دانلود تحقیق شیشه

مقدمه :
اختراع شیشه تحولی عظیم در معماری دنیا ایجاد کرد.

به گونه ای که امروزه شهرهای جهان زیبایی خود را مدیون این تحول بزرگ درصنعت تولید می دانند
شیشه به واسطه حرارت دادن و سرد کردن ترکیبی از شن، کربنات سدیم و آهک تولید می شود.

:تاریخچه شیشه
تاریخچه تولید و کاربرد شیشه به حدود بیش از 4 هزار سال پیش بر می گردد.

ولی تقریبا 2 هزار سال پس از کشف آن بود که کاربرد شیشه در پنجره ها مطرح شد.

روش تولید شیشه به روش بادی امکان ایجاد شیشه های ظریف برای پنجره ها را میسر کرد که در قطعات مستطیلی با ابعاد حداکثر400 در 300 میلیمتر درصفحات مدور تولید می شد.بلافاصله پس از کشف این روش ونیزی ها متد استوانه ای را کشف کردند که این روش حدود 800 سال برای تولید شیشه به کار برده می شد.

در این روش درون یک استوانه شیشه ای توخالی دمیده، از طول برش داده و سپس صاف و صیقل داده می شد.

با این روش ورقه های بزرگتری تولید می شد ولی حرارت مجدد و صاف کردن شیشه منجر به خرابی سطح شیشه می شد.

به هر حال همراه با پیشرفت تکنولوژی روش هایی برای تولید شیشه هایی که در ساختمان ها کارایی داشته باشند ابداع شد.

آنها به صورت عنصری طبیعی و لازم در کلیساهای بزرگ درشمال اروپا به کار برده می شدند که تا اواخر هزاره اول پس از میلاد نیز این روند ادامه داشت.

در جستجوی نور:
با تغییرسبک معماری از رومی به گوتیک، کاربرد شیشه در دنیای معماری جایگاه خود را تا ابد پیدا کرد.

شاید بتوان معماری سبک گوتیک در شمال اروپا را دوره اول معماری شیشه ای نامید.

جابه جایی قسمت هایی از دیوارهای سنگی بزرگ معماران را قادر به خلق آثار چشمگیری در تاریخ کرد.

شیشه خود به خود جایگاه خود را در معماری پیدا کرد و شیشه های بسیار زیبا کم کم در معماری بناها دیده شدند.

معماری سبک گوتیک به منظور جستجو ی نور به وجود آمد، جستجوی درخشش ، سبکی و بی وزنی.

پنجره هایی که در سبک گوتیک به کار برده می شد معمولا با شیشه های رنگی توسط هنرمندان نقاشی و تزیین می شد.

در اواخرقرن شانزدهم به کار گیری شیشه به عنوان سمبلی از ثروت و تجمل در انگلستان در نظر گرفته می شد.

شیشه وسیله ای بسیار گران قیمت بود و بنابراین استفاده از آن در ساختمان و حتی گاهی اوقات به کار بردن آن به جای دیوارحالت تظاهر به ثروت و توانمندی بود.

بدین ترتیب در انگلستان شیوه های غیر متعارف استفاده از شیشه رایج شد.

در نیمه اول قرن نوزدهم بود که مراکز هنری به راه افتادند و بدین ترتیب زبان نوینی در معماری به وجود آمد، پنجره هایی که نوربه راحتی و فراوانی از آنها عبور کند و معماری از آن حالت سنتی خارج شد و شیشه جایگاه و کاربرد واقعی خود را پیدا کرد.

به دنبال انقلاب صنعتی در بریتانیا و به موازات آن به کارگیری آهن در ساختمان ها، پروژه هایی مثل کاخ کریستال پاکستون اجرا شد.

معماری شیشه ای و حرکت های نوین:
آغاز قرن بیستم در واقع عصر فضا و زمان نام گذاری شده است، عصرزیبایی شناسی در حرکت، متغیر بودن و هیجان در ماشین.

پل شبارت در کتاب معماری شیشه ای خود در سال 1914 می نویسد.

ما بیشتر زندگیمان را در اتاق های بسته سر کرده ایم.

این فرهنگی است که با آن بزرگ شده ایم و خو گرفته ایم.

سبک معماری ما تا حد زیادی تحت تاثیر فرهنگ ما بوده است.

چنانچه بخواهیم تغییری در فرهنگمان ایجاد کنیم به ناچار باید در سبک معماریمان تغییر ایجاد کنیم و این امر تنها به وسیله ترک اتاق های بسته و تغییر دادن آنها حاصل می شود.

با نهادینه شدن و معرفی معماری شیشه ای، راه برای عبور نورطبیعی خورشید ، ماه و ستارگان نه فقط از طریق پنجره ای کوچک بلکه از طریق دیوارها که صرفا از شیشه و آن هم شیشه های رنگی ساخته می شوند هموار می شود.

بدین ترتیب محیط جدیدی که به وجود می آوریم ،فرهنگی نوین را با خود به همراه می آورد.

