ساخت شیشه یک فرایند بسیار قدیمی است و شواهد باستان شناسی ساخت شیشه به قبل از 2500 سال قبل از میلاد باز می گردد. زمانی که یک هنر نادر و ارزشمند بود ، تولید شیشه به یک صنعت رایج تبدیل شده است. محصولات شیشه ای به صورت تجاری و در خانه به عنوان ظروف ، عایق ها ، الیاف تقویت کننده ، لنزها و هنرهای تزئینی استفاده می شوند. در حالی که مواد مورد استفاده در ساخت آنها ممکن است متفاوت باشد ، روند کلی نحوه ساخت شیشه یکسان است و در زیر توضیح داده شده است.
مراحل
روش 1 از 2: استفاده از کوره یا کوره
مرحله 1. ماسه سیلیس تهیه کنید
ماسه سیلیس که ماسه کوارتز نیز نامیده می شود ، اصلی ترین ماده در ساخت شیشه است. برای قطعات شیشه ای شفاف از شیشه بدون ناخالصی آهن استفاده می شود ، زیرا آهن باعث سبز شدن شیشه در صورت وجود می شود.
- در صورت استفاده از ماسه سیلیس با دانه های بسیار ریز ، از ماسک صورت استفاده کنید. در صورت استنشاق ، می تواند گلو و ریه ها را تحریک کند.
- ماسه سیلیس از خرده فروشان آنلاین در دسترس است. این نسبتاً ارزان است - هزینه مقادیر کوچک نباید بیش از 20 دلار باشد. اگر می خواهید در مقیاس صنعتی فعالیت کنید ، خرده فروشان تخصصی می توانند نرخ های رقابتی را در سفارشات بزرگ ارائه دهند - گاهی اوقات کمتر از 100 دلار در هر تن.
- اگر یافتن شن به اندازه کافی عاری از ناخالصی های آهن امکان پذیر نباشد ، می توان با افزودن مقادیر کمی دی اکسید منگنز به اثر رنگ آمیزی آنها خنثی شد. یا اگر شیشه سبز رنگ می خواهید ، آهن را بگذارید داخل!
مرحله 2. کربنات سدیم و اکسید کلسیم را به ماسه اضافه کنید
کربنات سدیم (که معمولاً جوش شیرین نامیده می شود) دمای لازم برای ساخت شیشه را به صورت تجاری کاهش می دهد. با این حال ، اجازه می دهد آب از شیشه عبور کند ، بنابراین اکسید کلسیم یا آهک به آن اضافه می شود تا این ویژگی را نادیده بگیرد. اکسیدهای منیزیم و/یا آلومینیوم نیز ممکن است برای دوام بیشتر شیشه اضافه شوند. به طور کلی ، این مواد افزودنی بیش از 26 تا 30 درصد مخلوط شیشه را اشغال نمی کنند.
مرحله 3. بسته به هدف شیشه ، مواد شیمیایی دیگر را اضافه کنید
رایج ترین افزودنی برای شیشه های تزئینی ، اکسید سرب است که درخشندگی ظروف شیشه ای کریستال را ایجاد می کند ، همچنین نرمی را برای برش راحت تر و همچنین نقطه ذوب را کاهش می دهد. لنزهای عینک ممکن است حاوی اکسید لانتانیم باشند زیرا آهن به شیشه کمک می کند تا گرما را جذب کند.
کریستال سرب می تواند تا 33 درصد اکسید سرب داشته باشد. با این حال ، هرچه اکسید سرب بیشتر باشد ، مهارت بیشتری برای شکل دادن به شیشه مذاب لازم است ، بنابراین بسیاری از سازندگان کریستال سرب محتوای سرب کمتری را انتخاب می کنند
مرحله 4. در صورت وجود ، مواد شیمیایی را برای تولید رنگ دلخواه در لیوان اضافه کنید
همانطور که در بالا ذکر شد ، ناخالصی های آهن در ماسه کوارتز باعث می شود شیشه های ساخته شده از آن سبز رنگ به نظر برسد ، بنابراین اکسید آهن برای افزایش رنگ سبز رنگ مانند اکسید مس اضافه می شود. ترکیبات گوگرد بسته به میزان کربن یا آهن که به مخلوط اضافه می شود ، رنگ مایل به زرد ، کهربا ، قهوه ای یا حتی سیاه ایجاد می کند.
