsteczki koloidów metali, w celu nadania im różnych kolorów, można podzielić na cztery typy w zależności od mechanizmu barwienia.

1. Barwienie jonowe: Jest to związek, który dodaje do szklanego frytu pierwiastki przejściowe, takie jak kobalt (Co), mangan (Mn), nikiel (Ni), żelazo (Fe), miedź (Cu) i występuje w szkle w stanie jonowym, ponieważ ich elektrony walencyjne znajdują się w stanie podstawowym. Przejście między różnymi poziomami energetycznymi (stan podstawowy i stan wzbudzony) powoduje selektywną absorpcję światła widzialnego, co powoduje zabarwienie, jak w przypadku błękitu kobaltowego, fioletu manganowego, zieleni niklowej i innych kolorowych szkieł.

2. Kolorowe cząstki koloidalne złożone: Dodanie związków siarki lub selenu (takich jak CdS, CdSe itp.) CdSe tworzy większe cząstki koloidalne, a szkło nabiera koloru ze względu na rozpraszanie światła, np. czerwień selenowa, żółcień kadmowa i inne kolorowe szkła.

3. Barwienie koloidalnymi cząstkami metali: Polega na dodaniu do surowca szklarskiego tlenków, które łatwo rozkładają się do postaci metalicznej (takich jak złoto, srebro, miedź i inne tlenki). Najpierw rozpuszczają się one w szkle w stanie jonowym, a następnie po obróbce cieplnej przekształcają się w stan atomowy, a następnie łączą się w cząstki koloidalne. Rozpraszanie światła powoduje absorpcję światła widzialnego, co powoduje zabarwienie, np. na kolor złotoczerwony, miedzianoczerwony, srebrzystożółty i inne kolorowe szkła.

4. Barwienie półprzewodników: Polega na dodaniu CdS, CdSe, CdTe i innych barwników do szklanego frytu, a w obszarze światła widzialnego nie ma piku absorpcyjnego, ale ciągły obszar absorpcji, a obszar transmisji światła i obszar absorpcji są bardzo stromą linią podziału. W odróżnieniu od wyżej wymienionych mechanizmów barwienia, jego kolor zmienia się wraz ze stosunkiem CdS/CdSe. Na przykład, gdy CdS jest więcej, jest on zbliżony do pomarańczowego, gdy CdSe jest więcej, jest czerwony, a gdy CdTe jest więcej, jest czarny, czyli są one oparte na O2-, S2-, Se2-, Te2 Rząd - przesuwa się w kierunku fali długiej. Zgodnie z teorią pasm energetycznych półprzewodników, potencjał elektrofilowy tych anionów staje się mniejszy, a ich elektrony walencyjne można wzbudzić do pasma przewodnictwa (stanu wzbudzonego) poprzez sekwencyjne stosowanie światła o niższej energii (bliskiego światłu widzialnemu), co powoduje obcięcie granicy falowej. Wejście w obszar światła widzialnego spowoduje zabarwienie szkła.

Kolorowanie powierzchni

Polega na powlekaniu powierzchni szkła metalem, tlenkiem metalu itp. w celu utworzenia przezroczystej, półprzezroczystej lub nieprzezroczystej powłoki kolorowej. Powlekanie powierzchni szkła SnCl4 i FeCl3 metodą chemicznego rozkładu termicznego pozwala na uzyskanie odpowiednio niebieskiej warstwy SnO2 i złotej warstwy Fe2O3. Warstwy metali, takich jak złoto, srebro, miedź lub tlenki metali, takie jak In2O3, SnO2, TiO2, można uzyskać metodą naparowywania próżniowego, napylania katodowego próżniowego, napylania reaktywnego itp. Różne kolory warstw interferencyjnych i odblaskowych. W linii produkcyjnej szkła float, metoda elektrycznego float lub natryskiwania termicznego może być stosowana do wytwarzania kolorowego szkła o barwionej powierzchni. Można również nanosić na nie nadruk lub natryskiwać kolorową glazurę szklaną w celu produkcji szklanych butelek.