مواد تشکیل دهنده ی شیشه و اجزای آن به ما کمک می کند که ماهیت این متریال مفید و بسیار پرکاربرد را بهتر بشناسیم. در واقع مواد تشکیل دهنده ی شیشه اختلاطی از چند نوع اکسید است. تنوعی که در شیشه ها وجود دارد، بستگی به مقدار این اکسیدها و افزودنی های مختلف دارد. همانطور که می دانید، در میان مواد تشکیل دهنده ی شیشه، سیلیس یا دی اکسید سیلیکن، ماده ی اصلی است. سیلیس در طبیعت به صورت بلورهای خالص کوارتز، کریستوبالیت و دی اکسید سیلیکن وجود دارد. در حالت کلی می توان سه دسته ماده تحت عنوان شبکه سازها، واسطه ها و تعدیل کننده ها را برای مواد تشکیل دهنده ی شیشه نام برد. شبکه سازها بیشترین درصد مواد را به خود اختصاص می دهند و شامل اکسید سیلیسیم، پنو اکسید فسفر، اکسید بور و غیره می باشند. واسطه ها به موادی مانند اکسید آلومینیوم گفته می شود، که به شیشه استحکام می بخشند و تعدیل کننده ها در واقع نقطه ی ذوب را پایین می آورند و از طرفی مانع هوازدگی و کریستالیزه شدن شیشه ها می شوند. اکسید سدیم، اکسید منیزیم، اکسید پتاسیم و اکسید کلسیم از جمله تعدیل کننده ها در مواد تشکیل دهنده ی شیشه هستند.
ماده اولیه شیشه
باور کنید یا نه، شیشه از ماسه مایع ساخته می شود. می توانید شیشه را با حرارت دادن ماسه های معمولی (که بیشتر از دی اکسید سیلیسیم ساخته شده است) درست کنید تا ذوب شود و تبدیل به مایع شود. برای اینکه بهتر بتوانید با ماده اولیه شیشه و در کل فرآیند ساخت شیشه آشنا بشوید این مطلب از ساز و کار برای شما تهیه شده است.
ماده اولیه برای تهیه شیشه چیست؟
برای تهیه ی شیشه مواد اولیه مختلفی مورد نیاز است. در ادامه به طور خلاصه این مواد تشکیل دهنده ی شیشه را شرح داده ایم:
- سیلیس: همانطور که گفته شد سیلیس، ماده اصلی و مهمترین و بیشترین بخش شیشه را تشکیل می دهد.
- کربنات سدیم: ناروانی سیلیس را کاهش می دهد و ذوب را آسان می کند.
- آهک: شیشه را در برابر نفوذ آب مقاوم می کند.
- فلدسپار: یک نوع تعدیل کننده در میان مواد تشکیل دهنده ی شیشه است.
در کنار مواد خام اصلی بالا تعدادی ماده خام فرعی نیز در ساختار شیشه به کار رفته است از جمله:
- سنگ گچ: عاملی برای تصفیه
- سولفات سدیم: عاملی برای تصفیه
- نیترات سدیم: عامل اکسید کننده
- آرسنیک: عامل متعادل کننده در از بین بردن رنگ ها
- زغال: عامل احیا کننده در ساخت شیشه
- اکسیدهای متفاوت مانند اکسید کبالت، اکسید مس، اکسید کادمیوم، اکسید کرم و بی کربنات پتاسیم
چطور شیشه از ماسه درست می شود؟
شاید برای شما نیز جای تعجب داشته باشد اما در شن و ماسه، درصد بالای دی اکسید سیلیکون وجود دارد. ماده ی خام برای شیشه، ماسه است. ماسه ای که به عنوان مواد تشکیل دهنده ی شیشه بکار می رود باید تقریبا کوارتز خالص باشد. اگر قرار است شیشه را برای ساخت ظروف ناهار خوری به کار ببریم، درصد آهن آن نباید از 45 درصد بیشتر باشد. اما چگونه از ماسه شیشه می سازند؟ این پروسه با حرارت دادن ماسه به اندازه ای که کاملا ذوب و یکدست شود انجام می گیرد. ماسه حالت روان به خود می گیرد و دیگر نمی توان آن را به مرحله ی دانه ای قبل بازگرداند. از انواع کوره های بوته ای یا مخزنی، برای ذوب ماسه استفاده می شود. دمایی که به ماسه وارد می کنند، چیزی معادل 1200 درجه سانتیگراد است. انواع شیشه ها را با اضافه کردن مواد مختلف به نسبت های مختلف تولید می کنند.