مرحله 5. مخلوط را در یک بوته یا نگهدارنده مقاوم در برابر حرارت قرار دهید
ظرف باید بتواند دمای بسیار بالا را در کوره تحمل کند - بسته به مواد افزودنی شما ، مخلوط شیشه شما ممکن است در محدوده دما بین 1 ، 500 تا 2 ، 500 درجه سانتیگراد ذوب شود. ظرف شما نیز باید به راحتی با قلاب و تیرهای فلزی چنگ زده شود.
مرحله 6. مخلوط را به صورت مایع ذوب کنید
برای شیشه های سیلیکای تجاری ، این کار در کوره های گاز سوز انجام می شود ، در حالی که شیشه های تخصصی ممکن است با استفاده از ذوب کننده برقی ، کوره یا کوره ساخته شوند.
ماسه کوارتز بدون مواد افزودنی در دمای 2 ، 300 درجه سانتیگراد (4 ، 172 درجه فارنهایت) شیشه می شود. افزودن کربنات سدیم (سودا) دمای مورد نیاز برای ساخت شیشه را به 1 ، 500 درجه سانتیگراد (2 ، 732 درجه فارنهایت) کاهش می دهد
مرحله 7. حباب ها را از شیشه مذاب همگن کرده و بردارید
این بدان معناست که مخلوط را به ضخامت یکنواخت بریزید و مواد شیمیایی مانند سولفات سدیم ، کلرید سدیم یا اکسید آنتیموان را اضافه کنید.
مرحله 8. شیشه مذاب را شکل دهید
شکل دادن به شیشه را می توان به یکی از چندین روش انجام داد:
- شیشه مذاب را می توان در قالب ریخت و اجازه داد سرد شود. این روش توسط مصری ها استفاده می شد ، و همچنین تعداد عدسی های امروزی ایجاد شده است.
- مقدار زیادی شیشه مذاب را می توان در انتهای یک لوله توخالی جمع کرد که سپس در حالی که لوله چرخانده می شود دمیده می شود. شکل شیشه از هوای ورودی به لوله ، جاذبه روی شیشه مذاب و هر وسیله ای که شیشه دمنده برای کار روی شیشه مذاب استفاده می کند شکل می گیرد.
- شیشه مذاب را می توان برای حمام در حمامی از قلع مذاب ریخت و با نیتروژن تحت فشار برای شکل دادن و صیقل دادن آن منفجر کرد. شیشه ای که با این روش ساخته می شود شیشه شناور نامیده می شود و نحوه ساخت شیشه های شیشه ای از دهه 1950 است.
مرحله 9. شیشه را به آرامی در کوره خنک کنید
این فرآیند را آنیل می نامند و هرگونه نقطه تنش را که ممکن است در هنگام خنک شدن در شیشه ایجاد شده باشد ، از بین می برد. شیشه ای که بازپخت نشده است ضعیف تر است. پس از اتمام این فرایند ، شیشه را می توان برای افزایش استحکام و دوام آن ، روکش ، روکش و یا روش دیگری درمان کرد.
- دمای دقیق برای پخت می تواند بر اساس ترکیب دقیق شیشه از 750 درجه فارنهایت تا 1000 درجه فارنهایت متغیر باشد. سرعت سرد شدن شیشه نیز ممکن است تغییر کند - به طور کلی ، قطعات بزرگتر شیشه باید کندتر از قطعات کوچکتر سرد شوند. قبل از شروع روشهای پخت مناسب را تحقیق کنید.
- یک فرآیند مربوط به این امر معتدل است ، که در آن شیشه های شکل داده شده و صیقلی در فر که حداقل تا 600 درجه سانتیگراد (1 ، 112 درجه فارنهایت) گرم شده و سپس با انفجار هوا در فشار بالا سرد می شود ("خاموش می شود") قرار می گیرند. شیشه های آنیل شده با 6000 پوند بر اینچ مربع (psi) به تکه تکه می شوند ، در حالی که شیشه های مقاوم در قطعات کوچک با کمتر از 10،000 psi و معمولاً در حدود 24،000 psi شکسته می شوند.
