مراحل ساخت شیشه | ماده اولیه شیشه چیست؟
تولید شیشه در گذشته، فرآیندی دستی و محدود بود. کوره‌های کوچک، تنها قادر به تولید یک نوع شیشه بودند و هنر شیشه‌گری با ظرافت خاصی انجام می‌شد. با پیشرفت تکنولوژی، صنعت شیشه دگرگون شده است. امروزه، کارخانه‌های مدرن با تجهیزات پیشرفته، انواع شیشه‌ها را به صورت انبوه تولید می‌کنند. مکانیزه شدن فرآیندها، از جمله آماده‌سازی مواد اولیه، ذوب، شکل‌دهی و برش، نقش حیاتی در افزایش کیفیت و مقاومت شیشه دارد. کارخانه شیشه رامادُر با بهره‌گیری از آخرین فناوری‌های روز، به تولید شیشه‌های سکوریت و لمینت می‌پردازد. اتوماسیون کامل فرآیندها در این کارخانه، تضمین‌کننده کیفیت و مقاومت بالای محصولات است. از جمله کارایی شیشه سکوریت می توان در مواردی چون شیشه پارتیشن، شیشه بالکن، شیشه حمام و...اشاره کرد.
در این صفحه از تولید شیشه سکوریت با موارد زیر آشنا خواهید شد:
شیشه چیست؟
شیشه، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین مواد شناخته‌شده توسط بشر است. کشف شیشه به دوران باستان بازمی‌گردد، جایی که فرآیندهای طبیعی مانند فعالیت‌های آتشفشانی، سرآغاز پیدایش آن بودند. در این فرآیندها، ترکیب مواد معدنی پایه (که عمدتاً سیلیس هستند) در اثر گرمای شدید ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی، ذوب شده و پس از سرد شدن، به شیشه تبدیل می‌شد.
ساختار منحصربه‌فرد و شکل‌پذیری شیشه، توجه انسان‌ها را به خود جلب کرد. با گذشت زمان و پیشرفت علم و فناوری، انسان‌ها به فکر تولید شیشه در انواع و اشکال گوناگون افتادند. این تلاش‌ها منجر به توسعه روش‌های تولید و تنوع بی‌نظیری در کاربردهای شیشه در طول تاریخ شده است.
ویژگی‌های برجسته در شیشه
شیشه به عنوان یک ماده‌ی منحصربه‌فرد، دارای ویژگی‌های کلیدی است که آن را به یکی از پرکاربردترین مواد در دنیای امروز تبدیل کرده است:
1. شفافیت:
- شیشه ماده‌ای شفاف است که نور را به طور کامل از خود عبور می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود تا تصاویر پشت آن به وضوح دیده شوند، که این امر در کاربردهای مختلفی از جمله پنجره‌ها، عینک‌ها و ظروف شیشه‌ای بسیار مهم است.
2. رفتار گرانروی:
- در حالت ذوب، شیشه مانند سایر مایعات، رفتار گرانرو (Viscous) دارد. این بدان معناست که شیشه در دمای بالا به راحتی جریان می‌یابد و شکل‌پذیری بالایی دارد.
- با کاهش دما، گرانروی شیشه افزایش می‌یابد و به تدریج ساختار مولکولی آن به حالت منظم در می‌آید.
- از نظر ساختاری، شیشه ترکیبی از ویژگی‌های مایعات بی‌نظم و جامدات سخت و غیر متحرک را دارد.
3. مقاومت (به ویژه در شیشه سکوریت):
- برای تولید شیشه، به ویژه شیشه سکوریت، به دمای بسیار بالایی (حدود 700 درجه سانتیگراد) نیاز است. این دما باعث می‌شود خمیر شیشه به حالت مایع درآید و فرآیند شکل‌دهی ممکن شود.
- شیشه سکوریت به دلیل فرآیند تولید خاص خود، از مقاومت مکانیکی بسیار بالایی برخوردار است. این ویژگی باعث می‌شود شیشه سکوریت در برابر ضربه، فشار و تغییرات دما مقاومت بیشتری داشته باشد و در نتیجه در کاربردهایی مانند درب‌های شیشه‌ای، پارتیشن‌ها و بالکن‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
مواد اولیه شیشه چیست | مواد اولیه ساخت شیشه | ماده اولیه شیشه
مواد اولیه شیشه عمدتاً شامل سه دسته اصلی هستند:
- سیلیس (SiO₂): مهم‌ترین و فراوان‌ترین ماده اولیه است. سیلیس به شیشه خاصیت شفافیت، سختی و مقاومت حرارتی می‌دهد. منابع اصلی سیلیس عبارتند از:
- کوارتز: شایع‌ترین منبع سیلیس در صنعت شیشه است.
- سایر منابع سیلیسی: مانند ماسه‌های سیلیسی، خرده سنگ‌های سیلیسی و …
مذاب‌کننده‌ها (Flux): این مواد دمای ذوب شیشه را پایین می‌آورند و باعث روان شدن آن می‌شوند. مهم‌ترین مذاب‌کننده‌ها عبارتند از:
- کربنات سدیم (Na₂CO₃): یکی از متداول‌ترین و ارزان‌ترین مذاب‌کننده‌هاست.
- کربنات پتاسیم (K₂CO₃): معمولاً برای تولید شیشه‌های با کیفیت بالا و خاصیت‌های ویژه به کار می‌رود.
- دونات: مخلوطی از کربنات سدیم و کربنات پتاسیم است.
عامل‌های اصلاح‌کننده (Modifiers): این مواد به شیشه ویژگی‌های خاصی می‌بخشند. مثال‌ها عبارتند از:
- اکسید کلسیم (CaO): به شیشه مقاومت و استحکام می‌دهد.
- اکسید منیزیم (MgO): به شیشه مقاومت در برابر شوک حرارتی می‌دهد.
- اکسید سرب (PbO): برای تولید شیشه‌های کریستالی و با انعکاس بالا به کار می‌رود.
- اکسید بور (B₂O₃): به شیشه استحکام و مقاومت حرارتی بیشتری می‌دهد و در تولید شیشه‌های حرارتی و مقاوم به خوردگی کاربرد دارد.
- اکسید آلومینیوم (Al₂O₃): به شیشه مقاومت حرارتی و استحکام می‌دهد.
- اکسید منگنز (MnO₂): برای رنگ دادن به شیشه (مثلاً سبز) کاربرد دارد.
مراحل تولید شیشه
فرآیند تولید شیشه شامل مراحل مختلفی است که از ترکیب مواد اولیه تا تولید محصول نهایی را در بر می گیرد. در ادامه به شرح این مراحل می پردازیم:
1. ترکیب مواد اولیه
- در این مرحله، مواد اولیه اصلی شامل ماسه سیلیسی، کربنات کلسیم (آهک) و کربنات سدیم (سودا) به صورت پودری با هم ترکیب می شوند. این مواد به نسبت های مشخصی با هم مخلوط می شوند تا ترکیب مناسبی برای تولید شیشه به دست آید.
2. تنظیم اندازه مواد اولیه و ترکیب با آب
- پس از ترکیب مواد اولیه، اندازه ذرات آن ها تنظیم می شود تا به اندازه مناسب برسند. سپس حدود 4 تا 5 درصد آب به این ترکیب اضافه می شود تا مواد به خوبی با هم مخلوط شوند و یک ترکیب یکنواخت به دست آید.
3. ذوب مواد در کوره
- ترکیب مواد اولیه در کوره ای با دمای بسیار بالا (بیش از 1700 درجه سانتی گراد) ذوب می شود. در این مرحله، مواد به حالت مذاب در می آیند و خمیر شیشه تشکیل می شود. این دما برای ذوب کامل مواد و ایجاد خمیر شیشه ضروری است.
4. خارج کردن گازها و بیرون کشیدن رنگ
- در این مرحله، گازهای موجود در خمیر شیشه خارج می شوند تا شیشه شفاف و بدون حباب به دست آید. همچنین، رنگ شیشه نیز در این مرحله تنظیم می شود تا شفافیت و کیفیت آن افزایش یابد.
5. قالب گیری و شکل دهی
- خمیر شیشه مذاب به قالب های مختلفی تزریق می شود تا محصولات مختلفی مانند بطری، ظروف، شیشه تخت، جام و غیره تولید شوند. این مرحله به دقت انجام می شود تا محصولات با شکل و اندازه مناسب تولید شوند.
6. پخت نهایی
- در مرحله نهایی، شیشه تولید شده در دمای مشخصی پخته می شود تا مقاومت و استحکام آن افزایش یابد. این مرحله به شیشه کمک می کند تا در برابر فشار و تغییرات دمایی مقاومت بیشتری داشته باشد.
مراحل تولید شیشه فلوت
شیشه فلوت نوعی شیشه تخت است که با استفاده از فرآیند خاصی تولید می‌شود که به آن “فلوت” می‌گویند. این فرآیند باعث تولید شیشه‌ای با سطح بسیار صاف و یکنواخت می‌شود. مراحل تولید شیشه فلوت به شرح زیر است:
- ذوب مواد اولیه: مواد اولیه شیشه (شامل سیلیس، کربنات سدیم، آهک و سایر افزودنی‌ها) در داخل یک کوره بزرگ به دمای حدود 1600 درجه سانتیگراد می‌رسند. در این دما، مواد به حالت خمیری و مذاب در می‌آیند.
- انتقال به حمام قلع: شیشه مذاب از طریق یک لوله که دمای داخلی آن حدود 1000 درجه سانتیگراد است، به داخل حمام قلع مذاب هدایت می‌شود.
- شناور شدن روی قلع مذاب: شیشه مذاب به صورت یک لایه گسترده و یکنواخت روی سطح قلع مذاب شناور می‌شود.
- کنترل ضخامت و عرض: در این مرحله، ضخامت شیشه با استفاده از ابزارهای دقیق کنترل می‌شود. همچنین، عرض شیشه نیز تنظیم می‌شود. معمولاً ابعاد شیشه فلوت بیشتر از 3 متر نیست.
- خنک‌سازی تدریجی: شیشه به تدریج در داخل کوره خنک می‌شود. دما از 1000 درجه سانتیگراد به 700 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد. این خنک‌سازی تدریجی باعث می‌شود شیشه پیوستگی و سفتی لازم را بدست آورد.
- تنش‌زدایی (Annealing): پس از خنک‌سازی اولیه، شیشه به کانال تنش‌زدایی هدایت می‌شود. در این کانال، شیشه به آرامی گرم و سپس به تدریج خنک می‌شود.
- برش و کنترل کیفیت: پس از تنش‌زدایی، شیشه به ابعاد مورد نظر برش داده می‌شود. در این مرحله، کیفیت شیشه از نظر وجود هرگونه نقص یا عیب بررسی می‌شود.
- عرضه به بازار: پس از کنترل کیفیت، شیشه فلوت برای استفاده در صنایع مختلف (مانند ساختمان‌سازی، خودروسازی و غیره) به بازار عرضه می‌شود.
کوره‌های تولید شیشه
کوره، یکی از مهم‌ترین اجزای فرآیند تولید شیشه است. انواع مختلفی از کوره‌ها برای این منظور وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
- کوره‌های کانوکشن: این کوره‌ها با استفاده از گردش هوا در داخل کوره، گرما را به شیشه منتقل می‌کنند. مزیت این نوع کوره‌ها تولید شیشه سکوریت یکپارچه‌تر و با کیفیت بالاتر است. به دلیل روش انتقال گرما، قیمت این کوره‌ها کمی بالاتر از کوره‌های المنتال است.
- کوره‌های المنتال: در این کوره‌ها، المنت‌ها به عنوان منبع گرما عمل می‌کنند و گرما را به شیشه منتقل می‌کنند. معمولاً برای تولید شیشه‌های سکوریت، از دو نوع کوره تخت و عمودی (ورتیکال) استفاده می‌شود.
مقایسه کوره‌های تخت و عمودی (ورتیکال) برای تولید شیشه سکوریت:
- کوره‌های تخت:استفاده از این نوع کوره‌ها برای تولید شیشه سکوریت رایج‌تر است. تولید شیشه با این روش افزایش یافته و به دلیل نحوه قرارگیری شیشه، کیفیت و یکنواختی شیشه بهتر است.
- کوره‌های عمودی (ورتیکال): استفاده از این نوع کوره‌ها برای تولید شیشه سکوریت محدودتر شده است. معمولاً تولید به ازای هر کوره کمتر است و احتمال افتادن جای گیره‌ها و خمیدگی شیشه بیشتر است.
