مراحل تصنيع الزجاج

يمكن تقسيم الإجراء المتبع في

صناعة الزجاج

على نطاق واسع إلى المراحل الخمس التالية:

جمع المواد الخام

اعتمادًا على نوع الزجاج المراد تصنيعه ، يتم جمع المواد الخام المناسبة ، بالإضافة إلى

المكون الرئيسي للزجاج

، يتم أيضًا إضافة كسارة الزجاج ومزيلات اللون لكل نوع من أنواع الزجاج ، حيث يعتبر الرمل هو

المادة الخام في صنع الزجاج

.

وتشير كسارة الزجاج إلى نفايات الزجاج أو قطع الزجاج المكسور ، فهي تزيد من انصهار الزجاج وتمنع فقدان القلويات عن طريق التطاير أثناء التفاعل في تكوين زجاج جديد ، كما أنها تقلل التكلفة.

تحتوي المواد الخام بشكل عام على آثار من مركبات الحديد. يضفي أكسيد الحديدوز اللون الأخضر على الزجاج ويضفي أكسيد الحديديك لونًا أصفر فاتحًا جدًا ، لتجنب مثل هذه الآثار ، تتم إضافة مزيلات اللون.

المواد المعتادة المستخدمة كمزيلات تلوين هي أكسيد الأنتيمون (Sb 2 O 3 ) ، وأكسيد الزرنيخ (AS 2 O 3 ) ، وأكسيد الكوبالت (CoO) ، وثاني أكسيد المنغنيز (MnO 2 ) وأكسيد النيكل (NiO).

إعداد الدُفعة

يتم طحن المواد الخام ، وكسارة الزجاج ، ومزيل اللون بشكل ناعم في آلات الطحن ، ويتم وزن هذه المواد بدقة بنسب صحيحة قبل خلطها معًا ، ويتم خلط هذه المواد في آلات الخلط حتى يتم الحصول على خليط موحد ، ويُعرف هذا المزيج المنتظم بالدفعة أو مزيج مزيج التزجيج ويتم استخدامه لعملية صهر أخرى في الفرن.

الصهر في الفرن

يتم صهر الدُفعة إما في وعاء الفرن أو في فرن الخزان ، يستمر التسخين حتى توقف تطور ثاني أكسيد الكربون والأكسجين وثاني أكسيد الكبريت والغازات الأخرى ، وهناك عدة انواع للافران من ضمنها:

فرن القدر

في هذا الفرن ، يتم استخدام الأواني كوحدات ، القدر إناء مصنوع من طين النار ، تشبه هذه العملية عملية البوتقة الفولاذية ، وتوضع هذه الأواني في فتحات معدة خصيصًا للفرن ، ويتم الاحتفاظ بأبواب الشحن والتجميع في الخارج بحيث يمكن إضافة المواد الخام ويمكن إخراج الزجاج المنصهر بسهولة.

يتم توفير الموانئ لدخول الغاز المنتج المسخن ، الأبواب مزودة للشحن ولإخراج الزجاج المنصهر ، يفصل الجسر الخزان إلى جزأين غير متساويين.

يتم تسخين الدفعة في حجرة كبيرة وتحتوي على زجاج غير نقي إلى حد ما ، يتدفق من خلال فتح الجسر إلى حجرة صغيرة ، ويتم جمع المرارة أو الشوائب العائمة في الجزء العلوي من المقصورة الكبيرة ، ويتم توفير البطانة المقاومة للحرارة على السطح الداخلي للخزان.

ويكون الخزان مليء بالمواد الخام ، ويم تسخين الفرن عن طريق السماح للغاز المنتج بالمرور عبر المنافذ ،، يتم شحن المواد الخام وإخراج الكتلة المنصهرة في وقت واحد ، هذه عملية مستمرة ويتم اعتمادها لإذابة كميات كبيرة من الزجاج في وقت واحد.

التصنيع

يتم إعطاء الزجاج المصهور الشكل أو الشكل المناسب في هذه المرحلة ، يمكن أن يتم ذلك باليد أو بالآلة ، ويم اعتماد التصنيع اليدوي للإنتاج على نطاق صغير وتم اعتماد تصنيع الماكينة للإنتاج على نطاق واسع.

التلدين

يجب تبريد المواد الزجاجية ، بعد تصنيعها ، ببطء وبشكل تدريجي ، تُعرف عملية التبريد البطيء والمتجانس للمنتجات الزجاجية هذه باسم تلدين الزجاج.