روش 2 از 2: استفاده از کباب زغالی
مرحله 1. یک کوره موقتی از کباب پز کباب ذغال آماده کنید
این روش از حرارت تولید شده توسط آتش زغال بزرگ برای ذوب ماسه سیلیس به شیشه استفاده می کند. مواد مورد استفاده نسبتاً ارزان و رایج هستند - از لحاظ تئوری ، تنها چیزی که نیاز دارید یک سفر کوتاه به فروشگاه سخت افزار است تا بتوانید لیوان خود را تهیه کنید. از یک کباب بزرگ کبابی با ذغال استفاده کنید - مدلهای استاندارد "گنبد" به خوبی کار می کنند. از ضخیم ترین و محکم ترین کوره موجود استفاده کنید. اکثر کوره های ذغال سنگ دارای یک دریچه در قسمت پایین هستند - این دریچه را باز کنید.
- حتی در دمای بسیار گرم که در این روش به دست می آید ، ذوب ماسه سیلیس در کوره دشوار است. قبل از شروع ، مقدار کمی (حدود 1/3 تا 1/4 حجم ماسه) جوش شیرین ، آهک و/یا بوراکس را به ماسه خود اضافه کنید. این مواد افزودنی دمای ذوب ماسه را کاهش می دهند.
- اگر قصد دارید شیشه خود را بکشید ، یک لوله فلزی بلند و توخالی داشته باشید. اگر می خواهید آن را در قالب بریزید ، قالب خود را از قبل آماده کنید. شما قالبی می خواهید که از حرارت شیشه مذاب نسوزد و آب نشود - گرافیت به خوبی کار می کند.
مرحله 2. خطرات این روش را بشناسید
این روش یک کباب معمولی را از محدوده دمای معمولی خود عبور می دهد - آنقدر داغ است که حتی ممکن است خود کوره ذوب شود. این روش می تواند باعث شود آسیب شدید یا مرگ اگر بی پروا تلاش شود با هوشیاری پیش بروید. مقدار زیادی خاک یا ماسه یا کپسول آتش نشانی با درجه حرارت بالا در دست داشته باشید تا در صورت نیاز آتش را خاموش کنید.
مرحله 3. برای محافظت از خود و اموال خود در برابر حرارت زیاد ، هر گونه احتیاط احتمالی را انجام دهید
این روش را روی یک سطح کثیف یا شنی در خارج از منزل با فضای زیاد امتحان کنید. انجام این کار بر روی سطح بتنی برهنه که با ماسه یا خاک پوشانده نشده است ، در صورت ریختن شیشه مذاب داغ بر روی آن ، منجر به ترکیدگی انفجاری بتن می شود. از وسایل غیر قابل تعویض استفاده نکنید. صاف بایستید هنگام گرم کردن شیشه شما همچنین باید تا حد ممکن لباس محافظ بپوشید ، از جمله:
- دستکش یا دستکش فر سنگین
- ماسک جوشکار
- پیش بند سنگین
- لباس های مقاوم در برابر حرارت
مرحله 4. یک جاروبرقی مغازه با یک ضمیمه شلنگ بلند تهیه کنید
با استفاده از نوار چسب یا روش دیگری ، شیلنگ آن را به گونه ای زاویه دهید که مستقیماً بدون ضربه زدن به بدنه اصلی کوره ، به دریچه پایینی ضربه بزند. ممکن است بخواهید شلنگ را به یکی از پاها یا چرخ های کوره محکم کنید. تا جایی که ممکن است واحد اصلی جاروبرقی را از گریل دور نگه دارید.
- مطمئن شوید که شلنگ محکم است و تکان نمی خورد - اگر هنگام ساخت لیوان شل شد ، باید این کار را انجام دهید نه اگر بسیار داغ است به کباب پز نزدیک شوید.
- برای آزمایش موقعیت شیلنگ خود ، خلاء را روشن کنید. یک شلنگ دقیق مستقیماً در دریچه هوا دمیده می شود.
