نکاتی درباره مراحل تولید شیشه

امروزه شیشه به قدری رایج شده است که به راحتی می توان آن را بدون فکر دوم مشاهده کرد. در پنجره‌های ما، روی صفحه‌نمایش‌ها، در کابینت‌ها و در بسیاری از دستگاه‌هایی که هر روز با آن‌ها در ارتباط هستیم، وجود دارد. حتی اگر شیشه را در همه جا می توان یافت، ممکن است تمام عمر خود را ندانید که چگونه ساخته شده یا از چه چیزی تشکیل شده است. حتی اگر فکر می‌کنید که اصول اولیه را می‌دانید، فقط سطح را بررسی کرده‌اید.

در سطح بالا، شیشه ماسه ای است که ذوب شده و از نظر شیمیایی تبدیل شده است. اگر تا به حال به ساحل رفته باشید، دقیقاً می دانید که چگونه ماسه داغ می تواند در حالی که به شکل جامد خود باقی می ماند. نوع گرمای لازم برای تبدیل ماسه به حالت مایع (در نهایت تبدیل به شیشه) بسیار گرمتر از هر روز آفتابی است. برای اینکه ماسه را ذوب کنید، باید آن را تا حدود 1700 درجه سانتیگراد (3090 درجه فارنهایت) گرم کنید، که تقریباً همان دمایی است که شاتل فضایی هنگام ورود مجدد به جو زمین به آن می رسد.

شن و ماسه ای که معمولاً برای ساخت شیشه استفاده می شود از دانه های کوچک کریستال های کوارتز تشکیل شده است که از مولکول های دی اکسید سیلیکون تشکیل شده است که به آن سیلیس نیز می گویند. هنگامی که این مولکول ها تا دمای کافی بالا گرم می شوند، ماسه ذوب می شود و ساختار کریستالی خود را از دست می دهد و با سرد شدن ساختار کاملاً متفاوتی به دست می آورد. این ساختار، در سطح مولکولی، جایی بین مایع و جامد است. این حالت بینابینی به عنوان یک جامد آمورف شناخته می شود، به این معنی که برخی از ساختار بلوری یک جامد همراه با تصادفی مولکولی یک مایع را دارد.

ذوب شیشه
بسته به مخلوط ماسه، شیشه می تواند خواص مختلفی داشته باشد. برای مثال برخی از عناصر یا مواد شیمیایی مخلوط شده با ماسه می توانند رنگ شیشه را تغییر دهند. خواص شیشه همچنین می تواند بر اساس نحوه تولید و فرآیندهای شکل گیری آن تغییر کند. برای استحکام بخشیدن به شیشه، سازندگان می توانند از تمپر حرارتی برای گرم کردن و خنک کردن سریع آن استفاده کنند. شیشه همچنین می تواند از طریق فرآیند تبادل یونی که سطح شیشه را سخت تر می کند، از نظر شیمیایی تقویت شود.

 

شیشه ای که اکثر مردم با آن آشنا هستند شیشه سودا-آهک است که ترکیبی از سودا (همچنین به عنوان خاکستر سودا یا سودا شستشو نیز شناخته می شود)، سنگ آهک و ماسه است. اگرچه شما می توانید شیشه را به سادگی با حرارت دادن و سپس سرد کردن سریع سیلیس بسازید، اما تولید شیشه سودا-آهک کمی پیچیده تر است. با افزودن سودا (کربنات سدیم)، نقطه ذوب ماسه کاهش می‌یابد تا در دماهای پایین‌تر به شیشه تبدیل شود و در حین ساخت در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود. با این حال، افزودن سودا به مخلوط، ماندگاری شیمیایی آن را کاهش می‌دهد و در تماس با مایعات، آن را مستعد حل شدن می‌کند. برای اکثر کاربردها، این مطلوب نیست، بنابراین سنگ آهک (کربنات کلسیم) نیز به مخلوط اضافه می شود که به عنوان یک تثبیت کننده عمل می کند. هنگامی که مخلوط سیلیس، سودا و سنگ آهک گرم شد، می توان آن را برای کاربردهای مختلف خنک و قالب زد.