مادهای که در اثر سریع سردکردن مذاب و رساندن دمایش به دمای محیط، متبلور نشود را شیشه مینامیم. شیشه را میتوان به دو دستهی طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد، شیشههای طبیعی معمولا از سردشدن مذاب آتشفشان، نوعی شیشهی سیاهرنگ به نام ابسیدین تشکیل میشوند. انوع دیگری از شیشهی طبیعی نظیر تکتیت و شیشهی صحرای لیبی نیز وجود دارند؛ تکتیت نوعی شیشهی مشکی رنگ است که خلوص رنگ بیشتری نسبت به ابسیدین دارد و شیشهی صحرایی لیبی که همانطور که از اسمش پیداست در قسمت شرقی صحرای آفریقا و لیبی کشف شده که رنگ زرد به خود میگیرد.
اولین نشانههای ساخت شیشه به صورت مصنوعی توسط بشر به حدود 3600 سال قبل و منطقهی بینالنهرین برمیگردد. بشر همواره از شیشه برای مقاصد مختلفی از جمله نورگیر و پنجره ساختمان، ظروف غذا و نوشیدنی و آینه و تزئینات استفاده میکرده است. ویژگی عبور نور شیشه یکی از مهمترین دلایل کاربرد وسیع این ماده در زندگی روزمرهی انسانها به ویژه در ساختمانسازی است. این شفافیت شیشه و ساختار خاص آن به دو دلیل اتفاق میافتد: اول به این علت که مذاب سریع سرد میشود، فرصت و زمان لازم برای تشکیل ساختاری منظم بوجود نمیآید. دومین دلیل گرانروی بالای مذاب است. به این ترتیب موادی برای ساخت شیشه مناسب هستند که 1- در دمای بالا گرانروی بالاییی دارند و 2- در هنگام سرد شدن فرصت تشکیل ساختار منظم شبکهای-بلوری را نداشته باشند.
همانطور که در بالا گفته شد عبور نور شیشه یکی از مهمترین دلایل استفاده از آن است اما بسته نیاز میتوان یک شیشه که ذاتا شفاف است را کدر کرد یا شفافیت آن را کاهش داد. این مهم را میتوان با تغییر ترکیب شیمیایی یا تغییر سطح شیشه انجام داد. شیشهی مشجر حاصل تغییر سطح و ظورف اُپال حاصل تغییر در ترکیب شیمیایی شیشه هستند. فرآیند تولید اپال به این شکل است که مواد در دمای 1500 تا 1600 ترکیب شده و سپس با استفاده از نیروی گریز از مرکز به شکل ظرف در میآیند. به همین علت این نوع ظروف بسیار نازکتر از ظروف با قالب یا پرس هستند. پس از شکلدهی ظروف آنیل یا بازپختشده (در همین مرحله طرح و نقش اپال را اعمال میکنند.) و پس از سردشدن محصول بدست میآید.
شیشه اپال (در ایران آرکوپال) مادهای بین چینی و شیشه است. علت کدربودن این نوع شیشه جدایش فازی در مقیاس میکروسکوپی است که باعث انکسار نور و در نتیجه کدری میشود. تفاوت اصلی اپال با شیشهی معمولی در افزودن رنگدهندههایی مانند فلوراید، فلدسپات و کریولیت به ترکیب آن است. همچنین برای تقویت خاصیت شوکپذیری به اپال 12 درصد اکسید بور اضافه میکنند.
مواد اصلی
مواد اصلی سازندهی شیشه را میتوان به دستههای مختلفی تقسیم کرد: در ابتدا مواد را به دو دسته تقسیم میکنیم: مواد اصلی و فرعی. مواد اصلی خود تشکیلدهندهی سه دسته هستند: شیشهساز، واسطه و دگرگونساز. مواد فرعی نیز به سه دستهی کنترلکنندهی رنگ، کنترلکنندهی حباب و کنترلکنندهی حالت اکسیداسیون تقسیم میشوند.
شیشهسازها:
بیشترین جزء وزنی شیشه را این نوع از مواد تشکیل میدهند. شیشهسازها موادی هستند که پس از ذوب و سریع سرد شدن متبلور نمیشوند. معمولا از سیلیس در ترکیب بیشتر شیشهها به عنوان شیشهساز استفاده میشود و بالاترین درصد حدودا 70 درصد سهم دارد. از دیگر شیشهسازهای معروف میتوان به بوراکسید و فسفراکسید اشاره کرد که کاربرد محدودی دارند.
دگرگونسازها:
سیلیس و سایر شیشهسازها دارای دمای ذوب بالا و هنگام تبدیلشدن به مذاب دارای گرانروی بالایی هستند. با استفاده از دگرگونسازها به ترکیب این دو پارامتر کاهشیافته و عملیات ذوب آسانتر میشود. از جمله مهمترین دگرگونسازها میتوان به اکسیدهای قلیایی (R2O) مثل Na2O (سدیم اکسید) و K2O (پتاسیم اکسید) همچنین اکسیدهای قلیایی خاکی مانند BaO، MgO و CaO اشاره کرد.
مواد واسطه:
این نوع مواد که دوامدهنده نیز نامیده میشوند، فقط 1 تا 6 درصد ترکیب را تشکیل میدهند، وظیفهی کنترلکردن خواص شیشه از جمله مقاومت در برابر ضربه، سایش، شوک حرارتی و خوردگی شیمیایی را برعهده دارند. مهمترین واسطهی استفاده شده در شیشه آلومینیوم اکسید (Al2O3) است که از کائولن، فلدسپات و آلومینیوم اکسید تامین میشود.
مواد فرعی
کنترلکنندهی حباب
برخی از مواد هنگام ذوبشدن تجزیهشده و حباب تولید میکنند. این حبابها میتوانند حبابهای از قبل به جا مانده در مذاب را بزرگترکرده و به سطح برده و در نهایت از بین ببرند، البته اگر بیش از اندازه استفاده شوند خود میتوانند باعث مشکل شوند. سدیم سولفات و کک، آرسنیک اکسید، کلسیم کربنات و بوراکس از جمله مهمترین مواد کنترلکنندهی مذاب هستند.
کنترلکنندهی رنگ
کنترلکنندگان رنگ به دو دسته تقسیم میشوند: دستهی اول بیرنگکنندگانی همچئن آرسنیک اکسید، آنتیموان اکسید و غیره هستند که رنگهای نامطلوب ناخالصیهایی مانند ترکیبات آهن را خنثی میکنند و دستهی دوم رنگدهندهها هستند که مشخصا با کمک آنها شیشههای رنگی تولید میشود.
کنترلکنندهی حالت اکسیداسیون و احیا
شرایط کورههای شیشه میتواند احیایی یا اکسیدی یا چیزی بین این دو باشد، این تعادل بسیار حائز اهمیت است و با موادی مانند کک میتوان آن را کنترل کرد.
سلام به عنوان یک جستجوگر حرفه ای اینترنت از پست شما لذت بردم و پیشنهاداتی برای ارتقای آن دارم لطفا به من ایمیل بدهید.
دیدگاهها بسته شدهاند.