من ماذا يصنع الزجاج؟ ما هي طبيعته؟

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

الزجاج وطبيعته

يعد الزجاج من أكثر المواد التي يستطيع الإنسان أن يستفيد منها فيمكن أن يتم صناعته بالعديد من الأشكال، مثل صناعة خيوط تشبه خيوط العنكبوت، وقد يصنع مثل العجينة أو على شكل مرآة تلسكوب كبيرة التي يبلغ وزنها عدة أطنان.

وأحياناً يصنع الزجاج ليصبح أقوى من الفولاذ أو أضعف من الورق، كما يمكن تلوين الزجاج بأي لون من خلال إضافة بعض المواد الكيميائية المختلفة.

من ماذا يصنع الزجاج؟

تحتاج صناعة الزجاج إلى مواد خام وتنقسم المواد الخام الأولية التي تستخدم في صناعة الزجاج لقسمين رئيسيين وهما:

• المواد الأساسية

وتتمثل في السيليكا أو الرمل ويتم أخذ الرمل الذي لا يحتوي على الشوائب والذي يحتوي على نسبة 80% من أكسيد السيليكون، كما تتمثل المواد الأساسية في مركبات الصوديوم أو أكسيد الصوديوم الذي يساعد على تشكيل الزجاج من خلال تقليل درجة الانصهار.

من المواد الأساسية المستخدمة في صناعة الزجاج أيضاً: الدولوميت والكلس، إذ يساعد أكسيد الكالسيوم على زيادة صلابة الزجاج، وأيضاً مادة البوراكس التي تحتوي على أكسيد الصوديوم وأكسيد البورون، وفائدتها أنها تساعد في تقليل معامل تمدد الزجاج، إذ يحتوي الزجاج على نسبة كبيرة من أكسيد البورون بأنه لا يكسر عند تعرضه لحرارة مفاجئة.

• المواد الثانوية

هي مواد تضاف للزجاج لتحسين نوعيته، مثل المواد الملونة والمواد المسرعة في الانصهار، مثل أكسيد الرصاص وأكسيد الباريوم واكسيد التيتانيوم.

كيفية صنع الزجاج

تبدأ عملية الصنع بتجهيز المواد الأساسية أولاً وتكون على شكل بودرة أو حبيبات ليتم مزجها مع بعضها بنسب محددة.

ثم يدخل المزيج الفرن على درجة حرارة عالية فيحدث انصهار الرمل ثم تضاف كربونات الصوديوم لتقليل درجة الانصهار.

يحدث تفاعل بين الرمل وكربونات الصوديوم فتتكون سليكات الصوديوم المعروف بالزجاج المائي بسبب ذوبانه في الماء

لذلك يضاف الحجر الجيري حتى يتكون خليط من سليكات الصوديوم والكالسيوم فيصبح مقاوم للذوبان في الماء

وقد يتم إضافة مواد كيميائية للخليط لإضافة لون أخضر مثل مادة أكسيد الكروم أو مادة أكسيد الكوبالت للحصول على اللون الأزرق في الزجاج.

ثم يتم تبريد منصهر الزجاج ليصل إلى مرحلة التشكيل عند درجة الحرارة المطلوبة وتتم هذه الخطوة إما بالنفخ والتشكيل باليد وصب المنصهر في قالب ويكون النفخ بالفم أو المنفاخ، وباستخدام التشكيل الآلي عن طريق النفخ الآلي بعد الصب، وفي أثناء هذه العملية يفقد المنصهر حرارته بسرعة كبيرة لذلك تتم عملية التشكيل بأسرع وقت ممكن.

بعد الانتهاء من عملية التشكيل يتم تبريد الزجاج ببطيء وتدريجياً لتجنب إحداث التشققات والتكسر في الزجاج حيث أن مناطق الضعف في الزجاج تكون بسبب التغير المفاجئ في درجة الحرارة،

ويتم وضع المصنوعات الزجاجية في الفرن المبرد بدرجة حرارة تتراوح بين 400 و600 درجة مئوية حتى تبرد تدريجياً ثم تخرج المصنوعات الزجاجية من الفرن لصقلها وتصنيفها وتقطيعها.

من ماذا يصنع الزجاج المضاد للرصاص

يوجد عدة تقنيات وطرق لصناعة الزجاج المضاد للرصاص، ومنها:

وضع طبقة من البلاستيك بين طبقات الزجاج، وبذلك يقف تأثير الرصاصة عند طبقة الزجاج الخارجية بسبب انتشار قوة الرصاصة على المنطقة الواسعة لطبقة البلاستيك ثم لا يفجرها.

وهناك نوع من الزجاج المضاد للرصاص يتم صنعه من طبقات كثيرة وعندما تصطدم به طلقة الرصاص فإنه يفقد طبقة واحدة من الزجاج ولا يخترق كافة الزجاج لإصابة الأشخاص.

من ماذا يصنع زجاج الطائرة؟

يوجد قسمين من نوافذ الطائرة وهم النوافذ التي توجد في قمرة القيادة أما القائد، والنوافذ الموجودة على جانبي الطائرة بجانب المسافرين.

وتكون النوافذ في الطائرات النفاثة والحديثة مكلفة جداً ولها مواصفات خاصة ومنها:

• يجب أن تكون مصنوعة من زجاج يمتص الإجهاد والضغط الناتج عن ضغط الهواء في الطائرة.
• يجب أن تتحمل أعباء الرحلة من ثلوج وأمطار ومناورات، وبالنسبة للنوافذ الأمامية يجب أن تكون قوية ومقاومة للصدمات والضربات التي قد تزن أربع بوندات أو ما يقرب من اثنين كيلو مع سرعة الطائرة في الجو.

يتركب الزجاج في نوافذ الطائرات من طبقات متعددة، ويصل سمك الزجاج إلى 1.5 إنش والذي يساوي 3.8 سم، ويتم تركيب النوافذ من ثلاثة طبقات من الزجاج المقوى.

ويضاف طبقات من مادة الفينيلالتي تكون بينهما، ويكون موجود خلف طبقة الزجاج الخارجية طبقة تحتوي على مادة موصلة للتيار الكهربائي تقوم بإنتاج حرارة كافية لإذابة الثلج.

من ماذا يصنع زجاج الأفلام؟

في أفلام الأكشن شاهدنا البطل أو البطلة يمر بقوة من الزجاج ويتكسر الزجاج حوله، ويتم عمل هذا المشهد دون أن يؤذي الممثل عن طريق استخدام زجاج مصنوع من السكر فلن يضر كما أنه يشبه الزجاج الحقيقي أثناء التكسير.

من ماذا تصنع الألياف الزجاجية؟

يوجد عدة طرق لصنع الألياف الزجاجية ويتم ذلك عن طريق صهر مادة الزجاج ثم تنقيتها من الشوائب ثم تعريضها للانصهار لتصبح سائلة وتختلف هذه الطرق عن بعضها البعض في أنواع التكنولوجيا المستخدمة في الانصهار وفي الاغراض المعدة لها.

• إن عملية سحب الالياف تلي عملية تصنيع المادة الاولية ويحدث السحب عندما يكون الزجاج سائل وساخن في نفس الوقت وتلف الألياف على بكرة خاصة ثم تدور بسرعة محسوبة تعتمد على قطر الألياف المطلوبة.
• يتم تحديد خواص الألياف حسب المواصفات الفنية المطلوبة في ألواح الزجاج أو المادة الزجاجية.
• يوجد نوعان رئيسيان لصناعة الألياف الزجاجية كما أن هناك منتجان رئيسيان أيضاً، وتصنع الألياف إما عن طريق عملية الانصهار المباشر أو عملية إعادة انصهار قطع كروية زجاجية صغيره وكلتا الطريقتين تبدأ بالمواد الأولية.
• تخلط المواد الخام ببعضها البعض ثم تصهر في فرن، وفي طريقة صهر القطع الكروية الصغيرة تؤخذ المواد المنصهرة من الفرن ثم تطوى إلى كرات صغيرة وتبرد ثم تغلف،
• تؤخذ الكرات الزجاجية لمصنع تصنيع الألياف وتعبأ في علب ثم تصهر مرة أخرى في فرن خاص كهربائي وتنساب المادة المنصهرة عبر الثقوب الصغيرة لتتحول إلى ألياف، ولكن في طريقة الصهر المباشر يتم أخذ الزجاج المنصهر مباشرة من الفرن إلى آلة الكبس لتتشكل ألياف.
  

صناعة الزجاج في العصور القديمة

استطاع البشر قديماً معرفة أسرار صناعة الزجاج؛ فقد تشكل الزجاج منذ القدم عندما لاحظ الناس تأثير البرق الساقط على الرمال والذي أدى لصهرها ثم تشكلت أنابيب رفيعة تسمى الوميض، وقد لاحظوا أن حرارة البراكين المتفجرة أدت لصهر الصخور والرمال في مناطق محيطة بالحمم البركانية لتكون زجاج عرف باسم الزجاج البركاني والذي استخدم لصناعة رؤوس السهام والحلي والنقود، وفي الحقيقة بدأت المحاولات الأولية لصناعة الزجاج قبل عام 3000 قبل الميلاد