http://www.dss.go.th/dssweb/st-articles/files/ct_3_2545_glass.pdf
[49] แก้วสำ หรับใช้ในครัวเรือน
ดร. สุมาลี ลิขิตวนิชกุล
ศูนย์วิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมเซรามิก กรมวิทยาศาสตร์บริการ
แก้วเป็นวัสดุที่มนุษย์รู้จักและนำ มาใช้ประโยชน์มานานกว่า 5,000 ปี ชาวอียิปต์นำ แก้วมาทำ เป็นลูกปัดและพลอย
เทียม เพื่อใช้บนเครื่องประดับต่างๆ และนำ มาทำ เป็นขวดหรือถ้วยขนาดเล็ก เพื่อใช้เป็นภาชนะบรรจุ ในยุคโรมันแก้วถูก
นำ มาทำ เป็นภาชนะและของใช้ในครัวเรือนสำ หรับชีวิตประจำ วันมากขึ้น และเป็นที่นิยมในยุคต่อๆ มาตราบจนทุกวันนี้
ในยุคเริ่มแรกส่วนผสมในการทำ แก้วมีเพียงทรายทะเลและขี้เถ้าจากไม้เท่านั้น แก้วโบราณในยุคนั้นจึงมักจะมีสี
เขียวหรือคลํ้า เนื่องจากมีสิ่งสกปรกเจือปนมาก และเมื่อทิ้งไว้ในบรรยากาศซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้น
อยู่ตลอดเวลา ผิวแก้วจะมีลักษณะเป็นฝ้า หรือขุ่นขึ้น ความต้องการแก้วที่มีความใส ไม่มีสีเจือปน พร้อมทั้งมีสมบัติอื่นๆ
ที่เหมาะกับการใช้งาน ทำ ให้มีการศึกษา วิจัย เพื่อปรับปรุงและพัฒนาส่วนผสมและกระบวนการผลิตมาอย่างต่อเนื่อง ใน
ปัจจุบันสมบัติทางกายภาพ เคมี เชิงกล และความร้อนของแก้วมีต่างๆ กันมากขึ้น ดังนั้นผู้ผลิตจึงสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์
เพื่อประโยชน์ใช้สอยที่หลากหลายได้มากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์แก้วสำ หรับครัวเรือน
ผลิตภัณฑ์แก้วที่ใช้ในชีวิตประจำ วันอาจมีลักษณะใส ขุ่น หรือบางชนิดอาจทึบแสง ไม่ว่าจะมีลักษณะเช่นใดก็
ตาม ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะต้องแข็งแรงพอที่จะไม่แตกง่ายเมื่อได้รับแรงกระแทกหรือเมื่อถูกทำ ตก ในกรณีที่ต้องใช้บรรจุ
ของที่มีความร้อน แก้วควรจะมีความทนทานต่อการแตกในช่วงอุณหภูมิ 100-150oซ ด้วย
แก้วสำ หรับใช้ในครัวเรือนจะต้องมีความทนทานต่อสารเคมีได้ดี เนื่องจากจะต้องสัมผัสกับของเหลวที่มีสภาวะ
ความเป็นกรด-ด่างต่างๆ กันอยู่เสมอ ของเหลวเหล่านี้ได้แก่ นํ้ายาล้างจานซึ่งมีความเป็นด่างสูง หรืออาหารที่มีรสเปรี้ยว
สภาวะที่กล่าวมานี้สามารถละลายผิวหน้าของแก้วบางชนิดได้ ทำ ให้โครงสร้างของแก้วถูกทำ ลายและทำ ให้แก้วสูญเสีย
ความแข็งแรง สิ่งสำ คัญอีกประการหนึ่งคือ เนื้อแก้วและสีที่ใช้ตกแต่ง ทั้งสองสิ่งนี้ไม่ควรมีส่วนผสมของสารที่เป็นพิษซึ่ง
อาจปนเปื้อนในอาหารขณะใช้งาน ทั้งนี้เพื่อความปลอดภัยของผู้บริโภค
