بیشتر بدانیم

شیشه

از نظر فیزیکی ، میتوان شیشه را مایعی صلب ، فوق العاده سرد و بدون نقطه ذوب مشخص تعریف کرد که گرانروی زیاد ، مانع تبلور آن میشود.
میتوان شیشه را از نظر شمیایی ، یکی شدن اکسیدهای غیرفرار معدنی حاصل از تجزیه و گداختگی ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی ، ماسه و سایر اجزای شیشه دانست که منتهی به ایجاد محصولی با ساختار کترهای اتمها میشود.
تاریخچه
مانند بسیاری از مواد دیگر ، در مورد اختراع شیشه نیز تردید بسیاری وجود دارد. یکی از قدیمیترین استفاده های موجود در این ماده ، از “پلینی” نقل شده که در طی آن ، گفته میشود که بازرگانان فنیقی ، ضمن پختن غذا در ظرفی که برحسب اتفاق روی تودهای از لزونا در ساحل دریا قرار گرفته بود، به وجود این ماده پی بردند. یکی شدن ماسه و قلیا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهای بعدی در راه تقلید این عمل شد.
مصریها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه ای میساختند. در سال  میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ، ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال ۱۶۸۸ شیشه جام در فرانسه به شکل فرآورده نو عرضه گردید. در سال ۱۶۰۸ میلادی ، در ایالات متحده ، در “جیمزتاون” در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه گذاری شد. در سال ۱۹۱۴، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.
مصارف و جنبه های اقتصادی
مصارف و کاربردهای شیشه بسیار متعدد است. در مجموع شیشه سازی در ایالات متحده ، سالانه یک صنعت ۷ میلیارد دلاری را تشکیل میدهد و در آن میان ، شیشه خودرو ، سالانه نیمی از مقدار تولید شیشه تخت را به خود اختصاص میدهد. در معماری ، گرایش بیشتری به استفاده از شیشه در ساختمانهای تجاری و بویژه مصرف شیشه های رنگی ، پدید آمده است.
ترکیب شیشه
شیشه ، محصولی کاملا «شیشه ای شده» یا دست کم فراورده ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی ۳۰ سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند ۲۰۰۰ سال پیش ، درصد تمام شیشه های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته اند. اما نباید چنین استنتاج کرد که در طی این مدت ، هیچ تحول مهمی در ترکیب شیشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغییرات جزئی در اجزای اصلی ترکیب و تغییرات مهم در اجزای فرعی ترکیب ، پدید آمده است.
اجزای اصلی عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سدیم. هر ماده خام دیگر ، جزء فرعی تلقی میشود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید. مهمترین عامل در ساخت شیشه ، گرانروی اکسیدهای مذاب و ارتباط میان این گرانروی و ترکیب شیشه است.
تقسیم بندی شیشه های تجارتی
سیلیس گداخته
سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته میشود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی میخوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک میکند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه ها فراهم میآورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور میدهد.
سیلیکاتهای قلیایی
سیلیکات های قلیایی تنها شیشه های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب میکنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکات های سدیم میخوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده میشود، بطور گستردهای در ساخت جعبه هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار میرود.
مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی تر آن به عنوان شوینده های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار میرود.
شیشه آهک سوددار
این نوع شیشه %۹۵ کل شیشه تولید شده را تشکیل میدهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطریها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجرهها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده میشود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار میگیرد :
SiO2 از %۷۰ تا %۷۴ ، CaO از %۸ تا %۱۳ ،Na2O از %۱۳ تا %۱۸٫
فراورده هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایینتری ذوب میشوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب میشود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.
رنگ شیشه بطریها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ زدا بسیار بهتر از قبل است.
شیشه سربی
با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می آید. این شیشه ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %۹۲ نیز رسانده اند.
درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترون ها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار میگیر. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.
شیشه بوروسیلیکاتی
شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد B2O2 ، حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد سیلیس و کمتر از ۱۰ درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوقالعاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.
ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته میشود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین- سیلیکات در ظروف شیشه ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار میرود. مصارف دیگر شیشه های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.
شیشه های ویژه
شیشه های رنگی و پوششدار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشهای ، همه شیشه های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر میکند.
الیاف شیشه ای
الیاف شیشه ای از ترکیبات ویژهای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته میشوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب میشود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس ( حدود %۵۵ ) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.
انواع شیشه و کاربرد آنها
شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشههای مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه میگردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشههای شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و… وجود دارد.
همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشهای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.

شیشه رنگی
به دو طریق میتوان شیشه رنگی بدست آورد.
۱ . با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز میدهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست میآید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
۲ . شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو میکنند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه های رنگی در ویترین مغازهها ، نمایشگاهها ، آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی بکار میروند.
شیشه ضد آتش ( پیرکس )
همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار میرود و سیلیس آنها از انواع شیشه های معمولی بیشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاریهای دیواری و اجاقها استفاده مینماید.
شیشه مسطح
این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه میسازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده مینمایند.

