بحث جاهز حول الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه - موسوعة البحوث التربوية
بحث جاهز حول الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه - موسوعة البحوث التربوية
بحث جاهز حول الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه - موسوعة البحوث التربوية
الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه - بحث
تدل الدراسات أن الزجاج استخدام منذ نحو 3000ق.م ، وقد أستعمل في العديد من المجالات، كصناعة الأكواب الزجاجية و المرايا والأواني وغيرها.
من الطرق الشائعة لتصنيع الزجاج هي خلط كميه كبيره من الرمل مع كميات قليله من الجير و الصودا و تسخينه حتى يصبح كتله من السائل عالي اللزوجة ، يتم بعدها تشكيله بطريقة معينة و من ثم يبرد ليكون زجاجا .
يقسم الزجاج من حيث تركيبه الكيميائي إلى ثلاثة أنواع:
1- زجاج الصودا: ويشكل ما يزيد عن 90% من الزجاج المستخدم : حيث يحتوي على املاح الصوديوم و كربونات الصوديوم بنسبه عالية .
الزجاج الرصاصي الكريستال: وهو زجاج براق , يستخدم في صناعة التحف و الإكسسوارات .
2- الكوارتز: ويحتوي على السيليكا بنسبه96% , يتميز بمقاومتة لأعلى درجات الحراره , مما يجعله مناسبًا لصناعه موازين الحراره و الأفران .
و يعتبر زجاج الصودا و الحجر الجيري ( الزجاج المسطح ) هو الزجاج الأكثر شيوعاً و استخداما في العالم ، بحيث تبلغ نسبه هذا النوع من الزجاج أكثر من ( 90% ) من إجمالي الزجاج المستخدم في العالم . أما زجاج البوروسيليكات و هو ما يسمى بزجاج البايركس و الكيموكس فهو يتكون من ( 80% ) من السيلكا و ( 4% ) من القلويات و ( 2% ) من الألمونيوم و ( 13% ) من أكسيد البوريك . و هذه النسب تعطي هذا النوع من الزجاج ثلاث أضعاف قوة زجاج الصودا و الحجر الجيري .
3- زجاج السليكا المنصهر فهو يتكون من ( 100% ) من السيلكا و هو يعتبر من الزجاج العالي التكلفة و هو مقاوم للصدمات .
و أهم خاصيه للزجاج من ناحيه تصنيعه هي لزوجته و التي تتعلق بدرجات الحرارة ، لذا فإن زجاج السليكا النقي له لزوجه عالية و يحتاج إلى حرارة عالية جداً للتخلص من الفقاعات الموجودة فيه .
و هذا الشيء يجعل من صناعة زجاج السليكا النقي مكلف جداً.لذا و لأسباب علمية يلزم إضعاف زجاج السليكا لكي يسهل تصنيعه بشكل اقتصادي . و من واقع الخبرة ، يتضح أن اكسيدات المعادن القلوية هي خير وسيلة لتحقيق ذلك .
و يكمن السر في ذلك بأن كل ذرة سيليكون ترتبط بأربع ذرات فقط من الأكسجين ، و أن أي ذرات إضافيه من الأكسجين تعمل خلخلة التشكيل المتماسك و القوي و المكون من سيليكون – اكسجين – سيلكون . لذا أصبح من السهل علينا تغيير تركيب زجاج السيليكا و جعله أكثر تحركاً ، و ذلك باستخدام أكسيدات المعادن القلوية .
و تعتبر هذه أكسيدات المعادن القلوية من أهم عوامل الصهر المستخدمة في صناعة الزجاج ، و أكثر هذه الأكسيدات استخداما هي الصودا التي تعتبر أرخصها ثمنا ، وقد استخدمت أكسيدات معادن أخرى القلوية لهذا الغرض مثل ( البوتاسيوم و الليثيوم … الخ ) .
المركبات المستخدمة في صناعة الزجاج :
هناك عناصر و مركبات كيميائية ضرورية صناعة الزجاج بأشكاله و أنواعه المعروفة بحسب الاستخدام ، من أهمها :
1- الجير : يستخدم كمحلول مائي لتصنيع الزجاج . و يستخدم جير الكالسيوم و الدولوميت بكميات كبيرة مع الرمل و كربونات الصوديوم و المصابيح الكهربائية .
