معرفی شیشه +مصالح ساختمانی

[pme 3,474]

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 hf 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.

[pme 3,474]

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 ( گدازآور ) 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 فلدسپات 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 پرتو فرو سرخ 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.

[pme 3,474]

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.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

وبلاگ کامیار آریانا - kamyararyana.blogfa.com

[eng.l.s 5,679]

تعاریف مختلفی برای شیشه وجود دارد که هنوز توافق کلی بر روی آنها حاصل نشده‌است :

 

تعریف کلی: شیشه یک جامد آمورف است.

 

تعریف انجمن آزمون و مواد امریکا: شیشه ماده‌ای معدنی است که از حالت مذاب طوری سرد شده‌است که بدون تبلور به حالت صلب درآمده‌است.

 

تعریف آکادمی ملی علوم امریکا: شیشه ماده‌ای است که در پراش اشعه ایکس آمورف بوده و و از خود رفتار انتقال به حالت شیشه نشان بدهد.

 

انواع

معروف‌ترین شیشه‌هایی که در مقیاس صنعتی تولید می‌شوند، عبارتند از شیشه‌های سودالایم (شیشه جام)، شیشه‌های بوروسیلیکاتی و شیشه‌های کریستال.

 

شیشه سودا لایم

بیشتر از ۹۵ درصد از میزان کل شیشه تولیدی در جهان، شیشه سودالایم است. شیشه‌های در و پنجره ساختمان، شیشه‌های خودرو، بطری‌ها و بسیاری دیگر از محصولات شیشه‌ای روزمره از جنس شیشه سودالایم هستند. مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده این نوع شیشه عبارتند از اکسید سیلیسیوم، اکسید کلسیم و اکسید سدیم.

 

شیشه بوروسیلیکاتی

این نوع شیشه‌ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته-دمای بلند و چگالی کمی دارند. بسیاری از ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می‌شوند. این شیشه‌ها در بازار با نام‌های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس و ... شناخته می‌شوند.

 

شیشه کریستال

شیشه کریستال یا شیشه سرب‌دار یکی از انواع شیشه‌های سیلیکاتی است که در ترکیب خود حاوی اکسید سرب است. این نوع شیشه‌، دارای ظاهری درخشنده و شبیه به کریستال‌های کوارتز است و به نظر می‌رسد علت نامگذاری آن نیز همین شباهت باشد. این شیشه‌ها همچنین سختی کمی دارند و امکان تراشکاری این شیشه‌ها وجود دارد. بنابراین ظروف تزیینی موسوم به ظروف کریستال از این جنس ساخته می‌شوند.

 

سایر :

سایر انواع شیشه عبارتند از: شیشه فتوکرومیک، شیشه اپال و شیشه سیلیسی. همچنین انواع مختلفی از شیشه نیز وجود دارد که در مقیاس صنعتی تولید نمی‌شوند.

ترکیب شیشه

شیشه ، محصولی کاملا «شیشه‌ای شده» یا دست کم فراورده‌ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه‌ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند. 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 شیشه‌های تجارتی

 

سیلیس گداخته

سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه‌ای 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 شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

 

سیلیکاتهای قلیایی

سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه‌های 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 سیلیکاتهای سدیم می‌خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می‌شود، بطور گسترده‌ای در ساخت جعبه‌هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می‌رود.

 

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی‌تر آن به عنوان شوینده‌های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می‌رود.

 

شیشه آهک سوددار

این نوع شیشه %95 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 شیشه‌های 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 %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.

فراورده‌هایی 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 نوشابه‌ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه‌ای 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 زنگ‌زدا بسیار بهتر از قبل است.

 

شیشه سربی

با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می‌آید. این شیشه‌ها 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 %92 نیز رسانده‌اند.

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 رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.

 

شیشه بوروسیلیکاتی

شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 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 شیشه‌ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه‌ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می‌رود. مصارف دیگر شیشه‌های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.

 

شیشه‌های ویژه

شیشه‌های رنگی و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه‌ای ، همه شیشه‌های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می‌کند.

 

الیاف شیشه‌ای

الیاف شیشه‌ای 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 %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.

 

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام