همه چیز درباره شیشه

شیشه مایعی است بسیار سرد شده و در حرارتی پایین تر از نقـطه انجماد آن ، در حالت مایع قـرار دارد و به طور عمومی ، جسمی است شـفـاف که نور به خوبی از آن عبور می کند و پشت آن به طور وضوع قابل رویت است . شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . در درجه حرارت های بالا شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . اما با کاهش دما گرانروی آن به طور غـیر عادی افزایش می یابد و باعـث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که مورد نیاز بلور است ، قرار گیرند . به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ولی این ساختمان غـیر منظم دیگر متحرک نیست .
شیشه جسمی سخت است که سختی آن حدود 8 می باشد و همه به جز الماس ها را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه 5/2 گرم بر سانتی متر مکعب بوده و بسیار ترد و شکننده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین عـلت ظروف آزمایشگاهی را از آن می سازند . فقط اسید فلوئوریک اچ اف بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .

تاریخچه :
شیشه گری یکی از قدیمی ترین حرفه هایی است که بشر بدان اشتغال داشته است . مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف به دست آمده از حفاری مصر قدمت 5 هزار ساله دارد . رومیان نیز از فن شیشه گری مهارت داشته اند . در این صنعت از سایرین پیشرفته تر بودند . رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است ، زیرا هـنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزیینات مـذهـبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفـت . در ایران نیز ساختن شیشه قـدمت چند هزار ساله دارد . نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع به کار کرد .

ترکیبات سازنده شیشه :
اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه :
با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه به دست نیاید ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ، دی اکسید بور ، پنتا اکسید فسفر که از هـر یک به تنهایی می توان شیشه تهیه کرد .

گداز آورها :
کربنات سدیم ، کربنات پتاسیم و خرده شـیشـه ، سـیلـیکات سدیم و سـلـیـس با گدارآورها می باشند در آب حل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می کنند به هـمین عـلـت است که اغلب شیشه های مصرف شده در گـلخانه پس از چند سال کدر می شوند و نور از آن ها به خوبی عـبور نمی کند .

تثبیت کننده ها :
برای آن که مقاومت شـیشـه را در مقابل آب وهـوا ثابت کنیم باید اکسـیدهای دوظرفـیتی باریم ، سرب ، کـلسیم ، مـنـیزیم و روی به مـخـلـوط اضافه کنیم که به این عـناصر ثابت کـننده می گـویند .

تصفـیه کننده ها :
تصفیه کننده ها موجب کاستن حباب هوای که وجود در شیشه می شوند و بر دو نوع اند :
1 ) فـیزیکی : سولفات سدیم ، کلرات سدیم با ایجاد حباب های بزرگ ، حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 ) شیمیایی : املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به مواردی اشاره کردیم که عدم وجودشان در مواد اولیه باعـث از بین رفتن مرغـوبیت کالا می شد . حال چند ماده دیگر که به نوعـی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم .

افزونی ها :
1 ) استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گدارآور ) که در اثر حرارت به سدیم اکسید و بورم اکسید تجزیه می شود و در واقع به جای هر دو ماده عمل می کند .
2 ) استفاده از نیترات سدیم برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود . )
3 ) استفاده از اکسید منگنز که باعـث مقاومت بیشتر در مقابل عـوامل جوی و شفاف تر شدن شیشه می شود .
4 ) استفاده از اکسید سرب به جای کلسیم اکسید برای ساختن شیشه های مرغـوب بلور که باعـث درخشندگی شیشه می شوند .
5 ) برای ساختن بلور مرغـوب از اکسـید نقـره اسـتفاده می کنند .
6 ) اسـتفاده از فلدسپار که باعـث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .
7 ) برای این که شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فـسـفـات به آن می افزایند .
8 ) استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .
9 ) استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .
10 ) اکسید سزیم برای جذب پرتوفروسرخ و اکسیدبر ، برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .
دو نمونه از عـناصر تشکیل دهنده که عـمومیت بیشتری دارند در زیر ذکر می کنیم .

ترکیبات (1) : اکسید سیلیسیم حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پر اکسید سـدیم تا 15 درصد و اکسـید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسـید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عـناصر دیگر چون آهن(ш) اکسید ، آلومینیوم اکسید ، منیزیم اکسید ، تیتانیم فسفید ، سیلیسیم تری اکیسد .
ترکیبات (2) : اکسـید سـیـلـیـسـیـم در حدود 73 درصد ، اکسـید سـدیم 15 درصد ، اکسـید کـلـسـیم 55/5 درصد ، اکـسـید منیزیم 6/3 درصد ، اکـسـید آلـومـیـنـیـوم 5/1 درصد ، اکـسـید بور و اکـسـید پتاسـیم هر کدام 4/0 درصد ، اکـسـید آهن و اکـسید سـیلـیـسـیم 6 ظرفـیتی هـریک 3/0 درصد .
عـلاوه بر موارد بالا هـمـیشـه مـقـداری خرده شـیشـه نیز با این مواد وارد کوره می گـردد .

انواع شیشه و کاربرد آن ها :
شـیشـه به اشکال مختلف مورد اسـتفاده قرار می گیرد . در ساخت وسایل تزیینی مانند گل ، تابلو و ... ، در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه چون : لیوان ، بطری و ... و در پایان در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مخـتـلـفی دارد که عـمده ترین آن به عـنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف از شامل : شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و ... . وجود دارد. خم چنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد .
شیشه رنگی :
به دو طریق می توان شیشه رنگی به دست آورد .
1 . با افـزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه . برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهند و رنگ آبی پر رنگ به وسیله اکسید کبالت به دست می آید . رنگ زرد با افزودن اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می شود .
2 . شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فـرومی کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاه ها ، آزمایشگاه ها و ساختمان های صنعتی به کار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس )
همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکـسـید بوریک به کار می رود و سـیلـیس آن ها از انواع شیـشـه های معمولی بیشتر است . معمولا از آن ها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاق ها استفاده می نماید .

شیشه مسطح
این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی ، میان شیشه می سازند و بیشـتر برای درهای ورودی ، کارگاه ها ، موتورخانه ها ، آسانبرها و هـر جایی که خطر شکـسـتن و فرو ریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف )
این نوع شیشه از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز های آن ها هوابندی شده است و فضای بین آن ها با مواد خشک کننده ای مانند ســیـلــیکــاژل پر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه خلا ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمان ها مانند فرودگاه ها ، هتل ها و بیمارستان ها به کار می رود .

شیشه سکوریت
در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و بعد به طور ناگهانی و تحت شرایط خاص و نظارت شده ای سـرد می شود . این عمل باعث کاهش افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوک های حرارتی می شود . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیسـتند . از این نوع شـیشـه در ویترین فروشگاه ها ، درهای شـیشـه ای و پنجره های جانبی خودروها استفاده می شوند .

شیشه نشکن
این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که به وسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارات و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی به کار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون ، مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می شود . از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودرو ها و ویترین مغازه هایی که اشیا گران قیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند .

شیشه انعکاسی ( بازتابنده ) ( رفلکس )
در این نوع شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت و از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت ، پوشانده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید رامنعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثرند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شب ها 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 خورشید را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری دستگاه های تهویه و تبدیل می شود.