2- أكسيد الرصاص : يعتبر من المكونات الرئيسية لأنواع الزجاج الظراني الذي يتميز بمعامل انكسار عال ، و عادة ما تشتمل على نسبة كبيرة من البوتاس ( يعطي الزجاج بريقاً و لمعاناً و في نفس الوقت مقاوم للكهرباء و الحرارة ) .
3- أكسيد البوريك : يخفض من درجه لزوجه السليكا دون أن يزيد من تمددها الحراري ، و مع إضافه كمية قليلة من اكسيد الألمونيوم يحافظ على شفافية الزجاج ، و يجعله أكثر مقاوما للحرارة ( البايركس ) ، و هي تستخدم في صناعة أدوات المخابز و أجهزة المختبرات و الأنانبيب الصناعية لقدرتها على مقاومة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة و تحملها للتأثيرات الكيميائية .
4- أكسيد الألمونيوم و الجير : يستخدم هذا الخليط بنسبة كبيرة في الزجاج مع ( 10% ) من أكسيد البوريك و قليل من القلويات لصناعة الزجاج الليفي .
الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه
صناعة الزجاج
يصنع الزجاج بطريقة التسخين إلى درجات الحرارة العالية حتى الحصول على الحالة العجينية للخليطة ومن ثم تتم عملية القولبة للعجينة بحسب الشكل المراد الحصول عليه ، وطبعاً هنالك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها ولكن هذه هي الطريقة العامة، وباختصار يمكننا القول أن صانع الزجاج يقوم بخلط كمية كبيرة من الرمل مع كميات قليلة من الجير والصودا وغيرها من المواد ليعطي للزجاج بعض الخواص.
ويمكن أن تتكون المكونات الأخرى من الألمنيوم وأكسيد الزرنيخ الأبيض بتسخين هذا الخليط أو جزء منه في فرن حتى يصبح كتلة من السائل الكثيف اللزج . وعندما يبرد هذا المزيج يصبح زجاجا . وتستعمل ملايين الأطنان من الرمل كل سنة لصنع الزجاج. ومع ذلك فإن هناك أنواعا خاصة من الزجاج تصنع دون أن يستعمل فيها الرمل مطلقاً .
بعض أنواع الزجاج وطريقة تصنيعه:
1- زجاج السيكوريت هو : عبارة عن زجاج يتم معالجـته حرارياً حتى درجة (680) درجة مئوية ومن ثم يتم تبريده بسرعة وبهذة الطريقة يتم الحصول على زجاج ذي مقاومة عالية جداً للكسر تعادل أضعاف الزجاج العادي وكذلك مقاوم للحرارة.
ويتخذ زجاج السيكوريت هذه الخصائص نتيجة التسخين والتبريد المتعاقب فيحصل شد في سطح الزجاج وكذلك إضافة مادة بلاستيكية على وجهي الزجاج وعند إصطدام جسم بقوة عالية بالزجاج يؤدي إلى إختراق السطح فإن الزجاج يتهشم ويتحول الى جزئيات صغيرة جداً لاتشكل خطراً عند اصطدمها بجسم الانسان .
ويتم معالجة الزجاج للحصول على زجاج سيكوريت( بطريقتين) إحدهما أفقية والاخرى عمودية وفي الطريقة الثانية يكون هناك ثقوب صغيرة في أحدى حواف لوح الزجاج نتيجة لتعليق الزجاج داخل الفرن وتؤثر المعالجة الحرارية على مستوى تسطح الزجاج حيث تحصل تعوجات تتراوح ما بين (2-3 ملم) لكل متر طولي وكذلك تتأثر المقاسات الاصلية للزجاج بحدود (3ملم) وفي هذا .
2- زجاج السيارات: يسمى زجاج سيكوريت و يسمى زجاج سيفتي او الزجاج الآمن
الزجاج أنواعه وطرق تصنيعه
هو زجاج اكثر قوة و تحمل من الزجاج التربلكس وتختلف تكنولوجيا تصنيعه بحيث يكون من زجاج وطبقات داخلية وخارجية من مواد بلاستيكية بالاضافة لأكاسيد بعض المواد التي تكسبه الصلابة وعدم التناثر عند تعرضه للكسر وذلك بأنه أثناء مراحل تصنيعه يخضع هذا الزجاج الي عمليات تقسية بالحرارة برفع درجة حرارته الي ما يقرب من 300 درجة ثم تبريده فجأة بتكنولوجيا معينة ليكون قاسي جدا و يتحمل الصدمات الافقية بقوة و ليس الرأسية بمعني اخر اذا قمت بضرية من ناحية (الحد او السيف ) من ناحية سمك الزجاج فانة ينكسر الي قطع كثيرة و صغيرة و يخضع الزجاج الى اختبارات كثيرة منها اختبار الزغللة و اختبار النفاذية و عدم عكس الضوء او تشتيت الرؤية
و اهم اختبار هو اختبار الكسر و يجب ان لا يقل عدد الكسر في قطعة مقاسها 5 سم في عرض 5 سم عن 250 كسرة لانة لو قل عن ذلك يعني ان الكسر في الزجاج كبير و يؤدي الى اصابات عند كسرة و يكون خطرا على السائق او من هم حوله وبمعني اخر كلما زاد عدد القطع المكسورة كان الزجاج افضل كما أن الطبقات البلاستيكية على جانبي الزجاج وفي حشوات داخلية لها دور كبير في حماية الزجاج من تجمع قطرات الماء وتشتيت الضوء مما يجعل الرؤية سيئة حتى مع استعمال المساحات.
وقد تطور علم تصنيع زجاج السيارت إلى حد كبير وخاصة بعد إدخال تقنية النانو في صناعته حيث زادت شفافيته إلى حد كبير وقل به الاحتكاك إلى أجزاء صغيرة لاترى إلا بالمجهر المركب مما يزيد من شفافيته وعدم تأثره بالماء والمواد التي قد تعلق به مما يسبب خدشه وسوء الرؤية بعد فترة من الزمن.
3- زجاج البايركس المقاوم للحرارة أو ما يعرف بزجاج البوروسيليكات وهو ما يسمى بزجاج البايركس والكيموكس فهو يحتوي على السيليكا بنسبة(80%) وعلى القلويات بنسبة (4%) وعلى الألمونيوم بنسبة (2%) وعلى أكسيد البوريك بنسبة (13%). وهذا ما يعطيه الصلابة التي تزيد بثلاثة أضعاف الزجاج المسطح العادي.
4- أنواع أخرى من الزجاج
زجاج الصودا: ويشكل ما يزيد عن 90% من الزجاج المستخدم: حيث يحتوي على أملاح الصوديوم وكربونات الصوديوم بنسبه عالية.
الزجاج الرصاصي الكريستال: وهو زجاج براق، عالي الكثافة وذو معامل انكسار عالي للضوء، يستخدم في صناعة التحف والإكسسوارات والثريا.
الكوارتز: ويحتوي على السيليكا بنسبه96%، يتميز بمقاومة عالية لدرجات الحراره، مما يجعله مناسبًا لصناعه موازين الحراره والأفران.
كما يمكن تقسيم الزجاج أيضًا من حيث المعالجة الفيزيائية إلى نوعين:
الزجاج الملدن:
الزجاج المقسى: حيث يسخن إلى درجة حرارة معينة ثم يبرد بشكل سريع عن طريق تعريض سطح الزجاج لتيارات هواء بارد.ل ذا فهو يتميز عن الزجاج الملدن العادي بما يلي:
-*يمكن للزجاج المقسٍّى تحمل صدمات ميكانيكية أشدّ ممّا يتحمله الزجاج الملوّن العادي بـ 5 - 7 مرات. وعندما يتكسر الزجاج نتيجة صدمة شديدة، يتحول إلى عدد كبير من الشظايا صغيرة التي لا تجرح ولا تؤذي أحداً(لهذا السبب يسمى هذا الزجاج زجاج أمان مقسَّى). وخلافا للزجاج المقسى، فإن الزجاج العادي يتناثر عند تكسره إلى شظايا حادة جارحة بالغة الضرر.
-*كما يمكن للزجاج المقسَّى تحمل فرقا كبيرا بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية، تصل إلى 300 درجة مئوية، في حين لا تتجاوز هذه الفروق 70 درجة مئوية في الزجاج العادي الملدن، مما يعرضها للكسر مباشرةً.
ومن الطرق الشائعه لتصنيع الزجاج هي خلط كمية كبيره من الرمل مع كميات قليله من الجير والصودا، ومن ثم تسخينه إلى درجة حرارة عالية تزيد عل 1100 درجة مئوية، حتى يصبح عجينةً سائلةً عالية اللزوجه، يتم بعدها تشكيله بطرق آلية أو يدوية، ومن ثم يبرد ليكون زجاجًا.
و يعتبر زجاج الصودا أو زجاج الحجر الجيري (الزجاج المسطح): هو الزجاج الأكثر شيوعًا واستخدامًا، حيث يشكل نسبه تزيد عن الـ (90%) من إجمالي الزجاج المستخدم في العالم. أما زجاج البوروسيليكات وهو ما يسمى بزجاج البايركس والكيموكس فهو يحتوي على السيليكا بنسبة(80%) وعلى القلويات بنسبة (4%) وعلى الألمونيوم بنسبة (2%) وعلى أكسيد البوريك بنسبة (13%). وهذا ما يعطيه الصلابة التي تزيد بثلاثة أضعاف الزجاج المسطح العادي.
أما زجاج السليكا المنصهر الكوارتز فهو يحتوي على السيليكا بنسبة (96%) ويتميز بمقاومته للصدمات، إلا أنه مرتفع الثمن.
و أهم خاصيه للزجاج من ناحيه تصنيعه هي لزوجته والتي تعتمد على درجة الحرارة، لذا فإن زجاج السليكا النقي له لزوجه عالية ويحتاج إلى حرارة عالية جداً للتخلص من الفقاعات الموجودة فيه.
و هذا الشيء يجعل من صناعة زجاج السليكا النقي مكلف جداً. لذا ولأسباب علمية يلزم إضعاف زجاج السليكا لكي يسهل تصنيعه بشكل اقتصادي. ومن واقع الخبرة، يتضح أن اكسيدات المعادن القلوية هي خير وسيلة لتحقيق ذلك.
و يكمن السر في ذلك بأن كل ذرة سيليكون ترتبط بأربع ذرات فقط من الأوكسجين وأن أي ذرات إضافيه من الأكسجين تعمل خلخلة التشكيل المتماسك والقوي والمكون من سيليكون – أكسجين – سيلكون لذا أصبح من السهل تغيير تركيب زجاج السيليكا وجعله أكثر تحركاً وذلك باستخدام أكسيدات المعادن القلوية.
و تعتبر هذه أكسيدات المعادن القلوية من أهم عوامل الصهر المستخدمة في صناعة الزجاج، وأكثر هذه الأكسيدات استخداما هي الصودا التي تعتبر أرخصها ثمنا، وقد استخدمت أكسيدات معادن أخرى القلوية لهذا الغرض مثل (البوتاسيوم والليثيوم... الخ).
و هناك أنواع من الزجاج تستخدم في الصناعات الميكروية كالزجاج الحساس للضوء.
5- البرسبكـس
هو مكوثر (polymer) الميثيل ميثاكريليت، اسمها التجاري (في الولايات المتحدة) هو "لوسايت"، كما يوجد له اسم تجاري آخر هو "بليكسي غلاس ". ويتميز البليكسي جلاس بخواص بصرية ممتازة، وهي ملائمة لصنع النظارات والعدسات وعدسات الكاميرات. كما تستخدم في الإعلانات الضوئية الموجودة في الشوارع، ويصنع منها زجاجا شديد التحمل للصدمات بحيث يصلح لتأمين السيارات.
موسوعة الابحاث المدرسية موسوعة الابحاث التربوية موسوعة الابحاث العربية موسوعة الابحاث الاجنبية والغربية موسوعة العرب موسوعة الابحاث العلمية موسوعة الابحاث التاريخية موسوعة الابحاث التربوية موسوعة الابحاث التعليمية الموسوعة الطبية موسوعة تعليمية , موسوعة طبية موسوعة الابحاث الموسيقية موسوعة الطفل ابحاث تعليمية الموسوعة الاسلامية موسوعة المسرح ابحاث اسلامية التفكير الاسلامي والفلسفة موسوعة المسرح موسوعة الفنون موسوعة القبائل ويكيبيديا العرب - encyclopédie anglais - encyclopédie arabe encyclopédie français
من هنا
رد مع اقتباس
