การตรวจสอบคุณภาพขวดแก้ว-ข้อบกพร่อง

ขวดแก้วมีข้อบกพร่องหลายประเภทซึ่งสามารถสรุปได้เป็นสองประเภท ได้แก่ ข้อบกพร่องในตัวแก้วและข้อบกพร่องในการขึ้นรูปขวดแก้ว ข้อบกพร่องของขวดแก้วมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับขั้นตอนการผลิตต่างๆ เช่น การประมวลผลวัตถุดิบ การเตรียมวัตถุดิบเป็นชุด การหลอม การทำให้บริสุทธิ์ การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การทำความเย็น การขึ้นรูป และกระบวนการผลิตอื่นๆ ความคลาดเคลื่อนของข้อบกพร่องของขวดแก้วขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปแล้ว ผลิตภัณฑ์ขวดแก้วไม่สามารถมีข้อบกพร่องที่ชัดเจนได้จำนวนมาก มิฉะนั้นจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพรูปลักษณ์ของขวดแก้ว ลดความสม่ำเสมอและการส่งผ่านแสงของขวดแก้ว ลดความแข็งแรงเชิงกลและเสถียรภาพทางความร้อนของขวดแก้ว และทำให้เกิดของเสียและผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องจำนวนมาก

เนื่องจากมีสิ่งเจือปนต่างๆ อยู่ในเนื้อแก้ว ทำให้เนื้อแก้วไม่เรียบสม่ำเสมอกัน ซึ่งเรียกว่ามีตำหนิในตัวแก้ว โดยสามารถแบ่งตามสถานะต่างๆ ได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ฟองอากาศ (สิ่งเจือปนก๊าซ) หิน (สิ่งเจือปนของแข็ง) รอยเส้นและก้อน (สิ่งเจือปนแก้ว) ซึ่งเป็นตำหนิภายใน

(1) ฟองอากาศในแก้วฟองอากาศเป็นก๊าซที่มองเห็นได้ซึ่งประกอบด้วยก๊าซต่างๆ ในแก้ว ฟองอากาศไม่เพียงแต่ส่งผลต่อคุณภาพรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์แก้วเท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้น ฟองอากาศยังส่งผลต่อความโปร่งใสและความแข็งแรงเชิงกลของแก้วอีกด้วย
ฟองอากาศสามารถแบ่งได้เป็นฟองอากาศสีเทา (เส้นผ่านศูนย์กลาง<0.2mm) and bubbles (diameter >0.2 มม.) ขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่างของฟองอากาศยังมีหลากหลาย เช่น ทรงกลม ทรงรี และเชิงเส้น ฟองอากาศมักประกอบด้วย O2, N2, CO, CO2, SO2, ไนโตรเจนออกไซด์ และไอน้ำ
ฟองอากาศสามารถแบ่งออกได้เป็น ฟองอากาศปฐมภูมิ (ฟองอากาศที่เหลืออยู่ในวัสดุชุด) ฟองอากาศทุติยภูมิ ฟองอากาศภายนอก ฟองอากาศทนไฟ และฟองอากาศที่เกิดจากโลหะเหล็ก ตามสาเหตุที่ต่างกันของการเกิดฟองอากาศ
หลังจากขั้นตอนการทำให้แก้วบริสุทธิ์เสร็จสิ้น มักจะมีฟองอากาศบางส่วนที่ไม่ยอมหลุดออกไปจนหมดและยังคงอยู่ในแก้ว ฟองอากาศเหล่านี้เรียกว่าฟองอากาศปฐมภูมิ สาเหตุหลักของการเกิดฟองอากาศปฐมภูมิคือการทำให้แก้วบริสุทธิ์ได้ไม่ดี ในการผลิต มีวิธีต่างๆ มากมายที่สามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มอัตราการหลุดออกของก๊าซ เช่น การเพิ่มอุณหภูมิการหลอมเหลว การลดความหนืดของของเหลวในแก้ว การลดความดันในเตาเผา และการปรับปริมาณสารทำให้แก้วบริสุทธิ์ให้เหมาะสม
เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาวะกระบวนการในเตาเผา ฟองอากาศ (ฟองเถ้า) จึงปรากฏขึ้นในของเหลวแก้วที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูป ซึ่งเรียกว่าฟองอากาศรอง การเกิดฟองอากาศรองมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการหลอมแก้ว โดยส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยทางกายภาพและเคมี
วัสดุทนไฟมีรูพรุนในระดับหนึ่ง และรูพรุนมักมีก๊าซอยู่ เมื่อวัสดุทนไฟสัมผัสกับของเหลวแก้ว ของเหลวแก้วจะถูกดูดเข้าไปเนื่องจากแรงดูดของรูพรุน และก๊าซในรูพรุนจะถูกบีบเข้าไปในของเหลวแก้ว นอกจากนี้ สิ่งเจือปน เช่น คาร์บอน เหล็ก และไททาเนียมที่มีอยู่ในวัสดุทนไฟหรือโลหะ จะเข้าไปในของเหลวที่หลอมละลายหลังจากการกัดกร่อน และก่อให้เกิดฟองอากาศ
แก๊สที่ดูดซับบนพื้นผิวของกระจกที่แตกและสิ่งแปลกปลอมที่นำมาโดยคน เช่น ฝุ่น เถ้าถ่านหิน น้ำมัน และสิ่งที่รวมเป็นของแข็งและของเหลวอื่นๆ เข้าไปในแก้วที่หลอมละลายและสัมผัสของเหลวในแก้วโดยตรงจนเกิดฟองอากาศ