شیشه از چه سنگی درست می شود؟
مواد تشکیل دهنده ی شیشه بر پایه ی ماسه است. اما سنگ اولیه ای که شیشه سیلیسی از آن ساخته می شود، سنگ آذرخشی نام دارد. با برخورد آذرخش با ماسه، واکنشی در ماسه شکی می گیرد که آن را شیشه شدگی کوارتز می نامند و در نتیجه ی آن یک نوع ساختار ریشه مانند، به نام سنگ آذرخشی به وجود می آید. پایه ای ترین ماده برای ساخت شیشه، سیلیسیم دی اکسید است. البته این تنها سنگی نیست که در ساخت شیشه بکار می رود؛ از سنگ آهک نیز برای جلوگیری از نفوذ آب در شیشه استفاده می شود. مواد دیگر به منظورها مختلف برای مناسب کردن شیشه برای کاربری های مختلف به آن اضافه می شود. که در بالا این مواد را معرفی کردیم.
همانطور که می دانید پیشرفت های بسیار شگرفی در تکنولوژی تولید شیشه رخ داده است. با تغییر الیاف در بافت شیشه، شیشه نشکن و شیشه ضد گلوله وارد بازار شده است. برای همین شاید فرمول مواد تشکیل دهنده ی شیشه هیچگاه بسته نشود. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید مشاوره های رایگان با کارشناسان ما داشته باشید.
مراحل ساخت شیشه
برای اینکه بتوانید ماسه را به شیشه تبدیل کنید باید مراحل زیر را دنبال کنید:
- ذوب و پالایش: به منظور ساخت شیشه شفاف، مجموعه مواد اولیه صحیح مورد نیاز است. این مواد شامل: شن و ماسه سیلیکا (SiO2) ، اکسید سدیم (Na2O) تولید شده از خاکستر سودا، اکسید کلسیم (CaO) از سنگ آهک / دولومیت، دولومیت (MgO) و فلدسپات (Al2O3) است. این مواد به نسبت مناسب مخلوط می شوند و همه آن ها با هم به کوره ای که با دمای 1500 درجه سانتیگراد گرم منتقل می شوند.
نکته: به منظور رنگی کردن شیشه ها، اکسیدهای فلزی خاصی نیز به مواد اولیه بالا اضافه می شوند.
- حمام شناور: مواد مذاب از کوره به داخل حمام شناور می رود که از یک سطح آینه مانند ساخته شده از قلع مذاب تشکیل شده است. این مواد در دمای 1500 درجه سانتیگراد وارد حمام می شوند و در حدود 650 درجه سانتیگراد از حمام خارج می شوند. شکل آن در خروجی مانند یک روبان جامد است.
- اضافه کردن پوشش برای شیشه بازتابنده: پس از آن، اگر در حال تولید سطوح شیشه ای انعکاسی هستید (شیشه هایی که به خنک نگه داشتن خانه ها کمک می کنند) روش های پوشش دهی دنبال می شود که در آن یک پوشش سخت یا یک پوشش نرم روی سطح روبان خنک شده در دمای بالا قرار داده می شود.
- بازپخت: در مرحله بعد ، به منظور از بین بردن تنش های داخلی جمع شده در شیشه ، فرایندی به نام بازپخت انجام می شود. این فرآیند به نوار شیشه ای اجازه می دهد تا از لایه ای عبور کند که هرگونه تنش در سطح شیشه را از بین می برد و به تدریج آن را سرد می کند تا شکل نهایی آن سخت شود. این کار باعث می شود بریدن شیشه و شکل دادن آن آسان تر شود.
- بازرسی: از طریق فن آوری های پیشرفته بازرسی، می توان بیش از 100 میلیون بازرسی در طول مراحل تولید شیشه برای شناسایی حباب های هوا ، تنش ها یا دانه های شن که از ذوب شدن خودداری می کنند، انجام داد. این بازرسی برای نتیجه نهایی یک قدم ضروری است.
- بریدن بر اساس نیاز: در آخر ، از فولادهای الماس برای اصلاح و برش روبان های شیشه ای به شکل مربع استفاده می شود.
