Sự ăn mòn của Kính

Thoạt nhìn, ai cũng nghĩ rằng việc làm vệ sinh kính, bảo dưỡng và giữ gìn cho kính luôn sạch, giữ được độ trong và sáng là công việc đơn giản. Thực tế không phải vậy. Khi vệ sinh kính ta thường hay gặp hai vấn đề cơ bản. Thứ nhất là việc làm sạch những vết bẩn bám dính và những vết cặn đọng trên bề mặt kính, hay nói đơn giản là làm sạch những vết cặn bẩn. Vấn đề thứ hai là xử lý hậu quả của việc kính bị ăn mòn.

 

 

Về mặt kỹ thuật, kính bị ăn mòn là khi cấu trúc phân tử trên bề mặt của kính bị thay đổi. Sự ăn mòn diễn ra qua hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, sự ăn mòn còn chưa nghiêm trọng, chưa gây ra sự hư hại gì cho kính, hoặc nếu có thì rất ít. Giai đoạn hai được tính từ khi sự bám cặn bẩn không còn chỉ ở trên bề mặt kính mà đã ăn vào bên trong, phá hủy cấu trúc phân tử của kính, tạo ra những vệt khắc sâu trên bề mặt kính hoặc những vết ố trắng ngay cả khi đã làm sạch những vết cặn bẩn. Khi kính đã bị ăn mòn tới giai đoạn 2, để làm sạch kính chỉ có cách duy nhất là cạo mài đi hết lớp “gỉ mốc” này rồi đánh bóng lại kính.

 

 

Từ trước tới giờ, vấn đề quan tâm hàng đầu chỉ là làm sao để kính không bị bám dính bẩn, nhờ đó độ trong của kính có thể giữ được lâu. Tại Mỹ, Cơ quan hàng không và vũ trụ (NASA) đã có nhiều công trình nghiên cứu về nguyên nhân gây ố bẩn trên các tấm kính của hệ thống năng lượng mặt trời và hiệu quả của hệ thống này khi sử dụng lớp phủ bảo vệ kính. Các công trình nghiên cứu đã phát hiện rằng các lớp cặn bẩn trên bề mặt kính cũng như trên các bề mặt khác gồm có 3 lớp khác nhau. Lớp dưới cùng (lớp thứ ba) bám rất chặt trên bề mặt, đòi hỏi phải dùng lực và nước tẩy đề tẩy rửa. Lớp giữa (lớp thứ hai) là những chất bẩn có thể hòa tan vào với nước và dễ dàng rửa sạch bằng nước. Lớp trên cùng (lớp thứ nhất) chỉ là lớp bụi cát dễ dàng bị gió cuốn đi. Khi các bề mặt đã được phủ lớp bảo vệ, lớp thứ ba (dưới cùng) không còn chỗ để bám chặt nên gần như sẽ trộn lẫn cùng với lớp thứ hai và dễ dàng được rửa sạch bằng nước. Khi ứng dụng phương pháp này, hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời tăng lên rõ rệt, dùng bền hơn và các tấm kính của hệ thống cũng luôn sạch sẽ.

 

 

Nhiều người khi nhìn thấy những vết ố trắng trên kính, cho rằng đó là những vết cặn bám “ngoan cố” và họ cố gắng cọ nó đi. Thực tế những vết ố trông giống những giọt nước đã khô đó chính là những vết “gỉ” của kính khi bị kính ăn mòn. Giáo sư Carlo G. Pantano, chuyên gia của Viện Vật liệu trường đại học Penn tại Mỹ đã phân tích sự ăn mòn kính qua năm bước sau:

 

1)      Sự hình thành các lớp cặn bẩn

3)      Sự phân hủy của kính

4)      Quá trình thủy phân

5)      Quá trình trao đổi ion

 

                                                             NGUYÊN LÝ SỰ ĂN MÒN CỦA KÍNH

 

Khi kính bị ăn mòn, sự phân hủy của kính xảy ra tạo thành các rãnh mòn trên kính, khiến ta có cảm giác như các vết ố mốc luôn xuất hiện lại tại cùng một chỗ sau mỗi lần làm vệ sinh. Ta có thể nhìn rất rõ các rãnh mòn này nhờ kính hiển vi điện tử quét (SEM) (Hình 2). Điều này chứng tỏ các vết ố trắng ta nhìn thấy không phải đơn thuần là những vết cặn bám “ngoan cố” mà thực tế đó là dấu tích sự ăn mòn của kính. Và cho dù ta có sử dụng nước “mềm” (không chứa khoáng), các phụ gia chống việc bám cặn của nước hay dùng các chất tẩy rửa cũng không giải quyết được.

           Hình 2 - Hình ảnh khu vực kính bị phân hủy qua các rãnh mòn (chụp bởi kính hiển vi điện tử quét. 

 Làm sao để hạn chế và khắc phục vấn đề ăn mòn kính một cách hiệu quả nhất?

