ขวด (Bottle)

ขวด เป็นภาชนะที่มีรูปทรงยาว ทั่วไปใช้บรรจุน้ำ หรือของเหลว ส่วนใหญ่ทำจากวัสดุประเภทแก้ว หรือพลาสติก รูปทรงของขวดมีหลายแบบ โดยทั่วไปปากขวดมีขนาดหน้าตัดเล็กกว่าตัวขวด ถ้าหน้าตัดเท่ากันเรียกว่ากระบอก

วัสดุที่นิยมใช้ทำขวดได้แก่

+ แก้ว

+พลาสติก ได้แก่ PET ,PE

ขวดแก้ว ( Glass bottles )

   

วัตถุดิบที่ใช้ ในการผลิตแก้ว
1.ทราย มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า “ซิลิกา” จะต้องมีปริมาณของ SiO₂ อย่างน้อย 99.5% และมีปริมาณของ Fe₂O₃ น้อยกว่า 0.04%
2. โซดาแอช คือ Na₂CO₃ ในธรรมชาติอยู่ในรูปของ Na₂CO₃ , NaHCO₃, 2H₂O
3. หินปูน คือ CaO  และ หินโดโลไมต์ เป็นสารที่ประกอบด้วย CaO และ MgO 

4. หินฟันม้า เป็นสารที่ประกอบด้วย SiO₂ และยังมีปริมาณ AI₂O₃ ถึงเกือบ 20%

5. เศษแก้ว เป็นวัตถุดิบที่ช่วยประหยัดพลังงานในการหลอม
นอกจากนี้ยังมีวัตถุดิบอื่นๆ ซึ่งช่วยในการหลอม การปรับแต่งสีของขวดแก้ว รวมทั้งปรับแต่ง

คุณสมบัติของ Oxides ต่างๆที่ประกอบอยู่ในแก้ว

1.  SiO₂ แก้วที่มีปริมาณของ SiO₂ สูง จะทำให้แก้วนั้นมีโครงสร้างที่แข็งแรง ทนต่อความร้อนและสารเคมี แต่ทำการผลิตได้ยากเนื่องจากต้องใช้การหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงขึ้น และขึ้นรูปได้ยากเนื่องจากมีความหนืดสูง

2. CaO และ MgO  จะช่วยในการขึ้นรูป ทำให้แก้วคงตัว (set) เร็วขึ้นเมื่อเย็นลง และเพิ่มความทนต่อสารเคมี แก้วที่มีปริมาณ MgO มากกว่า CaO จะทำให้ให้การตกผลึกเป็นไปอย่างช้าๆ ทำให้การเรียงตัวของผลึกออกมาสวยงาม

3. K₂Oช่วยให้การตกผลึกเป็นไปอย่างช้าๆ ทำให้การเรียงตัวของผลึกออกมาสวยงาม

4. Na₂O แก้วที่มีปริมาณ Na₂O สูงจะหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ำ เปราะแตกง่าย และไม่ทนต่อสารเคมี ถ้ามีปริมาณ Na₂O สูงมากๆ จะสามารถละลายน้ำได้

5.  B₂O₃ แก้วที่มีสารประกอบพวก Boron เป็นองค์ประกอบ (Borosilicate) จะมีความคงทนต่อกรด-ด่าง และทนต่อความร้อน เนื่องจากจะทำให้สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนลดลง แก้วประเภทนี้เป็นแก้วที่ใช้ในอุปกรณ์วิทยาศาสตร์และเป็นแก้วประเภทที่สามารถใช้ในเตาไมโครเวฟได้

6. Al₂O3 แก้วที่มีปริมาณ Al₂O3 สูง จะทำให้แก้วนั้นมีความทนทานต่อการสึกกร่อนและสารเคมีได้ดีขึ้น

7. Fe₂O₃ ช่วยประหยัดเชื้อเพลิงในขณะหลอม แต่จะทำให้เนื้อกระจกใส มีสีค่อนไปทางเขียว

8. PbO แก้วที่มีตะกั่วเป็นองค์ประกอบ (Lead glass) เนื้อแก้วใสวาวเนื่องจากมีค่าดัชนีหักเหสูงมีความอ่อน (soft) ไม่แข็งกระด้าง ง่ายต่อการเจียระไน เวลาเคาะมีเสียงกังวาน