ส่วนผลิตภัณฑ์สำ หรับใช้บนเตาหรือในเตาอบนั้นต้องมีสมบัติพิเศษในเรื่องของความทนทานต่อการแตกเมื่อได้รับ
ความร้อนในระดับสูง แก้วที่เหมาะสมกับการใช้งานประเภทนี้จะต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่า ซึ่งจะได้จาก
การเลือกส่วนผสมและกระบวนการผลิตที่จะทำ ให้ได้สมบัติพิเศษนี้
เราสามารถจำ แนกผลิตภัณฑ์แก้วสำ หรับใช้ในครัวเรือนจากประโยชน์ใช้สอยได้เป็น 4 ประเภท คือ ภาชนะบน
โต๊ะอาหาร (tableware) ภาชนะสำ หรับเครื่องดื่ม (drinkware) ภาชนะสำ หรับใส่อาหารเข้าเตาอบ ( ovenware) และภาชนะ
สำ หรับใช้ตั้งบนเตาไฟ (top-of stove)
ผู้สนใจโปรดติดตามตอนต่อไป ใน Homepage นี้
ผลิตภัณฑ์แก้วสำ หรับใช้ในครัวเรือน
ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้ประกอบด้วย ภาชนะบนโต๊ะอาหาร (Tableware) ภาชนะสำ หรับเครื่องดื่ม (Drinkware) ภาชนะ
สำ หรับอบอาหาร (Ovenware) และภาชนะสำ หรับใช้บนเตา (Top-of stove) ภาชนะเหล่านี้มีการใช้สอยที่ต่างกัน ดังนั้นจึง
ต้องเลือกส่วนผสมและกระบวนการผลิตที่เหมาะสม จึงจะทำ ให้ได้สมบัติที่เหมาะกับการใช้งานแต่ละประเภท
• ภาชนะบนโต๊ะอาหาร
ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้ทำ จากแก้วที่มีส่วนผสมของซิลิกา (SiO2) หรืออะลูมินา (Al2O3) ค่อนข้างสูง โดยมีส่วนผสมและ
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนดังแสดงในตารางที่ 1 ชนิดของแก้วสำ หรับภาชนะประเภทนี้ได้แก่ แก้วโซดา-ไลม์
(Soda-lime) โอปอล (Opal) ลามิเนต (Laminate)และ กลาส-เซรามิก (Glass-ceramics) ซึ่งมีองค์ประกอบ กรรมวิธีการผลิต
และสมบัติดังต่อไปนี้
โซดา-ไลม์ (Soda-lime)
ทำ จากส่วนผสมของวัตถุดิบหลัก 3 ชนิด คือ ทราย โซดาแอช และ หินปูน ซึ่งมีราคาไม่สูงมาก ต้นทุนการผลิต
แก้วประเภทนี้ไม่แพง เนื่องจากสามารถหลอมได้ที่อุณหภูมิ 1300–1400 oซ และสามารถขึ้นรูปได้ด้วยเทคนิคต่างๆ จาก
เครื่องมือที่ใช้กันอยู่โดยทั่วไป เช่น การอัดการเหวี่ยง เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากแก้วโซดา-ไลม์ มีลักษณะเป็นแก้วใส
และสามารถทำ ให้มีสีต่างๆได้โดยการเติมออกไซด์ที่ให้สี เช่น โคบอลท์ออกไซด์ ให้สีนํ้าเงิน โครเมียมออกไซด์ ให้สี
เขียว และเหล็กออกไซด์ ให้สีนํ้าตาล
แก้วประเภทนี้มีความแข็งแรงและทนทานต่อการใช้งานทั่วๆไป แต่ความทนทานต่อ
สภาพกรด-ด่างนั้นยังไม่ดีนัก ถ้านำ แก้วนี้ไปบรรจุสารที่มีความเป็นกรดมากเกินไป สารนี้จะทำ
ปฏิกิริยากับแก้ว โดยจะเกิดการแลกเปลี่ยนไฮโดรเจนอิออน (H+) ในสาร กับอัลคาไลน์-อิออน
ในแก้วที่บริเวณผิวสัมผัส ปฏิกิริยานี้ทำ ให้เกิดการละลายของแก้ว ซึ่งจะปรากฏเป็นรอยฝ้า ที่บริเวณนั้น ๆ ในกรณีที่สารซึ่ง
สัมผัสกับแก้วมีความเป็นด่างสูง ไฮดรอกไซด์อิออน (OH-) ในสารจะทำ ลายโครงสร้างของซิลิกาในแก้ว และทำ ให้แก้วเกิด
การละลายอย่างรุนแรง ในบริเวณที่สารสัมผัสกับแก้วจะมีฟิล์มสีขาวปรากฎบนผิวแก้ว ลักษณะเช่นนี้จะพบได้หากนำ แก้ว
ไปแช่ในนํ้ายาล้างจานนานเกินไป
แก้วโซดา-ไลม์ ไม่เหมาะที่จะนำ มาใช้อบอาหารหรือใส่ของร้อน เนื่องจากมีค่า
สัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนค่อนข้างสูง แม้จะนำ แก้วนี้ไปอบ (Anneal) ในระหว่างขั้นตอนการผลิตแล้วก็ตาม โดยทั่ว
ไปแก้วโซดา-ไลม์ จะทนต่อการแตกเมื่อถูกทำ ให้เย็นตัวทันทีจากอุณหภูมิสูงสุดเพียง 50oซ เท่านั้น ในส่วนของความแข็ง
แรงนั้น โซดา-ไลม์ มีความแข็งแรงปานกลาง ประมาณ 70 เมกะพัสคัล เมื่อเปรียบเทียบกับแก้วทั่ว ๆ ไป
โอ-ปอล (Opal)
เป็นแก้วที่มีลักษณะขุ่นหรือทึบ ความขุ่นหรือทึบที่ปรากฎให้เห็น เกิดจากขบวนการ
2 ชนิด คือ
1. การตกผลึกของโอปอล (Crystalline Opal) ชนิดโซเดียมฟลูออไรด์ (NaF) หรือ
แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2) ขณะที่แก้วเย็นตัวในระหว่างการผลิต หรือจากการผ่านกระบวน
การความร้อนหลังการขึ้นรูป
2. การแยกเฟสโอปอล (Liquid – Liquid Opal) ออกเป็นแก้ว 2 ชนิด ความขุ่นของ
แก้วโอปอลจากการแยกเฟส จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ 3 อย่าง คือ
ก) ค่าดัชนีหักเหของแก้วของทั้ง 2 ชนิดที่แยกเฟสกัน ความขุ่นจะมากขึ้นเมื่อความแตกต่างของค่าดัชนีหักเหมีมาก
ข) ปริมาณการแยกเฟสที่เกิดขึ้น ถ้าเกิดขึ้นมากความขุ่นจะมาก และ
ค) ขนาดและการกระจายตัวของเฟสที่มีบริมาณน้อยกว่าในเนื้อแก้ว หากมีขนาดใหญ่และกระจายตัวมากก็
จะขุ่นมาก
จุดเด่นของแก้วโอปอล นั้นมีอยู่ 2 ประการ คือ เรื่องต้นทุนการผลิต และลักษณะภายนอกของแก้วชนิดนี้ ต้นทุน
การผลิตแก้วโอปอลนั้นตํ่า เนื่องจากราคาวัตถุดิบและอุณหภูมิหลอมที่ตํ่า รวมทั้งการขึ้นรูปที่ง่าย ในส่วนของลักษณะภาย
นอกนั้นความขุ่นเป็นจุดที่ทำ ให้แก้วโอปอลมีลักษณะเฉพาะตัวที่แตกต่างจากแก้วอื่น ๆ
จุดด้อยของแก้วชนิดนี้คือไม่ทนต่อการแตกเมื่อได้รับความร้อน มีความทนทานต่อ
กรด–ด่าง และมีความแข็งแรงปานกลาง ซึ่งคล้ายคลึงกับแก้วโซดา – ไลม์
ปฏิกิริยาที่มีต่อกรด-ด่าง ของแก้วโอปอลที่ได้จากการตกผลึกและจากการแยกเฟส
นั้นต่างกัน สำ หรับแก้วโอปอลจากการตกผลึก การละลายของแก้วเกิดจาก การเคลื่อนที่ของ
