چگونه خمیر شیشه را به شکل های مختلف در می آورند؟

به گزارش آیان کتاب، خبرنگاران | سرویس علوم - در این مقاله قصد داریم مراحل و روش ساخت شیشه و تغییر شکل خمیر شیشه را به بحث بگذاریم. پس اجازه بدهید برای آغاز کار به سراغ تعدادی از مواد مورد احتیاج برویم. باید پرسید که قبل از آغاز شیشه گری به چه ماده ای احتیاج دارید؟ البته که پاسخ ساده است، شیشه. اغلب شیشه هایی که هر روز با آن ها برخورد می کنید نوعی از شیشه اکسید هستند. ترکیب اصلی این شیشه ها، سیلیکا (سیلیس) است. سیلیکا (یا دی اکسید سیلیکون) معمولاً به نام خمیر شیشه (ماسه) شناخته می گردد. البته شیشه گر ها سطل به دست به طرف سواحل راه نمی افتند، بلکه خمیر شیشه هم مانند سایر خمیر ها با ناخالصی ها و آلودگی هایی آمیخته است. نواحی خاصی در گوشه و کنار دنیا وجود دارند که شیشه گر ها می توانند منابع خمیر شیشه باکیفیت را در آنجا به چنگ آورند.

چگونه خمیر شیشه را به شکل های مختلف در می آورند؟

شیشه گر ها برای ساخت شیشه تنها از خمیر شیشه استفاده نمی نمایند (نقطه ذوب این ماده واقعاً بسیار بالاست و وقتی هم که ذوب می گردد، بسیار چسبناک است)؛ بنابراین باید مواد دیگری را به ترکیب خمیر شیشه افزود تا بتوان فرآیند فراوری را تسهیل کرد. این مواد احتمالاً شامل فلزات و اکسید های فلزی مختلفی از قبیل آلومینا، مگنزیا، اکسید بورون و اکسید سرب می شوند. البته کاربرد این مواد به خواصی که برای محصول انتهای در نظر گرفته اید، وابسته است.

در اینجا اجازه بدهید یکی از دستور العمل های ساده ساخت یک شیشه معمول به نام شیشه سدیمی کلسیمی را مختصراً آنالیز کنیم. شیشه سدیمی کلسیمی در محصولاتی مانند لامپ های مهتابی، بطری ها، فایبرگلاس ها، شیشه های پنجره ها و بسیاری از دیگر محصولات کاربرد دارد. مواد تشکیل دهنده این شیشه عبارتند از 72 درصد سیلیکا (خمیر شیشه)، 15 درصد دی اکسید سدیم و 9 درصد اکسید کلسیم. البته باید در نظر داشته باشید که مقادیر گفته شده و همچنین 4 درصد عناصر به جامانده بسته به خواصی که برای محصول نهایی در نظر گرفته شده، متغیر خواهد بود.

در دستور العمل شیشه گری، دی اکسید سدیم و اکسید کلسیم مواد افزودنی کلیدی فراوری شیشه محسوب می شوند. آن ها نمونه های آنچه که به نام گداز ها می شناسید، هستند. فواید این مواد به این قرار است که، (1) نقطه ذوب را پایین می آورند، (2) ویسکوزیته (نرخ چسبناکی) ترکیب شیشه را افزایش می دهند و همچنین (3) آن را قویتر و پایدارتر می سازند. دیگر گداز ها شامل آلومینا (که شیشه را بادوامتر می نماید) و اکسید زینک (که در حالی که همزمان مولکول های شیشه را از کریستالیزه شدن (تغییر از حالت جامد شیشه ای به حالت بلورین) حفظ می نماید، می تواند درخشندگی آن را نیز بهبود بخشد) می گردد. اکسید باریم نیز موجب کاهش کریستالیزه شدن و پایین آمدن نقطه جوش می گردد. افزودن لیتیم نیز از سویی انعطاف پذیری شیشه را بالا می برد، و از سوی دیگر نقطه جوش خمیر شیشه و ویسکوزیته آن را پایین می آورد.

