شیشه - چیست و چگونه تولید می شود؟ خواص شیشه

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

هر یک از ما بیش از یک بار شیشه را ملاقات کرده ایم. هر دانش آموزی می داند که این ماده شکننده و شفاف چیست. ما هر روز آن را در آینه ها، پنجره ها، ظروف و مبلمان می بینیم، اما آیا آن را به خوبی می شناسیم؟ چگونه تولید می شود، چیست و چه خواصی دارد؟

این کلمه به چه معناست

مواد مرجع بسیاری وجود دارد که می تواند به این امر کمک کند. به گفته یکی از مشهورترین منابع، معنای کلمه "شیشه" چیست؟ فرهنگ لغت اوژگوف این ماده را به عنوان یک ماده جامد که از ماسه کوارتز مخلوط با اکسیدهای فلزات خاص به دست می آید، توصیف می کند. حتی این تعریف ایده ای از نحوه تولید مواد می دهد. اما ما بعداً به این موضوع خواهیم پرداخت.

مطمئنا همه به این واقعیت عادت کرده اند که شیشه یک ماده شفاف است. اما توجه کنید - فرهنگ لغت اوژگوف چنین توضیحی را ارائه نمی دهد. شیشه می تواند نه تنها شفاف، بلکه رنگی یا مات نیز باشد. اما ترکیب مواد تفاوت قابل توجهی ندارد.

از چه شیشه ای ساخته شده است

ترکیب شیشه استاندارد مخلوطی از ماسه کوارتز خالص، آهک و سودا است. برای تغییر خواص یک ماده،افزودنی های مختلف استفاده می شود. اما هنوز، جزء اصلی دقیقاً ماسه رودخانه خالص است. مقدار آن تقریباً 75 درصد کل مخلوط است. سودا به شما اجازه می دهد تا نقطه ذوب شن و ماسه را تقریبا 2 برابر کاهش دهید. آهک از شیشه در برابر بیشتر مواد شیمیایی محافظت می کند و به استحکام و درخشندگی می افزاید.

ناخالصی های اضافی:

• منگنز. برای به دست آوردن رنگ سبز خاص به شیشه اضافه می شود. نیکل یا کروم را می توان برای رنگ های دیگر استفاده کرد.
• سرب به شیشه درخشندگی و زنگ خاصی می بخشد. این ماده در لمس سردتر است. شیشه ای با مخلوط سرب کریستال نامیده می شود.
• اکسید اسید بوریک همچنین به مواد درخشندگی و شفافیت بیشتری می بخشد و در عین حال ضریب انبساط حرارتی محصولات را کاهش می دهد.

تاریخچه تولید شیشه

حتی 6000 سال پیش، مردم توانستند این ماده زیبا و شکننده را بسازند. البته ظاهر آن تا حدودی با شیشه مدرن متفاوت بود، زیرا در مصر باستان و بین النهرین تجهیزاتی برای تمیز کردن شن و ماسه با کیفیت بالا و ابزارهای دیگر وجود نداشت. با این وجود، تولید شیشه از آنجا آغاز شد. این ماده به لطف مقاومت در برابر تأثیرات محیطی، ایده ای از فرهنگ و توانایی های فنی قدیمی ترین مردمان را به مورخان داده است.

در روسیه، اولین کارخانه شیشه در سال 1636 ظاهر شد. در نزدیکی مسکو قرار داشت. در آنجا ظروف درست می شد.و شیشه های پنجره این شاخه از صنعت تحت رهبری پیتر اول توسعه زیادی یافت.

تا سال 1859 بود که اختراع پمپ فشار بالا امکان ساخت شیشه را بدون مشارکت شیشه‌گرها فراهم کرد. این امر تولید را بسیار ساده کرد. و در آغاز قرن نوزدهم، یک ویژگی جالب از مواد کشف شد - اگر محصول نهایی تا دمای معینی گرم شود، خواص مکانیکی شیشه تا 400٪ افزایش می یابد.

تولید مدرن

تکنولوژی ها قدم های بسیار زیادی برداشته اند که امکان ایجاد هر ماده ای را در مقادیر بسیار زیاد و با کمترین هزینه نیروی انسانی فراهم کرده است. در حال حاضر، کارخانه های زیادی وجود دارد که در آنها شیشه با استفاده از یک فناوری استاندارد و جاافتاده ایجاد می شود. ماده مدرنی که از ماسه کوارتزیت مذاب به دست می آید چیست، با آشنایی با این فناوری خواهیم آموخت. اجازه دهید مواد ورق را به عنوان مثال در نظر بگیریم.

تولید شیشه بر اساس مراحل:

1. تمام مواد لازم را داخل فر قرار می دهیم و حرارت می دهیم تا یک توده مایع همگن تشکیل شود.
2. در هموژنایزر مخصوص، این آلیاژ را مخلوط می کنیم تا یکدست شود.
3. جرم به دست آمده را در ظرف صافی که کف آن قلع مذاب قرار دارد، می ریزند. در آنجا شیشه پخش می شود و یک لایه نازک یکنواخت را تشکیل می دهد.
4. مواد سرد شده و سخت شده به نوار نقاله ارسال می شود. در آنجا کنترل ضخامت شیشه و برش انجام می شود. موادی که تست را پشت سر نمی گذارند و همچنین قطعات معیوب برای ذوب مجدد ارسال می شوند.
5. آخرین بررسی کیفیت انجام می شود و پس از آن شیشهبه انبار محصول نهایی می رسد.