อัลคาไลน์ – อิออน หรือฟลูออไรน์อิออนในแก้วในบริเวณที่สัมผัสกับสาร ส่วนกรณีของแก้วโอปอลที่เกิดจากการแยกเฟส
การละลายจะเกิดกับเฟสที่ไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี แก้วโอปอลที่มีความขุ่นหรือทึบมากเท่าใด จะยิ่งไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
ทางเคมีมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากมักจะมีปริมาณอัลคาไลน์ หรือฟลูออไรน์ในส่วนผสมมาก ความแข็งแรงของแก้ว โซดา-
ไลม์ และโอปอลอาจเพิ่มขึ้นได้โดยการผ่านกระบวนการเทมเปอร์ (Temper)
ลามิเนต (Laminate)
ผลิตภัณฑ์ในท้องตลาดของแก้วประเภทนี้มีชื่อทางการค้าว่า คอเรลล์ (Corell) เป็นแก้วที่มีลักษณะขุ่นหรือทึบ เกิด
จากการพยายามพัฒนาแก้วโอปอลให้มีความแข็งแรงมากขึ้น โดยการเคลือบคลุม (Cladding) แก้วโอปอลประเภท
แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2) ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อน 71 x 10-7 /oซ ด้วยแก้วอัลคาไลน์เอิร์ทอะลูมิโนซิลิเกต
ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่ากว่า 48 x 10-7/ oซ ลักษณะเช่นนี้ทำ ให้ผลิตภัณฑ์ คอเรล์ลลามิเนตมีจุดเด่น 3
ประการ คือ
1. ผลิตภัณฑ์มีความทนทานต่อสารที่มีฤทธิ์เป็นกรด-ด่าง เนื่องจากแก้วที่เคลือบผิวเชื่องช้าต่อการเกิดปฏิกิริยา
2. ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนระหว่างแก้วโอปอลและ แก้ว Cladding ทำ ให้
แก้วลามิเนตนี้ มีความแข็งแรงมากขึ้น โดยมีค่าประมาณ 250 เมกะพัสคัล จากเดิมสำ หรับแก้วโซดา-
ไลม์ และโอปอลที่มีค่าประมาณ 70 เมกะพัสคัล
3. ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นนี้ทำ ให้สามารถผลิต ผลิตภัณฑ์จากแก้วลามิเนตให้บางลงและเบาขึ้นได้
กลาส – เซรามิกส์ (Glass-ceramics)
เป็นแก้วที่ผสมผสานแก้วและผลึกเซรามิกส์เข้าด้วยกัน โดยการควบคุมส่วนผสมและกระบวนการตกผลึกในแก้ว
การผลิต กลาส – เซรามิกส์ นั้นใช้วิธีหลอมและขึ้นรูปเช่นเดียวกับการทำ แก้วทั่วๆ ไป แต่ต้องเพิ่มกระบวนการทางความ
ร้อนเพื่อให้เกิดผลึกที่มีขนาดเล็ก มีการกระจายตัวและมีขนาดสมํ่าเสมอและต้องมีปริมาณมากกว่า 50 % โดยปริมาตร (ส่วน
นี้เป็นข้อแตกต่างที่สำ คัญที่ใช้จำ แนก กลาส – เซรามิกส์จากแก้วโอปอล)
ชนิดของโครงสร้างผลึก การจัดเรียงตัวของผลึก ขนาดของผลึก และ ส่วนผสมของแก้วที่เหลืออยู่ (Residual –
glassy phase) หลังจากผ่านกระบวนการทางความร้อน เป็นตัวกำ หนดสมบัติของ กลาส – เซรามิกส์ องค์ประกอบเหล่านี้ทำ
