صناعة الزجاج عملية قديمة جدًا، وتشير الأدلة الأثرية إلى أن هذه العملية تعود إلى ما قبل 2500 قبل الميلاد. X هو مصدر بحثي. في الماضي، كان فنًا نادرًا وثمينًا. في الوقت الحاضر، يعتبر تصنيع الزجاج صناعة شائعة وواسعة الانتشار. تستخدم المنتجات الزجاجية تجاريًا وفي المنزل كحاويات وعوازل وألياف داعمة وعدسات وكفن وديكور. على الرغم من اختلاف المواد المستخدمة في صناعة الزجاج، إلا أن العملية نفسها متشابهة بشكل عام، كما هو موضح أدناه.
خطوات
استخدم الفرن أو الفرن
1 شراء رمال السيليكا. يُطلق عليه أيضًا رمل الكوارتز، وهو المكون الأساسي في صناعة الزجاج. يسعى الناس إلى الزجاج الخالي من الحديد لصنع قطع زجاجية شفافة، حيث يجعل الحديد الزجاج مخضرًا عند وجوده.
- ارتدِ قناعًا إذا تعاملت مع رمال السيليكا الدقيقة، حيث يمكن أن تهيج الحلق والرئتين.
- يتوفر رمال السيليكا من تجار التجزئة على الإنترنت وهي رخيصة نسبيًا بكميات صغيرة لا تزيد تكلفتها عن 350 جنيهًا مصريًا. X مصدر بحثي إذا كنت ترغب في العمل على نطاق صناعي كبير، يمكن للبائعين المتخصصين تقديم عروض خاصة على الطلبات الكبيرة، أحيانًا بسعة طن أقل من 1700 جنيه إسترليني.
- إذا لم تتمكن من العثور على الرمل بدون شوائب من الحديد، يمكنك تحييد تأثير الصبغة عن طريق إضافة كميات صغيرة من ثاني أكسيد المنغنيز. إذا كنت تريد كأسًا مخضرًا، اترك المكواة!
2 أضف كربونات الصوديوم وأكسيد الكالسيوم إلى الرمل. تعمل كربونات الصوديوم، المعروفة باسم صودا الغسيل، على خفض درجة الحرارة إلى المستوى اللازم لتصنيع الزجاج تجاريًا، ومع ذلك فهي تسمح للماء بالمرور إلى الزجاج، لذلك يضاف الجير أو أكسيد الكالسيوم لإلغاء هذه الخاصية. يمكن أيضًا إضافة أكاسيد المغنيسيوم أو الألومنيوم لجعل الزجاج أكثر متانة. لا تزيد نسبة هذه المواد المضافة إلى الخليط الزجاجي عن 26-30٪.
3 أضف مواد كيميائية أخرى حسب الغرض المقصود من الزجاج. أكثر الإضافات شيوعًا للزجاج الزخرفي هو أكسيد الرصاص. هذا ما يجعل الأواني الزجاجية الكريستالية تتألق، وتجعلها أرق وأكثر نعومة لتسهيل القطع، وتقلل أيضًا من نقطة انصهارها. قد تحتوي عدسات النظارات على أكسيد اللانثانم لخصائصه المقاومة للحرارة، بينما يساعد الحديد الزجاج على امتصاص الحرارة.
- يحتوي الكريستال الرصاصي على ما يصل إلى 30٪ من أكسيد الرصاص، ومع ذلك، فكلما زادت النسبة، زادت المهارة المطلوبة لتشكيل الزجاج المصهور، لذلك يفضل العديد من صانعي الكريستال الرصاصي تقليل محتوى الرصاص.
4 أضف مواد كيميائية لإنتاج اللون المطلوب للزجاج، إن وجد. كما ذكرنا سابقًا، تتسبب شوائب الحديد في رمل الكوارتز في تحول الزجاج إلى اللون الأخضر، لذلك يضاف أكسيد الحديد أو أكسيد النحاس لزيادة اللون الأخضر. تنتج مركبات الكبريت لونًا مصفرًا أو كهرمانيًا أو بنيًا أو حتى أسودًا، اعتمادًا على كمية الكربون أو الحديد المضاف إلى الخليط.
