Как формируется цвет стеклянной бутылки? - Maypak

Откуда взялись эти прекрасные цвета стекла?

Обычный стеклянные бутылки Цветное стекло изготавливается путем плавки кварцевого песка, кальцинированной соды и известняка. Это смесь силикатов, состав которой не фиксирован. Первое стекло, изготовленное человеком, представляло собой небольшие кусочки стекла с низкой прозрачностью и некоторым цветом. Цвет добавлялся не сознательно, а в результате смешивания нечистого сырья с примесями. В то время цветные стеклянные бутылки использовались только в качестве украшения, и требования к ним были невысокими. Цветное стекло производилось лишь случайно. Но к цветному стеклу, которое нам требуется сегодня, предъявляются очень высокие научные требования, и его можно получить только после раскрытия секрета цвета. стеклянная бутылка раскрывается.

В результате исследований выяснилось, что добавление 0,4-0,7% красителя в смесь обычного стекла позволяет придать ему цвет. Красители в основном представляют собой оксиды металлов. Известно, что каждый металлический элемент имеет свою уникальную «спектральную сигнатуру», поэтому разные оксиды металлов могут давать разные цвета. Если эти оксиды добавить в смесь стекла, стекло окрасится. Например, добавление оксида хрома (Cr2O3) делает стекло зеленым; добавление диоксида марганца (MnO2) — фиолетовым; добавление оксида кобальта (Co2O3) — синим, и именно такое стекло используется в защитных очках, применяемых сталелитейщиками и электросварщиками.

На самом деле, цвет стеклянные бутылки Цвет стекла зависит не только от добавленных красителей, но и от регулирования валентности элементов посредством температуры плавления и свойств пламени печи, благодаря чему стекло приобретает разные оттенки. Например, если в стекле присутствует медь в виде дорогостоящего оксида меди, стекло будет иметь сине-зеленый цвет; в присутствии недорогого оксида меди(I) (Cu2O) стекло будет иметь красный цвет. Иногда стекло не может проявить свой яркий цвет после первого плавления, и для этого требуется второй нагрев. Это относится к драгоценному золотисто-красному стеклу, которое изготавливается путем добавления небольшого количества золота к обычным стеклянным компонентам. После первого плавления золото распределяется в стекле в виде атомов, и в этот момент стекло не проявляет цвета; при повторном нагреве до температуры, близкой к температуре размягчения, атомы золота в нем объединяются в коллоидные частицы, и в этот момент стекло приобретает красивый красный цвет.

В настоящее время оксиды редкоземельных элементов используются в качестве красителей для производства различных высококачественных цветных стекол. Цветное стекло, легированное редкоземельными элементами, обладает чистым и ярким цветом и даже меняет цвет в зависимости от освещения. Например, стекло на основе оксида неодима обладает этой характеристикой. На солнечном свете оно приобретает пурпурно-красный оттенок, а при флуоресценции — сине-фиолетовый, что очень красиво. Существует также стекло, меняющее цвет в зависимости от интенсивности света. Его используют в качестве линз для стекол и оконных стекол в домах. Использование такого стекла в качестве оконного стекла позволяет сохранять определенную яркость в помещении, и нет необходимости использовать шторы для защиты от солнца, поэтому его иногда называют «автоматическими шторами». Оно блокирует прохождение ультрафиолетовых лучей солнечного света. После того, как библиотеки и музеи будут оснащены таким стеклом, книги и культурные ценности будут защищены от ультрафиолетовых лучей.

Помимо редкоземельных элементов, прямое добавление вольфрама и платины в стекло также позволяет получить стекло, меняющее цвет.

Обычные пигменты выцветают под воздействием ультрафиолетового излучения солнца или действия кислорода и диоксида серы в воздухе; но цветное стекло способно выдерживать солнце и дождь, поскольку оксиды, такие как металлы, играющие красящую роль, сплавлены со стеклом. Они сохраняют свой прекрасный, молодой вид навсегда. С развитием науки и техники разнообразие цветного стекла будет становиться все более и более красочным, и наша жизнь также станет красочной благодаря его украшению и декорированию.