ให้ กลาส – เซรามิกส์ มีสมบัติหลากหลาย และมักจะมีความแข็งแรง ทนทานต่อสารเคมี และทนต่อการเปลี่ยนแปลงความ
ร้อนอย่างฉับพลัน ดีกว่าแก้วทั่ว ๆ ไป
ผลิตภัณฑ์กลาส – เซรามิกส์ที่ใช้เป็นภาชนะบนโต๊ะอาหารซึ่งมีความทนทานต่อสารเคมี และมีความแข็งแรงมาก
ได้แก่ ไพโรเซอแรม (Pyroceram) ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด ชนิดแรก เป็นกลาส–เซรามิกส์ ที่มประกอบด้วยผลึก 2 ชนิด คือ เนฟิลี
น (Nepheline) และเซลเซียน (Celsian) โดยเติมสารช่วยก่อให้เกิดผลึก (Nucleating agent) กลาส-เซรามิกส์ ชนิดนี้มีค่า
สัมประสิทธิ์ การขยายตัวสูงประมาณ 95 x 10-7/ oซ จึงทำ ให้สามารถเลือกแก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนกว่า
มาเคลือบที่ผิวได้ง่าย การเคลือบผิวลักษณะทำ ให้เกิดความเค้นของแรงอัด (Compressive stress) ที่ผิว เป็นการเพิ่มความแข็ง
แรงให้กับผลิตภัณฑ์มากขึ้น
ชนิดที่สองประกอบด้วยผลึกของ โปตัสเซียมฟลูออริชเตอไรต์ Potassium Fluorrichterite และ คริสโตบาไลต์
(Cristobalite) เนื่องจากโครงสร้างทางเคมีของ Potassium Fluorrichterite เป็น เชนซิลิเกต (Chain silicate) และมีโครง
สร้างจุลภาคแบบรูปเข็ม (Acicular) หรือแท่ง (Rod-like) ที่เกาะล็อคกันซับซ้อน จึงทำ ให้ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้มีความ แข็งแรง
และแข็งแกร่งมากขึ้น โครงสร้างจุลภาคลักษณะนี้จะไปขัดขวางทางวิ่งของการแตก (Crack propagation) ทำ ให้รอยแตก
เบี่ยงเบนอยู่ภายในเนื้อผลิตภัณฑ์ แต่ไม่สามารถผ่านออกมาจนทำ ให้ชิ้นผลิตภัณฑ์เกิดการแตกขึ้นได้ ค่าสัมประสิทธิ์การ
ขยายตัวเมื่อร้อนของกลาส-เซรามิกส์ชนิดนี้มีค่าประมาณ 115 x 10-7/ oซ ดังนั้นการเคลือบผิวของ กลาส-เซรามิกส์นี้ ด้วย
แก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่ากว่า จะทำ ให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่แข็งแรงขึ้น
ข้อด้อยของภาชนะบนโต๊ะอาหารที่ทำ จาก กลาส-เซรามิกส์ คือ มีราคาค่อนข้องแพง เนื่องจากต้องผ่านขั้นตอน
การผลิตมากกว่าแก้วชนิดอื่น เช่น ต้องควบคุมกระบวนการความร้อนให้เกิดผลึกหลังการขึ้นรูป และต้องเคลือบผิวให้เงา
งาม นอกจากนี้อัตราการเสียหายขณะผ่านขั้นตอนต่าง ๆ นั้นก็มีมาก โดยเฉพาะการบิดเบี้ยวในขณะทำ การควบคุมให้เกิด
ผลึก ยิ่งไปกว่านั้นยังต้องเพิ่มชิ้นส่วน สำ หรับรองรับผลิตภัณฑ์ขณะผ่านกระบวนการต่างๆ เหล่านี้ด้วย จึงทำ ให้ต้นทุนการ
ผลิตสูงขึ้น แต่อย่างไรก็ตามผลิตภัณฑ์กลาส-เซรามิกส์จะมีความแข็งแรงและทนทานกว่าผลิตภัณฑ์จากแก้วโซดา-ไลม์