5 ضع الخليط في وعاء بوتقة أو وعاء مقاوم للحرارة. يجب أن يكون الوعاء قادرًا على تحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية داخل الفرن، واعتمادًا على المواد المضافة، يمكن أن يذوب خليط الزجاج في نطاق 1500-2500 درجة مئوية. يجب أيضًا أن يكون الوعاء سهل التعامل مع الخطافات والعصي المعدنية.
6 يذوب الخليط في سائل. في حالة زجاج السيليكا التجاري، يتم ذلك في فرن غاز، بينما في حالة أنواع خاصة من الزجاج، يتم ذلك باستخدام صهر أو فرن كهربائي أو فرن بوتقة أو فرن.
- يصبح رمل الكوارتز بدون إضافات زجاجًا عند 2300 درجة مئوية، ولكن عند إضافة كربونات الصوديوم (الصودا)، فإنه يقلل درجة الحرارة اللازمة لصنع الزجاج إلى 1500 درجة مئوية.
7 اجعل الخليط متجانسًا وقم بإزالة الفقاعات من الثلج المنصهر. هذا يعني تقليب الخليط إلى سمك موحد وإضافة مواد كيميائية مثل كبريتات الصوديوم أو كلوريد الصوديوم أو أكسيد الأنتيمون.
8 تشكيل الزجاج المصهور. ويمكن القيام بذلك بعدة طرق
- يمكن سكب الزجاج المصهور في قالب وتركه ليبرد. استخدم المصريون هذه الطريقة، وبنفس طريقة صنع العديد من العدسات اليوم.
- يمكن جمع كمية كبيرة من الزجاج المصهور في نهاية الأنبوب المجوف ثم نفخه بلفه. يتشكل الزجاج من خلال دخول الهواء إلى الأنبوب، وسحب الجاذبية على الزجاج المصهور، وأي أدوات يستخدمها النافخ الزجاجي لتحريك الزجاج المصهور وفركه.
- يمكن سكب الزجاج المصهور في حمام من القصدير المنصهر لدعمه ثم خفقه بالنيتروجين المضغوط لتشكيله وتلميعه. تُعرف هذه الطريقة بالزجاج المصقول، وقد تم تصنيع الألواح الزجاجية منذ خمسينيات القرن الماضي.
9 برد الزجاج ببطء في الفرن. تُعرف هذه العملية باسم التلدين، وهي تزيل أي نقاط ضغط تكونت في الزجاج أثناء التبريد. الزجاج غير الملدن يكون أضعف بكثير، وبمجرد الانتهاء من هذه العملية، يتم تغطية الزجاج وتصفيحه أو معالجته لزيادة قوته ومتانته.
- تختلف درجة التلدين الدقيقة وفقًا للتركيب الدقيق للزجاج وتتراوح من 400-540 درجة مئوية. قد يتغير معدل تبريد الزجاج أيضًا. بشكل عام، تبرد قطع الزجاج الأكبر بشكل أبطأ من الأجزاء الصغيرة. ابحث عن طرق التلدين المناسبة قبل البدء.
- العملية ذات الصلة هي عملية التقسية، حيث يتم وضع الزجاج المصقول والمشكل في فرن يتم تسخينه إلى 600 درجة مئوية على الأقل ثم يتم تبريده بسرعة بواسطة التيارات الهوائية عند الضغط العالي. يتكسر الزجاج الملدن إلى شظايا عند ضغط 41000 كيلو باسكال، بينما يتكسر الزجاج المقسى إلى قطع صغيرة عند ضغط لا يقل عن 70000 كيلو باسكال وعادة ما يكون حوالي 165000 كيلو باسكال.
استخدم شواية فحم
1 أعد صنع فرن مؤقت من شواية فحم. تستخدم هذه الطريقة الحرارة الناتجة عن حريق فحم كبير لإذابة رمال السيليكا وتحويلها إلى زجاج. المواد المستخدمة رخيصة نسبيًا، نظريًا كل ما تحتاجه هو رحلة قصيرة إلى متجر الأجهزة حتى تكون جاهزًا لصنع الزجاج الخاص بك. استخدم شواية فحم كبيرة. نماذج الحجم العادي ذات الشكل القبة جيدة أيضًا. استخدم أقوى وأسمك شواية متاحة. تحتوي معظم شوايات الفحم على فتحة تهوية في الأسفل. افتح هذا المنفذ.
- قد يكون من الصعب إذابة رمال السيليكا حتى في درجات الحرارة العالية جدًا بهذه الطريقة. أضف كمية صغيرة (حوالي ثلث أو ربع حجم الرمل) من صودا الغسيل والجير والبوراكس إلى الرمال قبل أن تبدأ. ستعمل هذه الإضافات على خفض درجة انصهار الرمال.
- إذا كنت تنفخ الزجاج، أحضر معك أنبوبًا معدنيًا طويلًا ومجوفًا. إذا كنت تصبه في قالب، فقم بإعداد هذا القالب مسبقًا. أنت بحاجة إلى قالب لا يحترق أو يذوب من حرارة الزجاج المصهور، مثل الجرافيت.
2 تعرف على مخاطر هذه الطريقة. ستعمل هذه الطريقة على رفع درجة حرارة الشواية العادية إلى ما بعد حدودها الحرارية المعتادة، حيث ستصبح ساخنة جدًا وقد تذوب نفسها. يمكن أن تتسبب هذه الطريقة في إصابة خطيرة أو حتى الموت إذا تمت محاولة ذلك بتهور. كن حذرًا واحتفظ بجوارك بكمية كبيرة من الأوساخ أو الرمل أو مطفأة حريق عالية الحرارة لإخماد الحريق إذا لزم الأمر.
3 اتخذ جميع الاحتياطات الممكنة لحماية نفسك ومنزلك من الحرارة الشديدة. جرب هذه الطريقة على سطح خرساني بالخارج بمساحة كبيرة. لا تستخدم أي معدات غير قابلة للاستبدال. قف بعيدًا عن الشواية أثناء تسخين الزجاج. يجب عليك أيضًا ارتداء ملابس واقية تشمل
- قفازات الفرن الثقيلة.
- لحام خوذة.
- ساحة ثقيلة.
- ملابس مقاومة للحرارة.
4 احصل على مكنسة كهربائية بخرطوم طويل. استخدم شريطًا لاصقًا أو شيئًا مشابهًا لزاوية الخرطوم بحيث ينفخ الهواء مباشرة في المنفذ السفلي دون لمس الجسم الرئيسي للشواية. قد تحتاج إلى ربط الخرطوم بإحدى أرجل أو عجلات الشواية. احتفظ بالجسم الرئيسي للمكنسة بعيدًا عن الشواية قدر الإمكان.
- تأكد من أن الخرطوم مؤمن وأنه لن يتحرك. إذا كان مرتخيًا أثناء عمل التزجيج، فلا تقترب من الشواية إذا كان الجو شديد السخونة.
- قم بتشغيل الفراغ لاختبار موضع الخرطوم. سوف ينفخ الخرطوم الدقيق الهواء مباشرة إلى المنفذ السفلي.
5 قم بتبطين الجزء الداخلي من الشواية بالفحم. استخدم المزيد من الفحم أكثر مما تضعه في شواء اللحم، وللحصول على أفضل النتائج، حاول ملء الشواية بالكامل تقريبًا. X مصدر البحث ضع وعاء من الحديد الزهر أو بوتقة تحتوي على الرمل في وسط الشواية، محاطًا بالفحم.
- يحترق فحم الخشب الصلب بشكل أسخن وأسرع من الفحم الخشبي، مما يجعله الخيار الأفضل إذا كان متاحًا. X موارد البحث
6 أشعل النار في الفحم. ارجع إلى علبة أو كيس الفحم لمعرفة ما إذا كان يمكن إشعاله مباشرة أو إذا كان يحتاج إلى نوع من سائل الإشعال. دع اللهب ينتشر بشكل متساوٍ ومتساوي.
7 انتظر حتى يسخن الفحم. عندما يتحول لون الفحم إلى اللون الرمادي ويتوهج باللون البرتقالي، يكون جاهزًا. يجب أن تشعر بالحرارة بمجرد وقوفك بالقرب من الشواية.
8 قم بتشغيل الفراغ لتزويد الفحم بالهواء. يمكن للفحم المزود بالهواء من الأسفل أن يحترق بشدة حتى 1093 درجة مئوية. X مصدر بحث احذر من اللهب الكبير.
- إذا كنت لا تزال غير قادر على الوصول إلى درجة حرارة عالية بما يكفي، فحاول إعادة الغطاء في مكانه مع دخول الهواء عبر فتحة التهوية أو الفتحة السفلية.
9 عندما يذوب الزجاج، استخدم الأدوات المعدنية بعناية فائقة لإزالته وتشكيله. تكون درجة الحرارة في طريقة الشوي منخفضة نسبيًا، لذا سيكون تشكيل الزجاج المنصهر أصعب وأصعب من الزجاج الناتج من الفرن. قم بتشكيله باستخدام الأنبوب أو القالب المعتاد أو أي أدوات أخرى.
أفكار مفيدة
- يمكن استخدام بعض رمال الشاطئ بدلاً من رمال السيليكا النقية، على الرغم من أن الزجاج الناتج سيكون معتمًا أو ملطخًا أو ذا جودة منخفضة. استخدم الصورة الأكثر بياضًا، والأكثر حدة، والأكثر تناسقًا المتاحة من الرمال.
- إذا كانت الرمل أو المواد المضافة ذات حبيبات خشنة، فقم بسحقها باستخدام مدقة (ملاط يدوي) أو بأداة طحن ميكانيكية، حيث تذوب الجزيئات الدقيقة بشكل أسرع.
- يمكن إضافة قطع الزجاج القديمة المكسرة إلى الرمل قبل صهرها لإعادة تدويرها إلى زجاج جديد. يجب أولاً فحص الزجاج القديم بحثًا عن الشوائب، والتي من شأنها إضعاف الزجاج الجديد. ابحث عن الفقاعات.
- ارتدِ قناعًا عند طحن الزجاج حتى لا تستنشقه عن طريق الخطأ.
- استخدم موقد لحام عالي الحرارة لتلحيم أو قطع القطع الصغيرة أو القضبان.
تحذيرات
- توخ الحذر دائمًا بشأن مصادر الحرارة المرتفعة، ولا تحاول أبدًا صنع الزجاج حول الأطفال أو الحيوانات الأليفة.
- قد يؤدي إطفاء الحرائق شديدة الحرارة بالماء إلى تفاقمها. على سبيل المثال، إذا كانت درجة حرارة النار 2000 درجة مئوية، فهذا يعني أنها ساخنة بدرجة كافية لتقسيم الماء إلى مكوناته (أي ذرات الهيدروجين والأكسجين)، مما ينتج كمية هائلة من الطاقة الحرارية. X Research Source مع الحرائق شديدة السخونة، من الأفضل الاحتفاظ بدلو كبير من الأوساخ أو الرمل بجانبك.
- تحتوي طفايات الحريق من الفئة D على كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) وتستخدم لإطفاء حرائق المعادن.
الأشياء التي سوف تحتاجها
رمل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون)
كربونات الصوديوم (الصودا)
أكسيد الكالسيوم (الجير)
أكاسيد وأملاح أخرى (مثل أكاسيد المنجنيز أو الألومنيوم أو الحديد أو المنجنيز أو أملاح الصوديوم أو الكالسيوم) (اختياري).
أكسيد الرصاص (اختياري)
بوتقة أو قالب أو أنبوب مجوف حراري
فرن زجاجي أو فرن