 Sự ăn mòn kính sẽ không xảy ra nếu chúng ta có thể giữ cho kính luôn sạch và khô, nhưng để thực hiện điều này hàng ngày hay sau mỗi lần đi mưa là một điều rất mất thời gian, đặc biệt là khi xử lý cho những chiếc xe buýt hay xe du lịch. Trung bình nếu mất khoảng 10 phút để làm khô tất cả các kính của một chiếc xe buýt, đòi hỏi phải có một người làm việc cả ngày chuyên chỉ để lau khô kính mỗi ngày cho đội xe khoảng 50 chiếc.

 
Trong thực tế, việc ăn mòn sẽ xẩy ra theo thời gian với những tấm kính phải thường xuyên tiếp xúc với nước và bụi bẩn, đặc biệt là mưa axit hay điều kiện môi trường có độ ẩm ướt cao. Sau mỗi lần dùng các loại chất tẩy rửa để làm sạch thì các vết ố mốc lại xuất hiện tại đúng vị trí cũ. Cách duy nhất để ngăn chặn vết ố mốc này xuất hiện là sử dụng lớp men bảo vệ để kính không tiếp xúc trực tiếp với không khí, nước và các cặn bẩn của môi trường bên ngoài.

 
Việc ứng dụng lớp men phủ cho kính không còn chỉ là lý thuyết mà đã được chứng minh thực tế. Trong cuốn tạp chí chuyên ngành “Kính” (Glazing Magazine) số tháng 1 năm 2004 có đoạn viết:

 
Sở giao thông công chính của tiểu bang Long Beach đã đi tìm kiếm lời giải đáp cho vấn đề ố mốc kính xe hàng năm nay. Để làm hài lòng khách hàng, cứ 6 năm một công ty lại phải thay kính xe một lần, mặc dù tối nào các lái xe cũng phải rửa xe sạch sẽ, chưa kể họ cũng phải dùng các loại hóa chất tẩy rửa khác nhau mà vẫn không ngăn chặn được các vết ố trắng này.

 
Các vết ố trắng này xuất hiện do quá trình kính bị ướt và khô lặp đi lặp lại nhiều lần và cứ mỗi lần như vậy thì các cặn bẩn tích tụ dần tại các rãnh, lỗ trên bề mặt kính. Đây là giai đoạn một của hiện tượng ăn mòn kính. Tại đây, hơi nước ẩm cũng được lưu lại dẫn đến hiện tượng thủy phân và trao đổi các thành phần hóa học làm cho kính bị ăn mòn dần dần. Đây chính là giai đoạn 2 của sự ăn mòn kính, gây ra sự rỗ bề mặt mà ta có thể cảm nhận được bằng tay.

 
                                                     
                                                                           Kính bị ăn mòn                                                               Kính đã được phủ bảo vệ               
  
Lớp men vĩnh viễn bảo vệ kính khỏi sự ăn mòn sử dụng công nghệ nano giờ đây cũng trong tầm tay. Công ty Diamon-Fusion International tại San Clemente, California, Mỹ đã được cấp bằng phát minh sáng chế ra sản phẩm nano Diamon-Fusion^® dùng để bảo vệ bề mặt của kính, gốm sứ, đá granite và hầu hết các vật liệu làm từ hợp chất silicat. Lớp phủ ở mức nano này bám trên bề mặt kính rất chắc nhờ những mối liên kết dạng nhánh, dạng chéo, đã giúp cho kính có thêm những tính năng sau:

·         Chống sự bám dính nước (góc bám dính của nước là 118º, so với kính thường là 15º)

·         Giảm độ bám dính dầu mỡ (ít nhất 4 lần so với kính thường).

·         Dễ dàng lau rửa các vết bẩn bám trên bề mặt kính như nhựa cây, xác côn trùng, băng tuyết, nhựa đường…

·         Giảm độ bám lắng cặn bẩn và sự ăn mòn của mưa axít và hóa chất.

·         Chống sự ăn mòn của bề mặt

·         Giảm sự trầy xước và hạn chế ảnh hưởng của va đập (bền hơn so với kính thường ít nhất 10 lần).

·         Giảm độ lóa khi đi buổi tối

·         Tăng độ trơn bóng của kính (ít nhất 30% so với kính thường)

·         Giảm độ truyền dẫn điện (ít nhất 1000 lần so với kính thường).

·         Tăng độ truyền sáng (ít nhất 20% so với kính thường).

·         Dễ dàng thi công trong mọi điều kiện thời tiết, môi trường.

·         Dễ dàng phục hồi nếu cần thiết.

·         An toàn và thân thiện với môi trường.

·         Bền vững với thời gian

 Ngoài ra chưa kể đến việc chúng ta sẽ tránh khỏi những vấn đề đau đầu và chi phí tốn kém để phục hồi lại kính sau khi đã bị ăn mòn nếu như ứng dụng lớp phủ bảo vệ này ngay từ ban đầu.