และแก้วโอปอล มาก
• ภาชนะสำ หรับเครื่องดื่ม (Drinkware)
ข้อกำ หนดสมบัติของภาชนะสำ หรับเครื่องดื่ม จะคล้ายกับภาชนะบนโต๊ะอาหาร แต่จะเน้นในเรื่องของความทน
ทานต่อสารที่มีความเป็นกรด-ด่างมากกว่าเรื่องความทนทานต่อการแตกเมื่อได้รับความร้อน ส่วนผสมของภาชนะสำ หรับ
เครื่องดื่ม (ดังแสดงในตารางที่ 3 ) สามารถแบ่งได้เป็น เทมเพอร์ดโซดา-ไลม์ (Tempered Soda-lime) แก้วตะกั่ว (Lead
glass) และอัลคาไลน์-เอิร์ทอะลูมิโนซิลิเกต (Alkaline alumino silicate)
เทมเพอร์ดโซดา-ไลม์ (Tempered Soda-lime)
มีส่วนผสมและสมบัติคล้ายแก้วโซดา-ไลม์ สำ หรับภาชนะบนโต๊ะอาหาร แต่ได้ผ่านขบวนการผลิตอีกหนึ่งขั้น
ตอน ซึ่งคือวิธีเทมเพอร์ เป็นการเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ผลิตภัณฑ์ แก้วกลุ่มนี้จะมีราคาถูกที่สุด
กลุ่มแก้วตะกั่ว (Lead glass)
หรือที่รู้จักกันในชื่อแก้วเจียรนัย (Lead crystal)เป็นกลุ่มที่มีราคาแพงที่สุด ในยุโรปแก้วที่จะจัดเป็นแก้วเจียรนัยได้
จะต้องมีตะกั่วออกไซด์ (Pb0) อยู่ในส่วนผสมมากกว่า 24% โดยนํ้าหนัก แต่สำ หรับในสหรัฐอเมริกาไม่ได้มีการกำ หนด
ปริมาณของตะกั่วออกไซด์ในส่วนผสมไว้อย่างชัดเจน ค่าดัชนีหักเหของแสงในแก้วตะกั่วสูงกว่าแก้วชนิดอื่นมาก จึงทำ ให้
แก้วชนิดนี้มีประกายแวววาวที่สวยงาม การคัดเลือกวัตถุดิบที่มีความบริสุทธิ์สูง จึงเป็นสิ่งที่สำ คัญต่อความสวยงามของแก้ว
ตะกั่ว หากมีเหล็กออกไซด์เจือปนในวัตถุดิบ จะทำ ให้เกิดสีที่มิได้ต้องการ และทำ ให้ความแวววาวลดลง
กลุ่มอัลคาไลน์-เอิร์ทอะลูมิโนซิลิเกต (Alkaline-earth alumino silicate)
มีส่วนผสมคล้ายแก้วโซดา-ไลม์ แต่มีออกไซด์ของกลุ่มอัลคาไลน์-เอิร์ท เช่น แคลเซียมออกไซด์ (CaO) และ
แบเรียมออกไซด์ (BaO) อยู่ในส่วนผสม ทำ ให้ค่าดัชนีหักเหของแสงใกล้เคียงกับแก้วตะกั่ว แต่ผลิตง่ายกว่า และมีความทน
ทานต่อสารที่มีความเป็นกรด-ด่างมากกว่าแก้วตะกั่วเล็กน้อย
แก้วทั้ง 3 กลุ่มนี้มีสมบัติต่างๆ ใกล้เคียงกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนอยู่ในช่วง 80-100×10-7/ oซ มี
ความทนทานต่อการแตกเมื่อได้รับความร้อนตํ่า ความแข็งแรงแปรตามรูปร่าง และ การเทมเพอริ่ง (Tempering)
• ภาชนะสำ หรับอบอาหาร (Ovenware)
สมบัติที่สำ คัญสำ หรับผลิตภัณฑ์ชนิดนี้ คือ ความทนทานต่อการแตกเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน
โดยทั่วไปภาชนะสำ หรับอบอาหารควรจะทนต่อการแตกเมื่อถูกทำ ให้เย็นตัวอย่างฉับพลัน (Thermal-down shock) จาก 150
