Tìm hiểu quy trình sản xuất thủy tinh từ A - Z
13-12-2024 215
Thủy tinh là một trong những vật liệu quen thuộc và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, từ đồ gia dụng, trang trí đến lĩnh vực công nghiệp. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ quy trình sản xuất thủy tinh – một chuỗi các công đoạn tỉ mỉ và phức tạp để tạo nên những sản phẩm bền đẹp, trong suốt và chất lượng cao.
Cùng Intechvietnam khám phá chi tiết từng bước trong quy trình sản xuất thủy tinh qua bài viết dưới đây.
Tìm hiểu về đặc tính của thuỷ tinh
Thủy tinh, thường được gọi là kính hoặc kiểng, là một chất rắn có công thức hóa học SiO2 và không mang cấu trúc tinh thể đặc trưng. Với thành phần chính là silicat, thủy tinh có khả năng chịu nhiệt độ cao, có thể được nung chảy ở khoảng 2000 độ C (3.632 °F) và dễ dàng tạo hình theo ý tưởng của các nhà sản xuất.
Những sản phẩm từ thủy tinh mang nhiều đặc điểm nổi bật như:
- Có bề ngoài không màu, trong suốt, độ cứng khá cao, không bị ăn mòn và khả năng truyền ánh sáng tốt.
- Dễ dàng làm sạch, không lưu giữ mùi.
- Phù hợp cho các quá trình gia công như sơn màu hoặc xi mạ.
- Dù cứng nhưng lại dễ vỡ khi chịu tác động mạnh.
- Có thể tái chế và tái sử dụng, góp phần bảo vệ môi trường.
Thuỷ tinh được làm từ nguyên liệu gì?
Từ thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên, kỹ thuật thổi thủy tinh đã bắt đầu phát triển. Thời kỳ đế chế La Mã chứng kiến sự xuất hiện của nhiều sản phẩm thủy tinh khác nhau, chủ yếu là các loại bình và chai lọ.
Thủy tinh có thành phần chính là silicat với công thức hóa học SiO2, tồn tại trong tự nhiên dưới dạng đa tinh thể như cát và là thành phần chính của thạch anh. Silicat có nhiệt độ nóng chảy khoảng 2.000 °C (3.632 °F), đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng để nung chảy và tạo hình.
Trong quá trình sản xuất, các nhà chế tạo thường thêm mangan dioxit để điều chỉnh màu sắc trong trường hợp không có sẵn cát silica đạt chuẩn. Ngoài ra, các chất phụ gia như đá vôi (Natri cacbonat - Na₂CO₃) và canxi oxit (CaO) cũng được trộn cùng cát, chiếm khoảng 26-30% hợp chất thủy tinh.
Natri cacbonat (Na₂CO₃) đóng vai trò giảm nhiệt độ nóng chảy, giúp tiết kiệm năng lượng và tạo điều kiện thuận lợi hơn trong quá trình chế tạo thủy tinh. Tùy theo mục đích sử dụng, các nhà sản xuất có thể bổ sung thêm nhiều loại nguyên liệu và hóa chất khác nhau để cải thiện đặc tính của thủy tinh, đáp ứng yêu cầu cụ thể.
Các bước trong quy trình sản xuất thủy tinh

Bước 1. Hình thành thủy tinh lỏng
Quá trình tạo ra thủy tinh trong suốt đòi hỏi sự chuẩn bị chính xác và đầy đủ các nguyên liệu. Các thành phần chính bao gồm cát silica (SiO2), oxit natri (Na2O) từ tro soda, oxit canxi (CaO) từ đá vôi, dolomit (MgO) và fenspat (Al2O3). Những nguyên liệu này được nghiền nhỏ và phối trộn theo tỷ lệ đã xác định.
Trong sản xuất, cát được làm sạch nhiều lần để loại bỏ tạp chất, đặc biệt là sắt. Sự hiện diện của sắt có thể khiến thủy tinh thành phẩm có màu xanh lục. Trong trường hợp sắt khó nhận biết, mangan dioxit sẽ được thêm vào để cân chỉnh màu sắc cho thủy tinh.
Hỗn hợp nguyên liệu sau đó được nung chảy trong lò với nhiệt độ lên đến 1500 độ C để tạo ra thủy tinh lỏng.
Bước 2. Đổ khuôn và định hình
Sau khi nung, thủy tinh lỏng được làm mát nhẹ để dễ dàng đưa vào khuôn. Tuy vậy, ở giai đoạn này, nó vẫn giữ trạng thái lỏng để dễ định hình.