Проще говоря, стекло, которое приобретает различные цвета, поглощая, отражая и пропуская свет определенной длины волны. Оно в основном используется для дверей и окон общественных зданий, а также в качестве облицовочного материала для внутренней и внешней отделки. Существует два процесса окрашивания стекла: окрашивание материала и окрашивание поверхности.

Окраска материалов

Процесс добавления в стекло сырьевых материалов веществ, способных образовывать цветные ионы, сложные коллоиды и частицы металлических коллоидов, для придания им различных цветов, можно разделить на четыре типа в зависимости от механизма окрашивания.

1. Ионная окраска: это соединение, в которое в стекловидную фритту добавляют переходные элементы, такие как кобальт (Co), марганец (Mn), никель (Ni), железо (Fe), медь (Cu), и которое существует в стекле в ионном состоянии, поскольку их валентные электроны находятся на разных энергетических уровнях (основном и возбужденном), что вызывает избирательное поглощение видимого света и окрашивание стекла, например, кобальтово-синий, марганцево-фиолетовый, никелево-зеленый и другие цветные стекла.

2. Цветные коллоидные частицы: При добавлении соединений серы или селена (таких как CdS, CdSe и др.) CdSe образует более крупные коллоидные частицы, и стекло окрашивается за счет рассеяния света, например, селеновым красным, кадмиевым желтым и другими цветными стеклами.

3. Окрашивание металлическими коллоидными частицами: Для этого в стекло добавляют легко разлагающиеся оксиды (такие как золото, серебро, медь и другие) в качестве сырья. Сначала они растворяются в стекле в ионном состоянии, а затем после термической обработки переходят в атомарное состояние, агрегируются и образуют коллоидные частицы. Рассеяние света приводит к поглощению видимого света и окрашиванию стекла, например, в золотисто-красный, медно-красный, серебристо-желтый и другие цвета.

4. Полупроводниковое окрашивание: оно заключается в добавлении CdS, CdSe, CdTe и других красителей в стеклянную фритту. При этом отсутствует пик поглощения в видимой области спектра, а область поглощения является непрерывной, а область пропускания света и область поглощения резко разделяются. В отличие от вышеупомянутых механизмов окрашивания, цвет изменяется в зависимости от соотношения CdS/CdSe. Например, при большем содержании CdS цвет становится близким к оранжевому, при большем содержании CdSe — красным, а при большем содержании CdTe — черным, то есть они основаны на O2-, S2-, Se2-, Te2-. Последовательность смещается в сторону длинных волн. Согласно теории энергетических зон полупроводников, электрофильный потенциал этих анионов последовательно уменьшается, и их валентные электроны могут быть возбуждены до зоны проводимости (возбужденного состояния) путем последовательного воздействия света с более низкой энергией (близкой к видимому свету), что приводит к усечению волнового предела. Попадание в область видимого света приведет к окрашиванию стекла.

Окрашивание поверхности

Это процесс нанесения металлического, оксидного и других покрытий на поверхность стекла для образования прозрачного, полупрозрачного или непрозрачного цветного покрытия. Нанесение SnCl4 и FeCl3 на поверхность стекла методом химического термического разложения позволяет получить соответственно синюю пленку SnO2 и золотую пленку Fe2O3. Металлические пленки, такие как золото, серебро, медь, или оксидные пленки, такие как In2O3, SnO2, TiO2, могут быть получены методом вакуумного испарения, вакуумного катодного распыления, реактивного распыления и т. д. Различные цвета интерференционных и отражающих пленок. В линии по производству флоат-стекла для получения цветного стекла с цветной поверхностью может использоваться метод электрофлоатинга или метод термического напыления. Также можно наносить цветную глазурь методом печати или распыления для изготовления глазурованных стеклянных бутылок.