oซ แก้วในกลุ่มนี้ได้แก่ แก้วไพเรกซ์ (Pyrex) และกลาส-เซรามิกส์ โดยมีส่วนผสมและสมบัติดังแสดงในตารางที่ 4
แก้วไพเรกซ์ (Pyrex)
เป็นแก้วที่รู้จักกันดีสำ หรับใช้ทำ ภาชนะสำ หรับอบอาหารมี 2 ชนิด คือ เทมเพอร์ดโซดา-ไลม์และ บอโรซิลิเกต
สำ หรับแก้วโซดา-ไลม์นั้น มีส่วนผสมและสมบัติไม่ต่างจากที่ได้อธิบายมาก่อนหน้านี้แล้ว ส่วนบอโรซิลิเกตนั้น มีข้อดี
หลายประการเหนือกว่าโซดา-ไลม์ การเติมบอริค-ออกไซด์ (B2O3) ลงในแก้วซิลิเกตให้ผล 2 ประการคือ
1. B2O3 ทำ ให้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนของแก้วซิลิเกตลดลงถึง 50% ส่งผลให้ความทน
ทานต่อการแตกเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันดีขึ้น
2. B2O3 ทำ ให้เกิดการแยกเฟสขึ้นขณะที่แก้วเย็นตัว เกิดเป็นเฟสที่มีความเข้มข้นของโซเดียมบอเรตอยู่
สูง มีลักษณะเป็นหยดกลมๆ (Droplet) ที่ไม่ต่อเนื่อง ส่วนอีกเฟสหนึ่งเป็นเฟสที่มีความเข้มข้นของซิลิกาอยู่สูง มีลักษณะที่
ต่อเนื่อง (Matrix) และเป็นเฟสที่กำ หนดความทนทานของแก้ว
ส่วนผสมของบอโรซิลิเกตนี้ ทำ ให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์แก้ว ที่มีความทนทานใกล้เคียงกับแก้วซิลิกาได้ที่
อุณหภูมิไม่สูงนัก แก้วไพเรกซ์นี้ยังคงลักษณะโปร่งใสอยู่แม้จะมีการแยกเฟสเกิดขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากการควบคุมกระบวนการ
ทางความร้อนให้ droplet มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น (Visible light)
กลาส-เซรามิกส์ (Glass-ceramics)
เป็นแก้วประเภทลิเธียมอะลูมิโนซิลิเกต ที่มีไทเทเนีย (TiO2) หรือ TiO2 + เซอร์โคเนีย (ZrO2) ผสมอยู่เล็กน้อย
ในระหว่างกระบวนการทางความร้อนเพื่อให้เกิดผลึก จะมีนิวคลีไอของรูไทล์ (Rutile) หรือเซอร์โคเนียมไททาเนต
(Zirconium titanate) เกิดขึ้นในแก้ว การควบคุมความร้อนอย่างต่อเนื่องในขั้นต่อไปจะทำ ให้เกิดผลึกของ เบต้า-สะปอดูมีน
(Beta-spodumene) หรือ เบต้า-ควอรตซ์ (Beta-quartz) ขึ้น ทั้งนี้ขึ้นกับอุณหภูมิที่ควบคุม และส่วนผสมของแก้ว
ผลิตภัณฑ์ที่มีผลึก เบต้า-สะปอดูมีน มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อน 12-15×10-7/ oซ มักจะมีลักษณะทึบ และ
ทนทาน ส่วนผลิตภัณฑ์ที่มีผลึก เบต้า-ควอรตซ์ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่ามากหรือมีค่าติดลบ ขนาดของ
ผลึกจะเล็กมากและเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง จึงทำ ให้ภาชนะมีลักษณะโปร่งใส
• ภาชนะสำ หรับใช้บนเตา (Top-of-stove)