مرحله 5. داخل کباب پز خود را با زغال بپوشانید
برای کباب کردن گوشت بیشتر از زغال چوب استفاده کنید. با پر كردن كباب پز تا لبه ، نتایج موفقی بدست آمده است. یک دیگ چدنی یا قابلمه حاوی ماسه خود را در مرکز کباب پز ، با زغال احاطه کنید.
زغال چوب سخت (یا "توده") داغتر و سریعتر از زغال سنگ بریکت می سوزد و در صورت موجود بودن آن ، انتخاب بهتری است
مرحله 6. زغال را روشن کنید
برای اطلاع از این که آیا زغال شما می تواند مستقیماً روشن شود یا به مایع روشن تری احتیاج دارد ، با بسته بندی زغال تماس بگیرید. اجازه دهید شعله ها به طور مساوی پخش شوند.
مرحله 7. صبر کنید تا ذغال سنگ داغ شود
هنگامی که زغال ها مایل به خاکستری می شوند و درخشش نارنجی ایجاد می کنند ، آماده هستند. شما باید بتوانید گرمای ناشی از ایستادن در نزدیکی کوره را احساس کنید.
مرحله 8. برای معرفی هوا به ذغال ، مغازه را خالی کنید
ذغال سنگی که از پایین با هوا تغذیه می شود می تواند بسیار داغ شود (تا 2000 درجه فارنهایت). مراقب باشید - ممکن است شعله های آتش سوزی بزرگی رخ دهد.
اگر هنوز نمی توانید به دمای کافی برسید ، هنگام تعویض هوا از طریق دریچه ، با تعویض درب آزمایش کنید
مرحله 9. هنگامی که شیشه شما ذوب می شود ، از وسایل فلزی برای برداشتن و شکل دادن آن با احتیاط استفاده کنید
به دلیل دمای پایین روش گریل ، شیشه مذاب ممکن است سفت تر و سخت تر از شیشه کوره باشد. آن را با یک لوله ، قالب یا سایر ابزارها طبق معمول شکل دهید.
نکات
- برخی از ماسه های ساحل را می توان به جای ماسه سیلیس خالص استفاده کرد ، اگرچه شیشه به دست آمده ممکن است مات ، تغییر رنگ یا کیفیت کمتری داشته باشد. از سفیدترین ، مرغوب ترین و یکنواخت ترین ماسه در دسترس استفاده کنید.
- اگر ماسه یا مواد افزودنی شما دانه درشت هستند ، آنها را با ملات و مایع یا آسیاب مکانیکی پودر کنید. ذرات ریز دانه سریعتر ذوب می شوند.
-
تکه های ریز شیشه قدیمی را می توان قبل از ذوب شدن به ماسه اضافه کرد تا در شیشه جدید بازیافت شود. شیشه قدیمی یا "گلوله" ابتدا باید از نظر ناخالصی هایی که شیشه جدید ساخته شده با آن را ضعیف می کند بررسی شود - به دنبال حباب باشید.
هنگام آسیاب شیشه ، از ماسک صورت استفاده کنید تا از استنشاق تصادفی جلوگیری شود
- از یک مشعل با درجه حرارت بالا برای ذوب یا برش قطعات کوچک ، میله ها یا رشته ها استفاده کنید.
هشدارها
- همیشه در اطراف منابع با گرمای زیاد احتیاط کنید. هرگز سعی نکنید در اطراف کودکان یا حیوانات خانگی شیشه درست کنید.
-
خاموش کردن آتش های بسیار داغ با آب می تواند آنها را بدتر کند. به عنوان مثال ، آتشی که در دمای 2000 درجه سانتیگراد می سوزد ، آنقدر داغ است که آب (H2O) را به اتمهای هیدروژن و اکسیژن خود تقسیم کرده و مقدار زیادی انرژی گرمایی آزاد می کند. برای آتش سوزی های بسیار گرم ، بهتر است یک سطل بزرگ خاک یا ماسه در دست داشته باشید.
کپسول آتش نشانی کلاس D حاوی کلرید سدیم (نمک سفره) است و برای خاموش کردن آتش های فلزی استفاده می شود
