شیشه چگونه ساخته می شود
زندگی امروز ما بدون وجود شیشه امکان پذیر نیست. این محصول بسیار جالب که به اندازه کافی برای محافظت از ما مستحکم است از مواد اولیه مختلفی تولید می شود. اصولا شیشه به صورت کلی از ماسه (سیلیس) مایع تشکیل شده است. زمانی که ماسه در حرارت بسیار بالایی مذاب می شود ، حالتی شفاف پیدا کرده و پس از سرد شدن دیگر به شکل ماده پودری و زرد رنگ قبلی باز نمی گردد. برای تولید شیشه در انواع مختلف ، مواد دیگری نظیر سودا اش و کربنات کلسیم نیز به آن می افزایند.
شیشه در انواع مختلفی تولید می شود که عبارتند از:
- شیشه تخت یا فلت
- شیشه جام (سودا آهکی)
- شیشه لمینت
- شیشه پلی وینیل بوتیرال PVB
- شیشه دو جداره و چند لایه
- شیشه سیکوریت یا شیشه نشکن
- شیشه آینه ای یا رفلکس
- شیشه بادگیر خودرو
- شیشه پیرکس مقاوم در برابر حرارت
- شیشه مشجر طرح دار
- شیشه دکوراتیو
- بلور و کریستال
شیشه چطور تولید می شود
انواع شیشه به روش های مختلفی تولید می گردد اما اصول کلی تولید در کارخانه به این صورت است که ماسه سیلیسی را به همراه ضایعات شیشه و برخی مواد معدنی و شیمیایی نظیر کربنات کلسیم (سنگ آهک) ، سودا اش (کربنات سدیم) و دیگر مواد اولیه در داخل کوره حرارت می دهند. هر ماده ای در این فرایند دارای نقش خاصی است. سیلیس ماده اولیه و اصلی برای تولید شیشه است. از کربنات کلسیم (بدون آهن) برای افزایش مقاومت و استحکام شیشه در برای ضربه ، فشار و عوامل شیمیایی استفاده می شود و نقش کربنات سدیم هم بعنوان عامل گداز آور جهت کاهش دمای ذوب سیلیس و دیگر مواد به کار رفته در تولید این محصول است.
ساده ترین و رایج ترین نوع شیشه که به شیشه جام یا سودا لایم معروف است ، از ترکیب ماسه سیلیسی با سودا اش و سپس حرارت دادن مخلوط آن ها در کوره تولید می شود. سودا اش به دلیل کاهش دمای ذوب سیلیس موجب کاهش چشمگیر هزینه انرژی کارخانجات می شود. اما مشکل استفاده از سودا اش در ترکیب شیشه این است که محصول تولیدی در آب حل می شود. به همین علت به ترکیب استفاده شده ، کربنات کلسیم (سنگ آهک) اضافه می کنند تا شیشه را در مقابل آب مقاوم نماید.
پس از ذوب شدن مواد اولیه ، آن را داخل قالب هایی می ریزند تا انواع بطری ، لیوان و ظروف شیشه ای را تولید نماید و یا به روش سنتی در آن می دمند و با چرخاندن مداوم شیشه مذاب ، اشکال مورد نظر را ایجاد می کنند. البته این کار نیاز به مهارت و تجربه بسیار زیادی دارد. برای تولید شیشه های فلت و کاملا تخت ، مواد مذاب بر روی یک لایه از قلع مذاب (حمام قلع) حرکت داده می شود ، این تکنینک مانع از ایجاد موج بر سطح شیشه خواهد شد و می توان آن را به صورت کاملا فلت و بی عیب برای تهیه پنجره و آینه تولید نمود.
فیلم روش تولید شیشه
شیشه های خاص چگونه تولید می شوند
تولید کنندگان شیشه از روش های مختلفی برای تولید محصولات گوناگون استفاده می کنند. به منظور تولید شیشه رنگی معمولا آهن و کروم و دیگر مواد معدنی و شیمیایی به مواد مذاب افزوده می شود و یا ذرات ریز فلزات را در مرحله ذوب به مواد اولیه می افزایند.