สำ หรับภาชนะกลุ่มนี้สมบัติที่สำ คัญที่สุด และต้องถูกควบคุมเป็นอย่างมากคือ ความทนทานต่อการแตกเมื่อ
อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจากอุณหภูมิ 500 oซ แก้วที่ใช้ทำ ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้มีเพียง 2 ชนิด คือ กลาส-เซรามิกส์
(Glass-ceramics) และแก้วอะลูมิโนซิลิเกต (Alumino silicate glass)
กลาส-เซรามิกส์ (Glass-ceramics)
เป็นกลาส-เซรามิกส์ ที่มีผลึกชนิด เบต้า-ควอรตซ์ ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่าและมีความเสถียร
ทางความร้อนเหมาะสำ หรับการใช้งานบนเตา
แก้วอะลูมิโนซิลิเกต (Alumino silicate glass)
เป็นแก้วที่มีอะลูมินาและซิลิกาเป็นส่วนผสมหลัก มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่อร้อนตํ่า และมีจุดอ่อนตัวของ
แก้ว (Softening point) สูง พอที่จะป้องกันการเสียรูปทรง เมื่อทำ การเทมเพอร์ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ผลิตภัณฑ์
สรุป
การศึกษา วิจัยในเรื่องของส่วนผสม และกระบวนการผลิตแก้วอย่างต่อเนื่อง ทำ ให้เกิดการพัฒนาชนิดของแก้ว ซึ่ง
มีสมบัติต่างๆ ขึ้นมามากมาย แก้วที่ผลิตได้ในปัจจุบัน มีทั้งที่มีลักษณะโปร่งใส ขุ่น หรือทึบแสงแปรตามโครงสร้างจุลภาค
และมีสมบัติความทนทานต่อแรงกระแทก ต่อสภาวะกรด-ด่าง และต่อการเปลี่ยนทางความร้อนในระดับต่างๆ ทำ ให้เกิด
การพัฒนาผลิตภัณฑ์เพื่อประโยชน์ใช้สอยที่ต่างกัน สำ หรับแก้วในครัวเรือนสามารถแบ่งกลุ่มของภาชนะออกได้เป็น กลุ่ม
ภาชนะบนโต๊ะอาหาร ภาชนะสำ หรับเครื่องดื่ม ภาชนะสำ หรับอบอาหาร และภาชนะสำ หรับใช้บนเตา
เอกสารอ้างอิง
1. C.R. Kurkjian and W.R. Prindle, “Perspective on the history of glass composition,” J. Am.
Ceram. Soc., 81 [4] p.795-813, 1998.
2. R.H. Doremus, “Glass Science,” John Wiley & Sons, New York, 1973.
3. W.R. Prindle et. al., “Glass Processing,” section 6 in Engineered Materials Handbook,
vol.4: Ceramics and Glasses, edited by S.J. Schneider et. al., ASM International, ISBN 0-
8717-282-7.
4. T.P. Seward III and P.S. Daneilson, “Applications of Glasses,” section 14 ibid.
5. Z. Strnad, “Glass-Ceramic Materials,” Elsevier, Amsterdam, 1986.
6. P.W. McMillan, “Glass-Ceramics,” 2nd ed., Academic Press, London, 1979.
7. แผ่นภาพโฆษณาเครื่องแก้วจากประเทศอิตาลี
8. แผ่นภาพโฆษณาแก้วเจียรนัยจากประเทศญี่ปุ่น
13.874246
100.669851