9. ออกไซด์ อื่นๆ หากต้องการให้แก้ว หรือกระจกมีสีสันต่างๆ สามารถเติมสารนอกเหนือจากส่วนผสมข้างต้นที่กล่าวมาแล้ว ดังนี้ 

 

ชนิดโดยทั่วไปของแก้ว มีดังนี้

1.    แก้วโซดาไลม์ (Soda-lime glass)

ผลิตจากวัตถุดิบหลัก คือ ทราย โซดาแอช หินปูน เป็นแก้วที่พบเห็นได้โดยทั่วไป มีราคาถูกได้แก่ แก้วที่เป็นขวด แก้วน้ำ กระจก เป็นต้น สามารถทำให้เกิดสีต่างๆ ได้โดยการเติมออกไซด์ที่มีสีลงไป

       

 

2.    . แก้วที่บอโรซิลิเกต (Borosilicate glass ) หรือ Pyrex

เป็นแก้วที่มีการเติมบอริค-ออกไซด์ ลงไป ทำให้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ และทนต่อการเปลี่ยนแปลงความร้อนได้ แก้วที่ได้สามารถนำไปใช้ทำเครื่องแก้ววิทยาศาสตร์ ทำภาชนะแก้วสำหรับใช้ในเตาไมโครเวฟ เป็นต้น

 

 

3.    แก้วตะกั่ว (Lead glass) หรือแก้วคริสตัล

เป็นแก้วที่มีสารผสมของตะกั่วออกไซด์ อยู่มากกว่า 24% โดยน้ำหนัก จะเป็นแก้วที่มีดัชนีหักเหสูงมากกว่าแก้วชนิดอื่น ทำให้มีประกายแวววาวสวยงาม และแกะสลักเป็นลวดลายต่างๆ ได้ ใช้ทำเครื่องแก้วที่มีราคาแพง เช่นเครื่องประดับ โคมไฟระย้า เป็นต้น

                 

                      

 

    4.    แก้วอลูมิโนซิลิเกต (Alumino silicate glass)

มีอลูมินาและซิลิกาเป็นส่วนผสมหลัก มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว เนื่องจากความร้อนต่ำ และมีจุดอ่อนตัวของแก้ว (softening point) สูง พอที่จะป้องกันการเสียรูปทรงเมื่อทำการอบ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ผลิตภัณฑ์

                 

                

 

5.    แก้วอัลคาไลน์-เอิร์ท อลูมิโนซิลิเกต (alkaline-earth alumino silicate)

มีส่วนผสมของแคมเซียมออกไซด์ หรือแบเรียมออกไซด์ ทำให้มีค่าดัชนีหักเหใกล้เคียงกับแก้วตะกั่ว แต่ผลิตง่ายกว่าและมีความทนทานต่อกรดและด่าง มากกว่าแก้วตะกั่วเล็กน้อย

6.    กลาส-เซรามิกส์ (glass-ceramics)

เป็นแก้วประเภทลิเธียมอลูมิโนซิลิเกตที่มี TiO₂ หรือ ZrO₂ ผสมอยู่เล็กน้อย ซึ่งจะทำให้เกิดผลึกในเนื้อแก้ว ซึ่งอาจทำให้แก้วมีความทึบแสงหรือโปร่งใส ขึ้นกับชนิดของผลึก กลาส-เซรามิกส์จะทนทาน และมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำมาก สามารถนำไปใช้เป็นภาชนะหุงต้ม หรือเป็นแผ่นบนเตาหุงต้มได้

              

                      

 

7.    แก้วบริสุทธิ์(Fused silica glass) ใช้ทรายบริสุทธิ์ 100 %  ใช้สำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับยานอวกาศ

                    

                  นอกจากนี้อาจมีแก้วประเภทอื่นๆ อีกหลายประเภท ขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่แตกต่างกันออกไป แต่เนื่องจาก อาจไม่มีการใช้ที่แพร่หลายนัก จึงไม่นำมากล่าวในที่นี้