به منظور تولید شیشه پیرکس یا مقاوم در برابر حرارت (بزرگترین برند تولید کننده آن در جهان کمپانی Pyrex است) که از نظر علمی شیشه بوروسیلیکات Borosilicate glass نامیده می شود باید حداقل چهار درصد اکسید بور B2O3 به آن افزود. افزودن بور به شیشه ، ضریب انبساط حرارتی آن را افزایش و چگالی آن را کاهش می دهد. این شیشه ها برای تولید ظروف آزمایشگاهی ، صنعتی و پخت و پز خانگی استفاده می شوند.
تولید کنندگان بلور و کریستال و ظروف تزیینی به ترکیب مواد اولیه خود ، اکسید سرب Lead oxide اضافه می کنند. افزودن سرب باعث می شود بتوان شیشه را راحت تر برش داد. برش های ایجاد شده موجب شکست نور و ایجاد تلالو شده و درخشش چشم نوازی را ایجاد می نماید. به دلیل جرم حجمی بالای سرب ، بلور و کریستال سنگین تر از دیگر انواع شیشه هستند. میزان اکسید سرب به کار رفته در کریستال حداقل یک چهارم وزنی آن است.
شیشه های ضدگلوله که مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربات شدید دارند ، معمولا از ترکیب چند نوع شیشه تهیه می شوند. یک لایه شیشه نرم در کنار یک لایه شیشه سخت موجب افزایش انعطاف پذیری در برابر ضربه می شود. ضخامت این شیشه ها که حدود نیم تا یک اینچ است و چندین لایه شیشه لمینت برای تولید آن استفاده می کنند.
برای تولید شیشه جلوی خودرو (بادگیر) Windshield در حالی که مواد اولیه مذاب هستند ، به صورت ناگهانی آن را سرد می کنند تا سخت تر شود. در تولید این محصول از شیشه لمینت استفاده می کنند. شیشه لمینت از دو لایه شیشه سخت و یک لایه پلاستیک در وسط آن دو تولید می شود. همچنین برخی تولید کنندگان از شیشه پلی کربنات و طلق اکریلیک برای تولید این محصول استفاده می نمایند.
نقش کربنات کلسیم در تولید شیشه
در تولید شیشه نیاز به میزان زیادی کربنات کلسیم CaCO3 با غلظت کلسیمی بالا وجود دارد. چنانچه از کلسیم کربنات بی کیفیت که حاوی عناصری چون آهن زیاد است برای این منظور استفاده شود ، شیشه بجای اینکه بی رنگ باشد ، دچار کدورت خواهد شد. به همین خاطر در فرایند تولید شیشه باید از کربنات کلسیم با سایز مشخص و خلوص بسیار بالا استفاده نمود. مهم ترین مطلب در مورد کربنات کلسیم شیشه سازی این است که دارای خلوص بسیار بالایی باشد و هر چه میزان اکسید آهن و رطوبت موجب در آن کمتر باشد ، شیشه از کیفیت بهتری برخوردار خواهد بود.
کربنات کلسیم در تولید شیشه به عنوان عامل تثبیت کننده ، تنظیم کننده ویسکوزیته و نیز افزایش دهنده مقاومت محصول نهایی بکار می رود. نوع خاصی از کلسیم کربنات نیز وجود دارد که حاوی مقادیری منیزیم است و با نام دولومیت شناخته می شود. این ماده به عنوان تثبیت کننده جهت افزایش مقاومت شیشه در برابر عوامل طبیعی و مواد شیمیایی بکار می رود. نقش کربنات کلسیم در تولید شیشه بسیار با اهمیت است زیرا عدم استفاده از این ماده سبب کاهش چشمگیر مقاومت شیشه در برابر عوامل محیطی ، شیمیایی ، ضربه و فشار می شود.