هرچند تعداد کثیری از محصولات ساخته شده از شیشه، بی رنگ و روشن هستند، اما تعداد فراوان دیگری نیز محصولاتی رنگین و به شدت رنگارنگ هستند. رنگ این محصولات به این صورت پدید می آید که در جریان فرآیند شیشه گری، اکسید های فلزی مختلف، که می توانند شفاف یا کدر باشند، به خمیر شیشه اضافه می شوند. برای مثال، اگر مقدار اندکی کبالت را به گداز خمیر شیشه خود اضافه کنید، آبی پررنگ را خواهید داشت. اما در صورت افزودن تکه ای کرومینیم رنگ سبز زمردی را به دست خواهید آورد. هرچند افزودن اندکی طلا نیز رنگ قرمز یاقوتی زیبایی را پدید می آورد، اما این ماده تا حدی خدعه آمیز است و باید آن را به شکل کلرید به خمیر شیشه اضافه کنید. افزودنی های دیگری مانند نقره، مس و منگنز نیز رنگ های مختلف دیگری را پدید می آورند.

در خصوص نقره باید گفت که رنگ احتمالی منوط به چگونگی افزودن نقره به گداز خمیر شیشه است. اما در خصوص مس قضیه به گونه دیگری است: در این حالت شما احتمال داشتن رنگ های متنوعی را خواهید داشت، چون دیگر فلزات موجود در ترکیب خمیر شیشه و حتی عوامل غیر قابل پیشبینی دیگری مانند شرایط محیطی اتاق ذوب می توانند به سادگی رنگ را تغییر دهند.

شروع کار تا اندازه ای چالش برانگیز به نظر می رسد، مگر نه؟ اما اکنون درک بهتری از مواد مورد احتیاج شیشه گری کسب نموده اید. بنابراین، برای روشن کردن کوره و تماشای چگونگی انجام فرآیند آماده شده اید. ادامه مقاله را مطالعه کنید تا روش تبدیل خمیر شیشه به شیشه جامد را یاد بگیرید.

وسایلی که در کارگاه شیشه گری به کار می رود

1. بوری (میله دم): لوله توخالی و فولادی به طول 120 تا 150 سانتی متر و قطر 5/1 تا 2 سانتی متر است که برای برداشتن شیشه مذاب از داخل کوره به کار می رود.

2. سنگ کار: از جنس سنگ یا فلز بری گرم کردن مواد روی میله دم استفاده می گردد.

3. دستگاه آب: حوضچه فلزی مکعب مستطیل که دارای آب است.

4. .قاشق چوبی: به صورت ملاته گیر که همواره خیس است و نقش قالب را دارد.

فنون شیشه گری

در این مرحله مخلوط خمیر شیشه آماده شده و آن را برای رفتن به داخل کوره حاضر نموده اند. اگر به گوشه و کنار کارگاه شیشه گری نگاهی گذرا بیاندازید، حتماً تعدادی از ابزار ها و امکاناتی را که به زودی به کار می گیرید، مشاهده خواهید کرد.

در نگاه نخست کوره اولیه را می بینید. یک دیگ (گاهی اوقات هم بوته شیشه گری نامیده می گردد) درون این کوره وجود دارد. کوره در فرآیندی به نام بار کردن با مقدار فراوانی از ترکیب خمیر شیشه پر می گردد. نقطه ذوب این مواد دمای بیش از 2000 درجه فارنهایت (حدود 1100 درجه سانتی گراد) است.