Thủy tinh nóng chảy được đổ vào các khuôn với hình dạng đã định sẵn, đồng thời khí trơ (chẳng hạn như nitơ) được sử dụng để tạo hình sản phẩm.
Tùy theo mục đích sử dụng, nhà sản xuất sẽ tạo ra các sản phẩm thủy tinh như ly, cốc, chén… với màu sắc và kích thước đa dạng để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Bước 3. Ủ và làm nguội
Sau khi định hình, thủy tinh được đưa vào hệ thống dây chuyền để làm nguội từ từ, bắt đầu từ vùng nhiệt độ cao xuống vùng nhiệt độ thấp hơn. Quá trình này, gọi là ủ thủy tinh, giúp giảm áp lực bên trong và tăng độ bền sản phẩm.
Nếu làm nguội quá nhanh, thủy tinh sẽ dễ bị giòn và dễ vỡ, do đó cần thực hiện quá trình này một cách cẩn thận để đảm bảo chất lượng của thành phẩm.
Bước 4. Kiểm tra chất lượng thủy tinh

Trước khi trở thành sản phẩm hoàn chỉnh, những chiếc ly mà bạn sử dụng hàng ngày phải trải qua một quy trình kiểm tra nghiêm ngặt. Các thiết bị sản xuất thủy tinh phải thực hiện hàng triệu lần kiểm tra để đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt mức tinh khiết và trong suốt tối đa.
Trong quá trình kiểm tra, các yếu tố như sự hiện diện của bọt khí trong thủy tinh, cũng như độ ổn định của nhiệt độ và hiệu suất trong suốt quá trình sản xuất sẽ được đánh giá kỹ lưỡng.
Bước 5. Hoàn thiện sản phẩm thủy tinh
Sau khi được kiểm tra, các sản phẩm thủy tinh sẽ tiếp tục được nung nóng để cải thiện độ bền. Quá trình này được gọi là tôi luyện, giúp loại bỏ các điểm yếu hoặc khuyết tật có thể hình thành trong quá trình làm nguội thủy tinh. Khi hoàn tất, sản phẩm sẽ được phủ một lớp mạ đặc biệt nhằm tăng cường độ cứng và tính linh hoạt của chai, mang lại sự bền bỉ hơn cho sản phẩm cuối cùng.
Cách sản xuất thuỷ tinh thủ công
Hiện nay, phương pháp làm thủy tinh thủ công chủ yếu được bảo tồn trong các làng nghề truyền thống hoặc những gia đình có kinh nghiệm lâu đời. Quá trình sản xuất này đòi hỏi sự khéo léo, tỉ mỉ và tay nghề cao của người thợ. Do đó, thời gian sản xuất thường kéo dài và số lượng sản phẩm khá hạn chế. Quy trình cơ bản bao gồm các bước sau:
- Trước tiên, nguyên liệu cần được lựa chọn và sàng lọc kỹ lưỡng, trong đó cát trắng là thành phần chính. Đây là công đoạn quan trọng để tạo ra những sản phẩm đẹp và chất lượng.
- Nguyên liệu được đưa vào lò nung đốt than trong khoảng 10 giờ ở nhiệt độ cao lên tới 2.000 độ C để tạo ra thủy tinh lỏng.
- Thủy tinh lỏng được làm nguội sơ bộ bằng nước, sau đó người thợ dùng ống thổi để tạo hình. Việc xoay và thổi thủy tinh đòi hỏi sức khỏe tốt và kỹ năng thuần thục vì cần thao tác liên tục để đảm bảo sản phẩm đều và đẹp.
- Khi thủy tinh còn mềm và dẻo, thợ sẽ nhanh chóng tạo hình theo thiết kế mong muốn bằng những kỹ thuật khéo léo.
- Sản phẩm sau khi định hình được làm nguội dần để hoàn thiện.
- Cuối cùng, sản phẩm sẽ trải qua quá trình kiểm tra chất lượng, đóng gói cẩn thận và sẵn sàng đưa ra thị trường.
Trong bối cảnh xã hội phát triển không ngừng, các phương pháp thủ công truyền thống dần trở nên lỗi thời trước xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Khi nhu cầu sử dụng đồ thủy tinh tăng cao, việc áp dụng các công nghệ tiên tiến và khoa học hiện đại vào sản xuất trở thành điều tất yếu, đáp ứng hiệu quả hơn cho thị trường ngày nay.
Quy trình sản xuất thủy tinh theo phương thức mới là việc vận dụng công nghệ hiện đại và kỹ thuật thủ công tinh xảo. Nhờ sự cải tiến không ngừng, ngành sản xuất thủy tinh ngày càng đáp ứng tốt hơn nhu cầu sử dụng đa dạng của con người.