כיוון פיתוח זכוכית קריסטל

מאז ומתמיד הבחינו בזיהום העופרת בזכוכית קריסטל. בשנת 1976, ארגון הבריאות העולמי (WHO) הבחין בכמות העופרת המומסת בזכוכית ובקרמיקה, ומנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) הסדיר את כמות העופרת והקדמיום המומסים בזיגוג קרמי. ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) מציין ב-ISO 7086/1 ו-ISO 7086/2 כי יש להשתמש בתמיסת חומצה אצטית ב-4% (v/v) כדי לחרוט במשך שעה אחת ב-22°C. עבור מוצרי זכוכית חלולה בנפח קטן מ-600 מ"ל, כמות ה-Pb המומסת הגבול המותר הוא 5 מ"ג/ליטר, וכאשר הנפח גדול מ-600 מ"ל, הגבול המותר לפירוק Pb הוא 2.5 מ"ג/ליטר. בשנת 1991, הפדרציה הבינלאומית של קריסטל האירופית והאמריקנית (International Crystal Federation) קבעה תקנות מחמירות יותר מאשר ISO. באותם תנאים, הגבול המותר לפירוק Pb הוא 1.5 מ"ג/ליטר [4].

המועצה הלאומית לבטיחות של קנדה (NSC National Safety Council) הגישה המלצות על בטיחות גבישי עופרת, וקבעה כי צריכת העופרת לאדם ליום לא צריכה להיות גדולה מ-5μg/d. כאשר זכוכית קריסטל עופרת מלאה ביין, כמות העופרת המומסת יכולה להגיע ל-1 ~ 500 מיקרוגרם/ליטר. מומלץ לא לאחסן נוזלים חומציים בבקבוקי גביש עופרת. תינוקות וילדים לא צריכים להשתמש בבקבוקים וכוסות קריסטל עופרת. נשים בהריון לא צריכות לשתות את הנוזל בכוסות קריסטל עופרת.

הוראת הפרלמנט והמועצה של האיחוד האירופי 2002/95/ec קובעת שהחל מה-1 ביולי 2007, אסור למעגלים וציוד אלקטרוני המכילים Pb, Hg, Cd ו- Cr6+ חומרים מסוכנים להיות ברמה 10-9, אך זכוכית קריסטל עופרת היא זמנית. מדפים .

ממגמת הפיתוח, זכוכית קריסטל נטולת עופרת היא הכרחית. בשנות ה-50, מדינות מזרח אירופה כמו ברית המועצות וצ'כיה ערכו מחקר על גבישים נטולי עופרת. משנות ה-80 ועד שנות ה-90, חלק ממדינות המערב הוציאו גם פטנטים על גבישים נטולי עופרת. הגבישים נטולי העופרת המוקדמים ביותר שנחקרו הם גביש בריום וגבישי אבץ. לדוגמה, גביש הבריום שפותח על ידי ברית המועצות לשעבר מכיל 15% עד 30% BaO, ומקדם השבירה nD הוא 1.53 עד 1.535. כאשר תכולת BaO גבוהה, הקורוזיה של חומרים עקשנים היא רצינית, וקל להופיע פעמיים. בועות, ושקיפות, לובן ושבירה נחותים מגבישי עופרת, ולגבישי בריום יש קשיות גבוהה יותר מגבישי עופרת, וביצועי החריטה, השחזה והליטוש שלהם אינם טובים כמו גבישי עופרת, ולכן ZnO מתווסף לגבישי הבריום כדי להחליף חלק מ-BaO, כגון גביש SiO2 Lithopone של 60%, BaO 10%, ZnO 10%, K2O 10%, Na2O 10% יש מקדם שבירה של 1.531, שהוא נמוך מזה של גביש עופרת. בזכוכית סיליקט, מקדם השבירה של TiO2 גבוה מאוד (מדד תוספת 2.2~2.4) וגם ZrO2 גבוה יחסית. חוקרים סובייטים פיתחו גביש טיטניום וקריסטל זירקוניום. לטיטניום מקדם שבירה גבוה, אך TiO2 ישפר את הברזל. יכולת הצביעה אינה טובה לשקיפות וללובן של זכוכית קריסטל. תחמוצת ננו-טיטניום בטוהר גבוה הוא יקר.

גביש הזירקוניום שפותח על ידי ברית המועצות לשעבר מכיל 64% SiO2, 9.5% CaO, 4.7% ZnO, 6.2% ZrO2, 3.0% K2O, 12.6% Na2O, ומשתמש ב-ZrO2 טהור או זירקון (ZrSiO4) כחומרים פעילים. אינדקס של 1.542~1.547 וצפיפות זה 2.59~2.75g/cm3, וזה גם שווה ערך לגביש עופרת בינוני. השקיפות והלובן של הזכוכית עדיין לא טובים כמו גביש עופרת, מכיוון שעפרת זירקוניום מכילה יותר זיהומים וקשה לטהר אותה, וקשה להמיס ZrO2, מה שמגביל את ייצור גביש הזירקוניום.