انواع شیشه

در حال حاضر، این مواد یکی از رایج ترین ها است. جای تعجب نیست که انواع مختلفی از شیشه وجود دارد که هم از نظر ظاهر و هم از نظر خواص فیزیکی با هم تفاوت دارند. در اینجا برخی از آنها آمده است:

1. شیشه کریستالی. این ماده حاوی سرب است. ما در بالا در مورد او صحبت کردیم.
2. شیشه کوارتز. حاوی خالص ترین ماسه است که به همین دلیل دوام بالایی دارد. قادر به مقاومت در برابر نوسانات دما است، بنابراین برای ایجاد ابزارهای نوری، ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و پنجره ها استفاده می شود.
3. فوم شیشه. مصالح ساختمانی سبک که هم برای تزیین و هم برای چیدن دیوارها و کف استفاده می شود. حاوی تعداد زیادی حفره است که به همین دلیل دارای خاصیت عایق حرارتی و صوتی بالایی است.
4. پشم شیشه. مواد هوادار حجمی، متشکل از نخ های نازک و بسیار قوی. مقاوم در برابر آتش است، بنابراین نه تنها در ساخت و ساز، بلکه برای دوخت لباس برای آتش نشانان و جوشکاران نیز استفاده می شود.

کاربرد شیشه

بسته به خواص و ظاهر آن، تقریباً هر کاربردی برای این ماده یافت می شود. مصرف کننده اصلی شیشه تولید شده در زمان ما صنعت ساختمان است. بیش از نیمی از مواد تولید شده را استفاده می کند. هدف آن می تواند بسیار متنوع باشد - روکش دیوار، لعاب پنجره، دیوارهای ساختمانی از آجرهای توخالی، عایق حرارتی و غیره. شیشه های رنگی را نیز می توان به منطقه ساخت و ساز نسبت داد. آنها مطمئناً می دانند که یک پنجره گوتیک چیستهمه. به عنوان یک قاعده، آن را با تعداد زیادی از قطعات شیشه ای رنگی اندود شده است. امروزه پنجره های رنگی اهمیت خود را از دست نداده اند و هم در ساخت و ساز و هم در تولید مبلمان استفاده می شوند.

ظروف شیشه ای برای مقاصد مختلف از نظر محبوبیت در رتبه دوم قرار دارند. ظروف غذاخوری کمی کمتر تولید می شود. شایان ذکر است که شیشه یک ماده ضروری در صنایع شیمیایی است، زیرا در برابر بیشتر معرف ها مقاوم است.

خواص فیزیکی

مانند هر ماده دیگری، شیشه دارای تعدادی ویژگی است که قبل از استفاده از آن در یک منطقه خاص باید بدانید.

1. تراکم. ممکن است بسته به ترکیب مخلوط و روش ساخت متفاوت باشد. مقدار چگالی شیشه می تواند از 220 تا 650 کیلوگرم بر متر متغیر باشد3.
2. شکنندگی. این ویژگی یکی از ویژگی های بارز شیشه است و استفاده از آن را در صنعت ساختمان محدود می کند. اکنون دانشمندان در حال ایجاد آلیاژهای پیچیده تری هستند که استحکام مواد را به حداکثر می رساند.
3. مقاومت در برابر حرارت. شیشه معمولی تا 90 ^oC را تحمل می کند. پس از پردازش، خواص حرارتی مواد به طور قابل توجهی افزایش می یابد. برای مثال، شیشه‌های صنعتی می‌توانند دمای بیش از 200 ^{oC را تحمل کنند.}

حقایق جالب

در مورد شیشه چیزهای زیادی یاد گرفتیم - چیست، چگونه تولید می شود و چه خواصی دارد. وقت آن است که کمی انحراف داشته باشید و با جالب ترین حقایق در مورد این ماده بسیار رایج آشنا شوید. تعداد کمی از مردم می دانند که:

• سرعت ترک روی شیشه شکسته 4828 کیلومتر در ساعت است.
• زمان تجزیه این ماده تقریباً یک میلیون سال است.
• شیشه را می توان بارها و بارها بدون افت کیفیت دوباره ذوب کرد. از این نظر، تقریباً هیچ مشابهی ندارد.
• شیشه مذاب از آنجایی که یک ماده بی شکل است، وقتی به سرعت سرد شود جامد نمی شود. این به شرایط خاصی نیاز دارد.

شیشه بیهوده به طور فعال در ساخت و ساز و سایر زمینه های زندگی انسان استفاده نمی شود. مطمئناً برای مدت طولانی یکی از محبوب ترین مواد باقی خواهد ماند. این بیانیه با استحکام، دوام و سادگی نسبی تولید شیشه، به دلیل وجود اجزای سازنده آن بر روی زمین به مقدار زیاد، پشتیبانی می‌شود.