 กระบวนการผลิตแก้ว

1.เตรียมวัตถุดิบทั้งหมด นำมาผสมให้เข้ากัน(ในขั้นนี้เราจะใส่เศษแก้วลงไปด้วยเป็นการช่วยรักษาทรัพยากรธรรมชาติและเศษแก้วที่ผ่านการหลอมมาแล้วเมื่อมีการหลอมใหม่จะทำให้หลอมได้ง่ายขึ้น) เติมสีสันให้กับแก้วในขั้นตอนนี้ได้เลย

2. นำเข้าเตาหลอมใช้อุณหภูมิประมาณ 1500 °c

3. นำแก้วที่ผ่านการหลอมออกจากเตาหลอมจะให้อุณหภูมิของแก้วลดลงมากจากนั้นนำไปเข้าเครื่องขึ้นรูปแก้ว จะได้แก้วรูปร่างต่างๆออกมา

4. อบอ่อน เพื่อให้แก้วสามารถทนอุณหภูมิต่างๆได้ดี

5. ตกแต่ง ตามแบบที่ต้องการ

 

 

กระบวนการผลิตขวด มี 2 แบบ

 

 

1. Blow and Blow process  ใช้ผลิตขวดปากแคบ

       - แม่พิมพ์ที่ 1 เริ่มจากนำ Gob เข้ามาใน แม่พิมพ์จากนั้นจะมีแรงดันดันGobให้ติดกับแม่พิมพ์เมื่อติดแล้วจะมีลมเป่าเข้ามาในGob ทำให้เกิดช่องว่างด้านในเรียกว่า Blank shape

       - แม่พิมพ์ที่ 2 นำ Blank shape ทีได้เข้าแม่พิมพ์ตัวที่ 2 เพื่อเข้าขั้นตอนการเป่าลมเข้าไปอีกครั้งหนึ่งเพื่อให้ได้ผนังของขวดแก้วที่บางตามต้องการ

                   

                    

      

2. Press and Blow process  ใช้ผลิตขวดปากกว้าง

       - แม่พิมพ์ที่ 1 เริ่มจากนำ Gob เข้ามาในแม่พิมพ์จากนั้นแม่พิมพ์จะถูกดันขึ้นไปติด Gobทำให้มีลักษณะเป็นช่องว่างได้ลักษณะที่เรียกว่า Blank shape

       - แม่พิมพ์ที่ 2 นำ Blank shape ทีได้เข้าแม่พิมพ์ตัวที่ 2 เพื่อเข้าขั้นตอนการเป่าลมเข้าไปอีกครั้งหนึ่งเพื่อให้ได้ผนังของขวดแก้วที่บางตามต้องการ ลักษณะกระบวนการขั้นนี้เหมือนกับแม่พิมพ์ตัวที่ 2 ของ Blow and Blow process  

 

 

       

 

 

ประโยชน์ :

1. นำไปใช้งานได้หลากหลาย

การใช้งานของวัสดุแก้ว

        1. แก้วในงานก่อสร้าง (Constructions) เช่น กระจกแผ่น กระจกลาย อิฐแก้ว (Glass brock) เป็นต้น ต้องมีความแข็งแรง ความโปร่งใสสูง สามารถผลิตในปริมาณมากเพื่อให้คุ้มกับการลงทุน

        2. แก้วบรรจุภัณฑ์ (Containers) เช่น ขวด แก้วน้ำ และภาชนะต่างๆ ควรจะมีความทนทานทางกายภาพและทางเคมีระดับในระดับหนึ่ง และควรสามารถนำกลับมาล้างใช้ได้ใหม่อย่างน้อย 50 ครั้ง

         3. แก้วที่ผ่านการแปรรูป (Specialty glass) เช่น กระจกนิรภัยชนิดต่างๆ กระจกฉนวน กระจกเสริมลวด เป็นการนำกระจกแผ่นแบบ float มาอบ  มีความทนทานมากขึ้น

        4. แก้วเครื่องประดับ ตกแต่ง (Ornaments & Figurines) เช่น แก้วคริสตัล ของชำรวยต่างๆ แก้วสลัก เจียรไน มักเป็นแก้วพวก borosilicate ซึ่งสามารถนำมาเป่าขึ้นรูปได้ง่าย หรือแก้วผสมตะกั่ว ซึ่งจะทำให้แกะสลักและเจียรไนได้ง่าย