در حالی که می توانید شیشه گری را به صورت انفرادی انجام دهید، اما این فرآیند به حدی چالش برانگیز است که معمولاً به صورت تیمی انجام می گردد. وقتی که کار ها به صورت عملی شروع شد، شیشه گر راهنما، یا سر شیشه گر، دست خود را به نیچه می رساند. نیچه معمولاً از آهن یا فولاد ساخته شده و طول آن حدود 4 پا (2/1 متر) است. سر شیشه گر نیچه را به عمق کوره فرستاده و در انتها کار آن را با مقدار زیادی شیشه ذوب شده بیرون می آورد. پس از تأمین شیشه، سر دیگر نیچه در یک بشکه آب، سرد می گردد.

وقتی که سرشیشه گر حاضر شد، در لوله می دمد و ساخت یک لامپ در حال رشد شیشه ای را شروع می نماید. هر زمانی که عمل دمیدن متوقف گردد، سر لوله را با کلاهک می پوشانند تا هوای گرم در شیشه بماند و به حفظ شکل آن یاری کند. لایه های بیشتری از شیشه را می توان جمع نموده و همراه با آهن جمع شده یا فرو کردن مجدد شیشه متصل شده به نیچه، به آن افزود.

شیشه گر ها برای غلت دادن و شکل دهی خمیر شیشه معمولاً از یک سطح عظیم و هموار به نام مارور استفاده می نمایند. چند ابزار دیگر هم در حین کار کردن روی خمیر شیشه به کار گرفته می شوند. بلوک ابزار شکل دهی چوبی خیس است و ابزار تیغه دار جک خوانده می گردد. عموماً سپر های حرارتی و بیلچه ها را برای محافظت از دستگاه دمنده در برابر حرارت شدید به کار می گیرند. بیلچه ها هم به عنوان ابزار های صاف کردن خمیر شیشه گرم کاربرد دارند. انبرک ها ابزار دیگری هستند که برای دریافت و دستکاری کردن قطعه های شیشه گرم مفید هستند.

در طول فعالیت دستگاه دمنده، پاریسون (یا شیشه ای که تا اندازه ای در آن دمیده اند) به اطراف می چرخد و معمولاً با استفاده از فلز میله ای کوچکتری به نام پانتی، قطعه های ریز شیشه به آن اضافه می شوند. می توان شیشه افزودنی را به روش های مختلفی به هم متصل کرد. برای مثال، می توان آن را با گرما یا چسب روی یکدیگر قرار داد، می توان همانطور که شیشه در حال چرخش است، رشته ها و بسته ها را در الگو های تزئینی قرار داد، و یا اینکه خرده ریز ها را در آن ذوب کرد. در حالی که تمام کشیدن ها و شکل دهی ها در حال اجرا هستند، یک میله فلزی به نام پونتیل به پایه شیشه ورم نموده متصل می گردد. به این ترتیب آن را در حین شکل گیری دهانه انتهای نگه می دارد. پایه پونتیل معمولاً زمین است.

در حالی دستگاه دمنده در خمیر شیشه می دمد، اما قبل از انتها کامل آن، شیشه معمولاً تا نقطه ای که دیگر نمی توان عملی روی خمیر شیشه انجام داد، سرد می گردد. در این مرحله گودال جلال وارد عمل می گردد. دومین کوره در شرایط سه کوره ای امروزی، گودال جلال نام دارد. این کوره معمولاً یک استوانه عایق بندی شده و گرد است و شیشه نسبتاً شکل گرفته را می توان به صورت معلق از سر میله چرخان نگه داشت. این میله تا هنگامی که در تداوم فرآیند به اندازه کافی گرم می گردد، روی پایه های فلزی به نام دوشاخه های استقرار قرار می گیرد.

هرچند با ذوب شدن آخرین تکه ممکن است چنین به نظر برسد که کار ساخت یک قطعه شیشه پایان یافته است، اما هنوز باید یک اقدام حیاتی ضروری دیگر را انجام داد. در بخش بعدی درباره این اقدام صحبت خواهیم کرد.