(2) หิน หินเป็นข้อบกพร่องที่อันตรายที่สุดในตัวแก้ว หินเป็นผลึกแข็งที่รวมอยู่ในตัวแก้วและส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อรูปลักษณ์และความสม่ำเสมอของแสงของผลิตภัณฑ์แก้ว นอกจากนี้ เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่แตกต่างกันของหินและแก้วโดยรอบ จึงเกิดความเครียดในพื้นที่บนอินเทอร์เฟซของแก้ว ซึ่งลดความแข็งแรงเชิงกลและเสถียรภาพทางความร้อนของผลิตภัณฑ์ลงอย่างมาก และยังทำให้ผลิตภัณฑ์แตกหักโดยอัตโนมัติอีกด้วย
หินแต่ละชนิดมีองค์ประกอบทางเคมีและแร่ธาตุต่างกัน โดยหินแต่ละชนิดจะแบ่งตามสาเหตุการเกิดได้ดังนี้ หินแบบแบตช์ (อนุภาคที่ยังไม่หลอมละลาย) หินทนไฟ หินตกผลึก สิ่งเจือปนซัลเฟต (สิ่งเจือปนที่เป็นด่าง) "จุดดำ" และสิ่งปนเปื้อนจากภายนอก
หินแบทช์คืออนุภาคส่วนประกอบที่ยังไม่ละลายของแบทช์ ในกรณีส่วนใหญ่ จะเป็นอนุภาคควอตซ์ซึ่งมีสีขาว ขอบจะมนขึ้นเนื่องจากการละลายอย่างช้าๆ และพื้นผิวมักมีร่อง มีวงแหวนไม่มีสีซึ่งมีปริมาณ SiO2 สูงอยู่รอบอนุภาคควอตซ์ มีความหนืดสูงและไม่กระจายตัวง่าย ซึ่งมักนำไปสู่การสร้างเส้นเอ็นหยาบ หลังจากอยู่ในส่วนที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน อนุภาคควอตซ์จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นผลึกของคริสโตบาไลต์และไตรดิไมต์
หินทนไฟเกิดจากอุณหภูมิสูงในระยะยาวของปล่องเตาและผนังหน้าอกของเตาหลอม และผลของก๊าซอัลคาไล แมลงอัลคาไล และสารระเหยอื่นๆ ที่ก่อตัวเป็นชั้นเคลือบบนพื้นผิวของวัสดุทนไฟ เนื่องจากความลื่นไหลและแรงตึงผิว หยดแก้วจึงค่อยๆ ก่อตัวขึ้น เมื่อหยดแก้วที่เกิดขึ้นมีน้ำหนักและความหนืดในระดับหนึ่ง หยดแก้วจะตกลงมาจากปล่องไฟในของเหลวแก้วเพื่อสร้างหิน นอกจากนี้ วัสดุทนไฟที่สัมผัสกับของเหลวแก้วจะกัดกร่อนและหลุดลอกออกที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน และผสมเข้ากับผลิตภัณฑ์แก้วเพื่อสร้างหิน
หินตกผลึกเกิดจากองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่สม่ำเสมอของตัวแก้ว ซึ่งทำให้ของเหลวในแก้วตกผลึกเมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่เอื้อต่อการเกิดและเติบโตของผลึกเป็นเวลานาน หินตกผลึกมักปรากฏที่บริเวณรอยต่อระหว่างสองเฟส
หินซัลเฟตที่รวมอยู่เกิดจากซัลเฟตที่มีอยู่ในแก้วหลอมละลายเกินปริมาณที่สามารถละลายในแก้วได้ ซึ่งจะถูกแยกออกเป็นตะกรันในรูปแบบของซัลเฟตและเข้าสู่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป หินและสิ่งเจือปนสีดำเกิดขึ้นโดยตรงหรือโดยอ้อมจากวัตถุดิบในแบตช์ นอกจากนี้ยังอาจเกิดจากการใส่โครเมียม เหล็ก นิกเกิล ฯลฯ เข้าไปเนื่องจากการทำงานที่ไม่ระมัดระวัง ส่งผลให้ตัวแก้วมีข้อบกพร่อง