تبدیل ماسه به شیشه | طرز ساخت شیشه از ماسه
ماسه، یکی از مواد اولیه کلیدی در تولید شیشه است. تبدیل ماسه به شیشه، فرآیندی است که در آن ماسه (معمولاً کوارتز خالص یا تقریباً خالص) با مواد دیگر در دمای بسیار بالا ذوب شده و پس از خنک شدن، به شیشه تبدیل می‌شود.
مراحل کلی:
- تهیه مواد اولیه: ماسه کوارتز خالص (یا با ناخالصی کم) یکی از مواد اصلی است. سایر مواد اولیه شامل آهک (کلسیم اکسید) و سودا (سدیم کربنات) هستند. میزان دقیق هر ماده، نوع شیشه تولید شده را تعیین می‌کند.
- ذوب: مواد اولیه در کوره‌های بسیار بزرگ و با دمای بالا ذوب می‌شوند. در این دما، ساختار بلوری ماسه از بین رفته و مواد به مایع تبدیل می‌شوند.
- همگن سازی: مخلوط مذاب به طور کامل همگن شده تا ترکیب یکنواختی داشته باشد.
- خنک شدن: مخلوط مذاب به آرامی خنک می‌شود تا به شیشه تبدیل شود. سرعت خنک شدن، خواص نهایی شیشه را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
- پردازش نهایی: شیشه مذاب ممکن است تحت فرایندهای مختلفی مانند قالب‌گیری، برش، شکل‌دهی یا عملیات حرارتی قرار گیرد تا به شکل و ابعاد نهایی برسد.
نقش ماسه و سایر عوامل:
- خلوص ماسه: ماسه با خلوص بالاتر، شیشه با کیفیت‌تر و شفاف‌تری تولید می‌کند. میزان ناخالصی‌ها (به خصوص آهن) باید در حد مجاز باشد تا رنگ شیشه تحت تاثیر قرار نگیرد.
- مواد افزودنی: آهک و سودا از جمله مواد افزودنی هستند که به تنظیم نقطه ذوب و خواص شیمیایی شیشه کمک می‌کنند. سایر مواد افزودنی نیز ممکن است برای ایجاد رنگ، مقاومت یا خواص دیگر به کار روند.
- دمای ذوب: دمای ذوب، پارامتر کلیدی در کیفیت شیشه است. دمای نامناسب، می‌تواند منجر به مشکلات مختلفی در فرآیند شود.
- کنترل کیفیت: کنترل دقیق کیفیت مواد اولیه، دما، زمان ذوب و خنک شدن، برای تولید شیشه با کیفیت و یکنواخت ضروری است.
- انتخاب محل کارخانه: مکان کارخانه شیشه، گاهی اوقات بر اساس دسترسی به مواد اولیه (مانند ماسه) تعیین می‌شود.
نکته: میزان آهن در ماسه، نکته بسیار مهمی است که باید در فرآیند تولید شیشه کنترل شود. مقدار زیاد آهن می‌تواند باعث ایجاد رنگ‌های نامطلوب در شیشه شود.
محصولات اصلی
مواد تشکیل دهنده شیشه چیست؟
شیشه از موادی چون ماسه، آهک، کربنات سدیم، سیلیس تشکیل یافتهاند.
آیا معادن سیلیس در کشورمون وجود دارد یا به صورت واردات در اخیار کارخانجات مادر قرار می گیرد؟
ایران دارای معادن بسیار زیاد سیلیس می باشد و خود یکی از بزرگترین صادر کننده سیلیس در جهان می باشد.
جام های تولید شیشه در چه ابعادی برش می خورد؟
اصولا شیشه خام را با هر ابعادی می توان در کارخانه مادر برش داد و شیشه ها در فرایند تولید به صورت یک پارچه می باشد و آنها را به ابعاد سفارشی کارخانجات سکوریت برش می دهند. جا به جایی شیشه ها موضوعی هست که نمیتوان شیشه ها را از حدی بزرگتر تولید کرد.
کارخانجات مادر تولید شیشه کدامند؟
از بزرگترین کارخانجات مادر می توان به کارخانه فلوت کاوه، اردکان یزد، شیشه قزوین و شیشه آذر تبریز اشاره کرد.