        5. แก้วในอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ (Electronics & Electrical Glass) เช่น Cathode-ray tubes, capacitors, resistors, computer components และ print circuits เป็นต้น แก้วที่ใช้จะต้องมีค่า dielectric ที่ดี มีการสูญเสียทางไฟฟ้าน้อยในช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกันสูง หน้าจอทีวี แก้วสำหรับการป้องกันการแผ่รังสี ก็ควรมีปริมาณตะกั่วที่สูง

        6. แก้วในงานทางแสง (Optical glass) เช่น หลอดไฟ ต้องมีทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศ ส่วนเลนส์ ใยแก้วนำแสง ต้องใช้วัตถุดิบที่มีความบริสุทธ์สูง

        7. แก้วในงานอื่นๆ (Other Glass) เช่น ใยแก้ว โฟมแก้ว วัสดุคอมโพสิท ต้องสามารถใช้ในงานที่ต้องการความแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน และมีความต้านทานไฟฟ้าที่ดี ขึ้นอยู่กับประเภทของงานที่จะนำไปใช้

ขวดพลาสติก

2.การรีไซเคิล(RECYCLED)      เมื่อเสื่อมสภาพหรือแตกแล้วยังสามรถนำไปรีไซเคิลได้ใหม่สามารถนำไปหลอมแล้วทำเป็นขวด แก้วน้ำ จานแก้ว อื่นๆได้มากมาย

3.การรียูส(REUSED)ขวดแก้ว      สามารถนำไปล้างทำความสะอาดผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อแล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยตรง

การนำขวดแก้วกลับมารียูส หรือรีไซเคิล สามารถลดปัญหาขยะและการทำลายสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเลลง เพราะว่าการผลิต ขวดแก้วแก้วน้ำ จานแก้ว ต้องใช้ทราย-แก้วเป็นวัตถุดิบในการผลิต ทรายแก้วเป็นทรายที่มีอยู่ตามชายฝั่งทะเล และต้องขุดขึ้นมาเพื่อนำไปผลิต ทำให้สภาพแวดล้อมและภูมิทัศน์เสื่อมโทรมและภูมิประเทศเสียไป

 

ขวดพลาสติก( Plastic bottles)   

             

 

วัตถุดิบที่ใช้ ในการผลิตพลาสติก

เม็ดพลาสติก PE ,PP ,PVC, PET เป็นต้น

กระบวนการผลิตมีหลายวิธีในที่นี้จะกล่าวถึงแค่ injection blow molding เท่านั้น

 

1. ต้องทำการอบเม็ดพลาสติกก่อนเนื่องจากการฉีดพลาสติกนั้น ถ้าเม็ดพลาสติกมีความชื้นอยู่จะส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงาน ในแง่ของความสวยงามของผิวงานและความแข็งแรงของชิ้นงาน โดยส่วนใหญ่เม็ดพลาสติกที่ซื้อจากแหล่งวัตถุดิบ ไม่ว่าจะเป็นเม็ดพลาสติกใหม่หรือ เม็ดพลาสติกเกรด B หรือ เม็ดพลาสติกรีไซเคิลจะมีความชื้นปะปนอยู่ไม่มากก็น้อย รวมถึงชนิดของเม็ดพลาสติกที่มีความสามารถในการดูดซับความชื้นอยู่ได้ใน ปริมาณที่ไม่เท่ากัน การแก้ปัญหาในกรณีนี้ จะทำการอบเม็ดพลาสติกก่อนเข้าเครื่องฉีดด้วยเครื่องอบเฉพาะ

2. นำเม็ดพลาสติกไปหลอมเพื่อขึ้นรูปร่างแบบคร่าวๆ (parison form)

3. นำparisonที่ได้ไปเป่า ทำให้เกิดการขยายตัวได้ขวดรูปแบบต่างๆขึ้นมา

ประโยชน์

ยกตัวอย่าง เช่น        

1  ขวดทำจากพอลลิไวนิลคลอไรด์ PVC ใช้บรรจุน้ำมัน น้ำผลไม้

          

2   ขวดทำจากพอลลิเอทีลีน PE ชนิดความหนาแน่นสูงใช้บรรจุนม น้ำดื่ม ยา สารเคมี ผงซักฟอก เครื่องสำอาง                           

             

3  ขวดทำจากพอลลิเอสเธอร์  PET ใช้บรรจุน้ำอัดลม เบียร์  เป็นต้น