تلدين الزجاج عملية مهمة للغاية ، إذا تم السماح للمواد الزجاجية بالتبريد بسرعة ، فإن الطبقة السطحية من الزجاج تبرد أولاً لأن الزجاج هو موصل سيئ للحرارة ، يظل الجزء الداخلي ساخنًا نسبيًا وبالتالي فهو في حالة إجهاد ، ومن ثم فإن مثل هذه المواد الزجاجية تنكسر تحت تأثير الصدمات أو الاضطرابات الطفيفة للغاية هناك وهناك طرقتين للتلدين وهم:

معالجة المداخن

في هذه الطريقة ، يتم توفير مدخنة طويلة ويتم بناؤها بحيث يكون هناك انخفاض تدريجي في درجة الحرارة من أحد طرفي المداخن إلى الطرف الآخر ، يُسمح بدخول قطع الزجاج الملتهبة باللون الأحمر في الطرف الساخن من المداخن ويتم تحريكها ببطء على نطاقات السفر ، تصبح باردة عندما تصل إلى النهاية الباردة للمداخنهذه الطريقة مفيدة للإنتاج على نطاق واسع.

معالجة

الفرن

في هذه الطريقة ، توضع المواد الزجاجية الساخنة في أفران حيث يتم ترتيبها للتحكم في درجة الحرارة ، بعد وضع الأشياء في الأفران ، تنخفض درجة الحرارة ببطء ، هذه الطريقة مفيدة للإنتاج على نطاق صغير.

خصائص الزجاج

الشفافية هي الخاصية الرئيسية للزجاج التي تسمح برؤية العالم الخارجي من خلاله ، ويمكن أن تكون شفافية الزجاج من كلا الجانبين أو من جانب واحد فقط في أحد جوانب الشفافية ، يتصرف الزجاج كمرآة من الجانب الآخر.
تعتمد قوة الزجاج على معامل قيمة تمزق الزجاج ، بشكل عام يعتبر الزجاج مادة هشة ولكن بإضافة المواد الإضافية والرقائق يمكننا جعلها أكثر قوة
يمكن تشكيل الزجاج بأي شكل ، أو يمكن نفخه أثناء الذوبان ، لذا فإن قابلية عمل الزجاج هي خاصية ممتازة.
الجزء المرئي من الضوء الذي يمر عبر الزجاج هو خاصية النفاذية المرئية.
يمكن إعادة تدوير أي زجاج بنسبة 100٪. يمكن استخدامه أيضًا كمواد خام في صناعة البناء.[2]

أنواع الزجاج

زجاج الملدن

الزجاج الملدن هو منتج أساسي يتكون من مرحلة التلدين لعملية الطفو ، يُسمح للزجاج المصهور أن يبرد ببطء بطريقة مضبوطة حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة ، مما يخفف من أي ضغوط داخلية في الزجاج ، بدون هذا التبريد البطيء المتحكم فيه ، سيتشقق الزجاج مع تغير بسيط نسبيًا في درجة الحرارة أو صدمة ميكانيكية طفيفة ، يتم استخدام الزجاج الملدن كمنتج أساسي لتشكيل أنواع زجاج أكثر تقدمًا.

الزجاج المقوى بالحرارة

الزجاج المقوى بالحرارة هو زجاج شبه مقسى أو شبه مقوى ، تتضمن عملية التقوية الحرارية تسخين الزجاج الملدن مرة أخرى إلى ما يقرب من 650 إلى 700 درجة مئوية ثم تبريده بسرعة ، على الرغم من أنه ليس بنفس سرعة الزجاج المقسى ، تزيد عملية التقوية الحرارية من القوة الميكانيكية والحرارية للزجاج الملدن ، مما يجعله أقوى بمرتين من الزجاج الملدن.

خفف من الزجاج أو تشديده

هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الزجاج المستخدم في الدرابزينات أو التطبيقات الهيكلية المماثلة ، يتم تسخين الزجاج الملدن إلى حوالي 700 درجة مئوية عن طريق التوصيل والحمل الحراري والإشعاع ، يتم تسريع عملية التبريد من خلال تدفق هواء موحد ومتزامن على كلا السطحين ، تنتج معدلات التبريد المختلفة بين السطح وداخل الزجاج خواصًا فيزيائية مختلفة ، مما ينتج عنه ضغوط انضغاطية في السطح متوازنة بضغوط الشد في جسم الزجاج.

هذه العملية تجعل الزجاج أقوى وأكثر أمانًا من الزجاج الملدن أو غير المعالج بأربع إلى خمس مرات.

الزجاج الرقائقي

يوفر الزجاج الرقائقي العديد من المزايا ، تعتبر السلامة والأمان من أشهر هذه العناصر ، لذلك بدلاً من التحطم عند الصدمات ، يتم تثبيت الزجاج الرقائقي معًا بواسطة الطبقة البينية هذا يقلل من مخاطر السلامة المرتبطة بشظايا الزجاج المحطم ، وكذلك ، إلى حد ما ، المخاطر الأمنية المرتبطة بسهولة الاختراق.[3]