על מנת לשפר את הצפיפות ומקדם השבירה, תוך התחשבות בביצועי התהליך של התכה והיווצרות, רוב הפטנטים הזרים על גבישים נטולי עופרת משתמשים במגוון תחמוצות עם מקדם שבירה גבוה, כגון SrO, ZnO, BaO, TiO2, ZrO2 , וכו' ישנם דוחות מחקריים דומים בסין [5], וטווח ההרכב שלו (שבר מסה) הוא SiO2 66%~75%, B2O3 1%, Al2O3 0%~0.5%, CaO 1%, BaO 7%~15 %, ZnO 0.5% `1%, SrO 0.5%~1%, TiO2 0.5%~1%, Na2O 8%~10%, K2O 3%~7%, צפיפות 2.55~2.57g/cm3, מקדם השבירה 1.501, אם כי מקדם השבירה אינו גבוה, עמידות החומצה טובה מאוד, וכמות ההמסה כאשר היא מונחת ב-4% HAC למשך 24 שעות היא<2×10-9><2ppb). קריסטל="" היברידי="" הוא="" כיוון="" המחקר="" של="" גביש="" נטול="" עופרת.="" כיצד="" לייעל="" את="" סוג="" וכמות="" תחמוצת="" מקדם="" השבירה="" הגבוה="" ואת="" היחס="" של="" כל="" הרכב="" כדי="" להשיג="" את="" הצפיפות,="" מקדם="" השבירה="" והפיזור="" הגבוהים="" ביותר,="" ובמקביל="" לעשות="" שימוש="" מלא="" בחסימה="" בין="" שני="" היונים="" הוולנטיים="" ההשפעה="" וההצטברות="" ההשפעה="" של="" יונים="" בעלי="" ערכיות="" גבוהה="" משפרת="" את="" עמידות="" החומצה="" ועמידות="" הבליה="" של="" הגביש.="" בנוסף,="" יש="" לקחת="" בחשבון="" את="" המאפיינים="" של="" התכה,="" יצירת="" זכוכית,="" עבודה="" חמה="" ועבודה="" קרה="" (חריטה,="" השחזה,="" ליטוש="" וכו'),="" ולהיות="" קרובים="" ככל="" האפשר="" לקריסטל="">

חוקרים מבית ומחוץ ביצעו גם מחקר על ציפוי משטחי זכוכית. מצד אחד, סרט סיליקון גבוה מצופה על פני השטח של גביש עופרת. לאחר סינטרה ב-500℃ ו-1h, נוצר סרט SiO2, שיכול לשפר את עמידות החומצה של גביש עופרת ולהפחית את פירוק Pb [6]; מצד שני, השתמש בשיטת סול-ג'ל לציפוי SiO2-PbO-K2O על פני השטח של זכוכית סודה ליים רגילה. הסרט יכול לשחק את האפקט של גביש עופרת. לדוגמה, שימוש באתיל אורתוזיליקט, עופרת אצטט, אשלגן אצטט כמבשרים ודימתיל סולפוקסיד כממס, ניתן לצפות את הסול שהוכן ממנו על פני הזכוכית בשיטת הספין-אוף. לאחר טיפול בחום ב-400 מעלות צלזיוס, מתקבל סרט זכוכית עם מקדם שבירה של 1.565.

בכיוון הפיתוח העתידי של זכוכית קריסטל, בנוסף לפיתוח גבישים נטולי עופרת, מצד אחד, יש צורך לשמור על המסורת, ואומנות מסורתית עשויה להפוך למורשת היסטורית; מצד שני, יש צורך לאמץ טכנולוגיות חדשות ותהליכים חדשים. היא מתפתחת לאורך הנתיב הזה, כמו קבוצת Baccarat, המייצרת לא רק זכוכית מסורתית מגולפת וטחונה, אלא גם מייצרת מוצרי זכוכית קריסטל חתוכה וטחונה עם מכונות חיתוך וחריטה אוטומטיות בלייזר תלת מימד. הדבר נכון גם לגבי סלובקיה, שמייצרת לא רק עיטורי קריסטל עופרת ומלאכת יד, אלא גם מייצרת מוצרי היי-טק כמו משקפות, מיקרוספרות עם שבירה גבוהה וסיבים אופטיים.

אטלס כניסה