کوره نهایی؛ فرا رسیدن زمان سرد شدن

وقتی یک قطعه شیشه کامل شد، باید برای سرد کردن آن از یک انیلر بهره ببرید. کوره سوم از مجموعه کوره های امروزی، انیلر است که وظیفه بسیار مهمی را در فرآیند تغییر شکل خمیر شیشه به عهده دارد. اهمیت انیلر ریشه در این واقعیت دارد که شیشه یک جامد بی نظیر است. همانطور که شیشه سرد می گردد احتمال کریستالیزه شدن آن به صورت طبیعی وجود دارد. اما این پدیده خوبی نیست، چون بدین معنی است که شیشه خواصی که آن را به ماده ای بسیار مفید و ویژه تبدیل می نمایند، از دست داده است. هدف عبارت است از سرد کردن شیشه و حفظ ساختار مولکولی پراکنده، اما سفت و سخت آن. وقتی این امر به واقعیت تبدیل گردد، شیشه منقبض شده و تا هنگام تبدیل به شیشه جامد، ویسکوزیته خود را بیش از پیش از دست می دهد.

بنابراین، جهت تسهیل انجام این فرآیند روی شیشه ای که به تازگی از دستگاه دمنده دور شده، از یک انیلر برای کنترل نرخ سرد شدن استفاده می نمایند. در غیر این صورت، ممکن است شیشه دچار شوک حرارتی شده و ثبات خود را از دست بدهد. یک پیرومتر (آلتی که قادر به اندازه گیری گرمای زیاد است) به دقت دما را در طول فرآیند سرد شدن اندازه گیری می نماید، در حالی که شیشه به تدریج به نقطه پایینتر از فرونشانی رسیده و به دقت در جریان یک دوره زمانی گسترده خنک می گردد. به این صورت از ایجاد هرگونه آسیب یا کشیدگی داخلی در شیشه رهایی می یابیم و احتمال شکستن خط کاهش می یابد. اندازه و ابعاد قطعه شیشه بر زمان مورد احتیاج و نرخ سرد شدن تأثیرگذار است.

معمولاً قطعه شیشه تقریباً تمام شده را به کارگاه خنک سازی می برند. در این کارگاه شیشه را آماده می نمایند، جلا می دهند، قلم زنی می نمایند، لعاب می زنند و …. قلم زنی و تراشیدن شیشه تنها اندکی از روش های فراوان هستند که شیشه گران می توانند استادی خود را در هنر ساخت شیشه ها نمایش دهند.

شیشه ورم نموده یک فعالیت چالش برانگیز است و مخاطرات فراوانی در آن وجود دارند. اگر شیشه به درستی عمل نکند، احتمال ترک برداشتن و انفجار آن وجود خواهد داشت - البته در اینجا نباید سوختگی ها را فراموش کنید. علاوه بر این، عناصر فراوانی از خمیر شیشه هم سمی هستند و اگر در هوا جریان یابند می توانند مسائل تنفسی اضافی را به وجود می آورند. جهت مقابله با این خطرات، شیشه گر ها باید از لباس های محافظ، عینک های ایمنی، دهان بند طبی و محافظ صورت بهره ببرند تا در مقابل آسیب ها و انفجار ها (و همچنین گرمای وحشتناکی که از کوره بیرون می آید) در امان باشند.

امروزه شیشه گری تنها روش معمول کار روی شیشه ها نیست. دیگر اشکال فراوری دستی شیشه شامل چراغ گری (که از چراغ جوشکاری برای ذوب و کار کردن روی شیشه استفاده می نمایند)، شیشه بری (که در همان ردیف یخ بری واقع شده است) و ریخته گری شیشه ای (که در آن شیشه ذوب شده را روی یک قاب می ریزند) می گردد.

منبع: setare.com
انتشار: 1 تیر 1400 بروزرسانی: 1 تیر 1400 گردآورنده: ayanketab.ir شناسه مطلب: 606

به "چگونه خمیر شیشه را به شکل های مختلف در می آورند؟" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "چگونه خمیر شیشه را به شکل های مختلف در می آورند؟"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید