طرق صنع الزجاج
تعتبر صناعة الزجاج من الصناعات القديمة المفيدة في العديد من التطبيقات في حياة الإنسان، مثل: صناعة أدوات الزينة، والزخارف، والأواني، والإكسسوارات، وبعض أنواع الحلي، وفي العديد من الاستخدامات المعمارية والصناعية كالنوافذ، والواجهات الزجاجية، وحديثاً في الطوب الزجاجي، ويتركّب الزجاج بشكل أساسي من مادّة السيليكا المصهورة، وتعتمد درجة شفافيته أو لونه على الأيونات المعدنية التي تدخل في تركيبه.
مكوّنات الزجاج الأساسية
- الرمل أو السيليكا.
- مركبات الصوديوم؛ لتقليل درجة انصهار الزجاج وتسهيل عملية تشكيله.
- كلس أو أكسيد الكالسيوم؛ لمنح الزجاج الصلابة المطلوبة.
- الفلدسبار؛ يسهل عملية الانصهار.
- البوركس؛ يحتوي على البورون والصوديوم اللذين يعملان على تقليل معامل تمدد الزجاج وبالتالي ينصهر بشكل جيد.
- الملوّنات والمحسنات؛ مثل: أكسيد الرصاص، وأكسيد التيتانيوم، وأكسيد الباريوم لتحسين نوعية الزجاج.
طريقة صنع الزجاج
- تحضير المكوّنات الأساسية على شكل حبيبات أو بودرة ومزجها معاً بكميات محددة وتحضيرها لعملية الصهر.
- مرحلة الصهر: يتم صهر المكوّنات المستخدمة في صناعة الزجاج داخل أفران خاصة مثل فرن الحوض المصنوع من القرميد النار وسعته ألف وخمسمائة طن من المواد الأولية، أو فرن الجفنة المصنوع من البلاتين أو الصلصال وسعته طنان من المواد الأولية ويستخدم لإنتاج الزجاج الصواني، وتحويلها إلى موادّ خفيفة لتسهيل عملية تشكيلها.
- مرحلة التشكيل: يتم تبريد الزجاج بعد الصهر مباشرةً إلى درجة تسمح بتشكيله، ومن ثم تبدأ عملية التشكيل وتستخدم أكثر من تقنية خلالها مثل: النفخ، والتشكيل اليدوي، والتشكيل الآلي؛ حيث يتم صب مصهور المواد الأولية داخل قوالب مخصّصة ومن ثم يتم النفخ بالمنفاخ أو الفم أو آلياً والتشكيل، وتتم هذه المرحلة بأسرع وقت ممكن لتجنّب تحوّل الزجاج إلى حالة صلبة.
- مرحلة التبريد أو التهذيب: تتم هذه المرحلة ببطء وعلى درجة حرارة ما بين 400 إلى 600 مئوية، حتى لا يتعرض الزجاج للكسر أو التشقّق أو عدم انتظام بنيته.
- المرحلة النهائية: يتم صقل قطع الزجاج وتنظيفها بعد تبريدها بشكل جيد لتكون جاهزة للاستخدام.
أنواع الزجاج
- البيركس: يتميز بمقاومته للحرارة عند تسخينه؛ لاحتوائه على نسبة عالية من أكسيد البورون، ويستخدم في صناعة كؤوس الشاي، وزجاجيات المختبرات، والصحون.
- الزجاج القاسي سيليكا 96: يتميّز بارتفاع درجة انصهاره وصغر معامل التمدّد.
- الزجاج الصواني: بتميّز بليونته بالتسخين؛ لاحتوائه على نسبة عالية من أكسيد الرصاص، ويستخدم في صناعة المجوهرات، وصناعة الأجهزة البصرية، كما يتوفّر نوع آخر من الزجاج الصواني يتميّز بأنّه صافٍ من دون لون، ويحتوي على نسبة كبيرة من أكسيد البوتاسيوم، ويستخدم في صناعة الأجهزة الكهربائية.
- الألياف الزجاجية: عبارة عن خيوط زجاجية يتم تصنيعها من خلال إمرار المصهور الزجاجي على شبكة بلاتين يتم تسخينها كهربائياً بشكل مستمر لإنتاج خيوط تلفّ حول إسطوانة تدور بسرعة، ويستخدم هذا النوع من الزجاج في صناعة الملابس الواقية من الحرارة وكمادة عازلة للحرارة.
- الزجاج الضبابي غير الشفاف: يستخدم في صناعة الزجاج الذي ينشر الضوء.