Quy trình sản xuất các sản phẩm thủy tinh

Việc đầu tiên phải làm trong quy trình sản xuất thủy tinh là chuẩn bị nguyên liệu cát silica (cát thạch anh). Cát phải sạch và không lẫn sắt, để thủy tinh trong hơn, vì sắt lẫn trong cát làm cho thủy tinh có màu xanh lục. Nếu không thể tìm thấy cát không có lẫn sắt, người thợ có thể điều chỉnh hiệu ứng màu sắc của thủy tinh bằng việc bổ sung thêm hóa chất mangan điôxít.

Bước thứ hai trong quy trình là bổ sung natri cacbonat (NANCO3) và Canxi ôxít (CaO) vào cát. Natri cacbonat (soda) làm hạ thấp nhiệt độ xuống mức cần thiết để chế tạo thủy tinh. Tuy nhiên, chất này khiến thủy tinh có thể bị thấm nước. Vì vậy, canxi ôxít hoặc vôi sống được bổ sung vào để khắc phục nhược điểm đó. Ôxít trong magiê và hoặc nhôm cũng có thể được bổ sung, giúp thủy tinh bền hơn. Thông thường, các chất phụ gia này chiếm tối đa khoảng 26% đến 30% hợp chất thủy tinh.

Tiếp theo, các chất hóa học khác được bổ sung để cải thiện tính năng của thủy tinh tùy theo mục đích sử dụng. Đối với thủy tinh dùng để trang trí, hợp chất bổ sung thêm là chì ôxít, tạo sự lấp lánh cho thủy tinh pha lê, đồng thời tạo độ mềm dẻo giúp dễ dàng cắt gọt và hạ thấp mức nhiệt nóng chảy. Đối với thủy tinh dùng làm mắt kính, người sử dụng thường bổ sung thêm lantan ôxít, vì nó có tính khúc xạ và sắt có trong hợp chất này giúp hấp thụ nhiệt.

Chất hóa học tạo màu được bổ sung theo ý muốn. Như nói ở trên, mùn sắt trong cát thạch anh làm cho thủy tinh có màu xanh lục. Vì thế, ôxít sắt hoặc ôxít đồng được bổ sung để tăng độ xanh của thủy tinh. Hợp chất lưu huỳnh tác dụng tạo màu vàng, màu hổ phách, nâu nhạt hoặc thậm chí màu đen, phụ thuộc vào định lượng cácbon hoặc sắt bổ sung.

Tiếp theo, hỗn hợp được đổ vào nồi nấu kim loại hoặc thùng chứa chịu nhiệt.

Hỗn hợp được nung nóng chảy để tạo thành chất lỏng. Để chế tạo thủy tinh thạch anh, hỗn hợp được nung trong lò luyện bằng ga. Đối với các loại thủy tinh đặc biệt khác, người làm cần sử dụng nồi nung hay lò nung điện. Nhiệt độ nung đối với cát thạch anh không có phụ gia là 2.300 độ C, đối với cát có thêm natri cácbon (soda) là 1.500 độ C.

Hỗn hợp được làm đồng nhất và loại bỏ bong bóng (bọt tăm) trong hỗn hợp thủy tinh lỏng. Người ta khuấy đều hỗn hợp để độ đặc đồng đều, và cho thêm các chất hóa học như là natri sunfat, natri clorít hay antimon ôxít.

Thủy tinh nóng chảy được tạo hình bằng nhiều cách. Thứ nhất, rót thủy tinh nóng chảy vào khuôn và để nguội. Đây là phương pháp của người Ai Cập, và là cách chế tạo thấu kính ngày nay. 

Thứ hai, thủy tinh nóng chảy được dồn vào một đầu của ống rỗng, sau đó vừa xoay ống vừa thổi hơi vào ống. Thủy tinh được tạo hình bởi không khí thổi vào trong ống, trọng lực kéo thủy tinh nóng chảy ở đầu ống xuống vào giúp tạo hình.

Thứ ba, thủy tinh nóng chảy rót vào bình chứa thiếc tan chảy để tạo thành giá đỡ và thổi thủy tinh bằng khí nitơ nén để tạo hình và đánh bóng. Thủy tinh chế tạo theo phương pháp này gọi là thủy tinh đánh bóng. Đây là cách chế tạo các tấm kính từ những năm 1950.

Trước khi hoàn tất, thủy tinh được làm nguội.

Thủy tinh được đun nóng để tăng cường độ bền. Quá trình này gọi là tôi luyện, giúp loại bỏ các điểm tụ có thể sinh ra trong quá trình làm nguội thủy tinh. Một khi quá trình này hoàn thiện, thì thủy tinh được phủ lớp mạ ngoài, cán mỏng hoặc xử lý bằng các phương pháp khác để tăng cường độ bền và dẻo dai.