(3) ริ้วและก้อนเนื้อ เศษแก้วที่มีลักษณะไม่เหมือนกันในตัวหลักของแก้วเรียกว่าริ้วและก้อนเนื้อ สิ่งเหล่านี้แตกต่างจากตัวหลักของแก้วในองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ สิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดความเครียดบนขวดและส่งผลต่อคุณภาพและเกรดของผลิตภัณฑ์ สำหรับขวดและโถแก้วที่มีน้ำหนักเบา อิทธิพลของริ้วเนื้อต่อการขึ้นรูปนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง และเป็นข้อบกพร่องหลักของขวดที่มีน้ำหนักเบา
จากมุมมองด้านรูปลักษณ์ ริ้วและปุ่มนูนจะยื่นออกมาในระดับที่แตกต่างกันบนตัวหลักของกระจก กระจายอยู่ภายในกระจกหรือบนพื้นผิวของกระจก อาจเป็นสีไม่มีสี สีเขียวหรือสีน้ำตาล ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแถบ แต่ก็มีเส้นและเส้นใยเต็มๆ ด้วย และบางครั้งก็มีลักษณะเป็นปุ่มนูนและยื่นออกมา
ตามสาเหตุการเกิดที่แตกต่างกัน คราบและปุ่มหินสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท คือ การหลอมเหลวที่ไม่สม่ำเสมอ การหยดแก้วจากเตาเผา การกัดเซาะวัสดุทนไฟ และการหลอมเหลวของหิน
ในระหว่างกระบวนการหลอมเหลวของของเหลวแก้ว โดยผ่านขั้นตอน "การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน" ชิ้นส่วนต่างๆ ในของเหลวที่หลอมละลายจะกระจายเข้าหากันและขจัดความไม่สม่ำเสมอ หากวัตถุดิบที่ผสมกันไม่ทั่วถึงหรืออุณหภูมิในการหลอมละลายไม่คงที่ ระบบอุณหภูมิของการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันจะพังทลาย การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันจะไม่สมบูรณ์แบบ และของเหลวแก้วในโซนเยือกแข็งจะเข้าไปมีส่วนร่วมในการไหลของของเหลว ส่งผลให้เกิดลักษณะเป็นแถบและปุ่ม
เนื่องจากการระเหยและสลายตัวของสารระเหยในของเหลวที่หลอมละลาย ทำให้ปริมาณซิลิกาบนพื้นผิวของของเหลวที่หลอมละลายเพิ่มขึ้น หรือเนื่องจากหยดของเหลวที่มีความหนืดสูงที่เกินตกลงไปในตัวแก้ว องค์ประกอบทางเคมีของของเหลวจึงแตกต่างจากแก้วหลัก และของเหลวจะกระจายตัวช้ามากในของเหลวที่หลอมละลาย ซึ่งจะก่อตัวเป็นแถบและก้อนเนื้อด้วย
สารละลายแก้วจะกัดกร่อนวัสดุทนไฟ และส่วนที่กัดกร่อนอาจตกลงไปในเนื้อแก้วในสถานะตกผลึกจนกลายเป็นหิน นอกจากนี้ยังสามารถสร้างสารคล้ายแก้วที่ละลายอยู่ในเนื้อแก้วได้อีกด้วย แถบและปุ่มแบบนี้เป็นประเภทของหินที่พบได้บ่อยที่สุด ภายใต้การกระทำของสารละลายแก้วในเนื้อแก้ว หินจะค่อยๆ ละลายในอัตราที่แตกต่างกัน เนื้อแก้วหลังจากละลายแล้วยังคงมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างจากแก้วหลัก โดยก่อตัวเป็นปุ่มหรือแถบ