شیشه دوجداره ( مضاعف )
این نوع شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفتهاند و لبه ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کنندهای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد میشود. این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتلها و بیمارستانها بکار میرود.
شیشه سکوریت
در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد میشود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود ۳ الی ۵ برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی میگردد. این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم میشوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درهای شیشه ای و پنجره های جانبی اتومبیلها استفاده میگردد.
شیشه سکوریت نوعی شیشه است که با اعمال شوک حرارتی بر شیشه معمولی تولید می شود . برای تهیه این نوع شیشه ابتدا جام های شیشه در اندازه های مورد نظر برش خورده و پس از انجام عملیات دیاموند بر روی لبه های آن بر روی غلطک کوره قرار گرفته و به صورت افقی وارد کوره شده و تا دمای خمیری حدود ۶۵۰ درجه سلسیوس حرارت داده می شود ، پس از هدایت به قسمت بعدی در این مرحله توسط هوای پرفشار به سرعت سرد می گردد . این سرد شدن سریع در سطح شیشه تنش فشار بالایی ایجاد می نماید و باعث افزایش استحکام حرارتی و مکانیکی شیشه می گردد . این نوع شیشه ها در مقایسه با شیشه های معمولی با مشخصات یکسان در مقابل بارهای مکانیکی ، ضربه و تنشهای حرارتی تا پنج برابر مقاوم تر می باشد .
نحوه خرد شدن شیشه سکوریت به قطعات ریز و غیر برنده ، مانع از بروز جراحت ناشی از شکستگی شیشه ها می گردد . از این لحاظ این نوع شیشه ها محصولات مناسبی جهت استفاده در نماهای خارجی ساختمانها و فضاهای داخلی اماکن عمومی و بطورکل در کلیه مکانهایی که شیشه در مساحت زیاد مورد استفاده قرار می گیرد به صورت تک جداره و یا جدار خارجی شیشه های دوجداره و لمینت می باشد .
این شیشه در مقابل تنش های حرارتی ناشی از جذب انرژی خورشید و همچنین تنش های مکانیکی مانند ضربه ، فشار باد و فشارهای ناشی از وزن برف مقاومت مناسبی دارد و در رنج دمایی ۷۰- تا ۳۰۰ درجه سلسیوس مقاومت نموده و نمی شکند .
انواع شیشه های سکوریت
۱- شیشه فلوت در رنگ های متنوع
۲- شیشه های مشجر در رنگ و طرح های گوناگون
۳- شیشه های رفلکس در رنگ های متنوع
۴- شیشه های سکوریت خم
انواع شیشه های خم بنا به سفارش در جریان تولید شیشه های سکوریت یا نیمه سکوریت در شعاع و خمش های معینی تولید می شوند تا فرم دلخواه و مورد نظر طراح را برای نصب در ساختمانهای مسکونی ، اداری و تجاری پیدا کنند . استفاده از شیشه های خم در معماری امروز نقش بسزایی در زیبایی نمای ساختمانها دارد .
۵- شیشه های سکوریت چاپدار :
مقاومت شیشه های سکوریت در برابر تنش های گرمایی باعث شده از این نوع شیشه در صنعت لوازم خانگی استفاده شود .همچنین از شیشه های ۱۰ میل همراه با چاپ در رنگ های دلخواه مشتریان جهت استفاده در میزهای تلویزیون و LCD استفاده می شود .
۶- شیشه های دربهای اتواتیک
۷- شیشه های جانبی اتومبیل :
از شیشه های سکوریت ۵ میل به منظور استفاده در شیشه های اتومبیل می توان استفاده نمود .
شیشه نشکن
این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل میشوند. همچنین بعضی از انواع شیشه های طلقدار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده میشوند. وقتی که این شیشه ها میشکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه میگردد.
از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت میفروشند استفاده میگردد. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.
شیشه ضد گلوله
از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله میسازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف میگردد.
شیشه انعکاسی ( بازتابنده یا رفلکس )
در این نوع شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده میشود. این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس میکنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده میکینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.
این شیشه با انعکاس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظهای کاهش میدهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل میشود.

Reference:
۱٫ “Glass Online: The History of Glass”. Archived from the original on April 15, 2011. Retrieved 2007-10-29.
۲٫ Gowlett, J.A.J. (1997). High Definition Archaeology: Threads Through the Past. Routledge. ISBN 0-415-18429-0.
۳٫ These early examples are drawn from Christine Lilyquist (1993). “Granulation and Glass: Chronological and Stylistic Investigations at Selected Sites, ca. 2500-1400 B.C.E.”. Bulletin of the American Schools of Oriental Research. 290/291 (290): 29–۹۴٫ JSTOR 1357319.
۴٫ Wilde, H. “Technologische Innovationen im 2. Jahrtausend v. Chr. Zur Verwendung und Verbreitung neuer Werkstoffe im ostmediterranen Raum”. GOF IV, Bd 44, Wiesbaden 2003, 25–۲۶٫
۵٫ http://www.historyofglass.com
۶٫ http://daneshnameh.roshd.ir
۷٫ www.3jedareh.com

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

2 × 4 =