غرفه های شیشه ای برونو تات نیز به همین منظور طراحی شد و هدفی مشابه را دنبال می کرد که آن به کار گیری بهینه شیشه و استفاده از شفافیت و روشنایی آن درآینده معماری بود.

البته شیشه جزو لا ینفک کارهای معماران بزرگ ازجمله مایس وان دور روحه،لو کوربوسیر و فرانک لیود است.

طی نیمه اول قرن بیستم، به جهت توسعه صنعت و تکنولوژی، بهبود و پیشرفت هایی در ساختار کارهای شیشه ای پدید آمد.

و بالاخره در اوایل دهه 1950 پیشرفتی در صنعت تولید شیشه حاصل شد که تا به امروز ادامه دارد.

آلیستار پیلکینگتون روش شناوری شیشه مذاب بر سطح فلز مذاب را ابداع کرد، که امروزه از آن به عنوان فرآیند شناور یاد می شود.

با این روش ورقه های شیشه ای کاملا صاف و هموار تولید می شود که امروزه روشی غالب درتولید شیشه در سراسر جهان است.

استفاده از شیشه معمولی (غیر سکوریت) در ساختمانهای بلند مرتبه در صورت بروز حادثه اعم از طبیعی مانند زلزله یا حوادث ناشی از دخالت بشر ، خطر آسیب دیدگی جدی و حتی مرگ به همراه دارد، چرا که شیشه شکسته شده به صورت قطعات بزرگ در هوا شناور می شود و شعاع زیادی را در معرض خطر قرار می دهد .

بکار گیری شیشه های سکوریت بعلت شدن شیشه در صورت شکست و ریزش پای ساختمان خطرات احتمالی را به حداقل ممکن کاهش می دهد.

شیشه: شیشهماده‌ای است که به دلیل آرایش اتمی/ملکولی خاص خود حالت جامد دارد ولی بر خلاف دیگر جامدها بلوری نیست.

این حالت هنگامی رخ می‌دهد که ماده مذاب قبل از رسیدن به نقطه انتقال به شیشه به سرعت سرد می‌شود.

تعاریف مختلفی برای شیشه وجود دارد که هنوز توافق کلی بر روی آنها حاصل نشده‌است: تعریف کلی: شیشه یک جامد آمورف است.

تعریف انجمن آزمون و مواد آمریکا: شیشه ماده‌ای معدنی است که از حالت مذاب طوری سرد شده‌است که بدون تبلور به حالت صلب درآمده‌است.

تعریف آکادمی ملی علوم آمریکا: شیشه ماده‌ای است که در پراش اشعه ایکس آمورف بوده و از خود رفتار انتقال به حالت شیشه نشان بدهد.

معروف‌ترین شیشه‌هایی که در مقیاس صنعتی تولید می‌شوند، عبارتند از شیشه‌های سودالایم (شیشه جام)، شیشه‌های بوروسیلیکاتی و شیشه‌های کریستال.

شیشه سودا لایم: بیشتر از ۹۵ درصد از میزان کل شیشه تولیدی در جهان، شیشه سودالایم است.

شیشه‌های در و پنجره ساختمان، شیشه‌های خودرو، بطری‌ها و بسیاری دیگر از محصولات شیشه‌ای روزمره از جنس شیشه سودالایم هستند.

مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده این نوع شیشه عبارتند از اکسید سیلیسیوم، اکسید کلسیم و اکسید سدیم.

شیشه بوروسیلیکاتی: این نوع شیشه‌ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته-دمای بلند و چگالی کمی دارند.

بسیاری از ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می‌شوند.

این شیشه‌ها در بازار با نام‌های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس و ...

شناخته می‌شوند.

شیشه کریستال: شیشه کریستال یا شیشه سرب‌دار یکی از انواع شیشه‌های سیلیکاتی است که در ترکیب خود حاوی اکسید سرب است.

این نوع شیشه‌، دارای ظاهری درخشنده و شبیه به کریستال‌های کوارتز است و به نظر می‌رسد علت نامگذاری آن نیز همین شباهت باشد.

این شیشه‌ها همچنین سختی کمی دارند و امکان تراشکاری این شیشه‌ها وجود دارد.

بنابراین ظروف تزیینی موسوم به ظروف کریستال از این جنس ساخته می‌شوند.

سایر انواع: سایر انواع شیشه عبارتند از: شیشه فتوکرومیک، شیشه اپال و شیشه سیلیسی.

همچنین انواع مختلفی از شیشه نیز وجود دارد که در مقیاس صنعتی تولید نمی‌شوند.

انواع شیشه و کاربرد آنها: شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشه‌های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می‌گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه‌های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و...

وجود دارد.

همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه‌ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.

شیشه رنگی: به دو طریق می‌توان شیشه رنگی بدست آورد: با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه.

برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز می‌دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می‌آید.

رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.

شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می‌کنند تا دو روی آن رنگی شود.

شیشه‌های رنگی در ویترین مغازه‌ها ، نمایشگاه ها ، آزمایشگاه ها و ساختمانهای صنعتی بکار می‌روند.

شیشه ضد آتش (پیرکس): همراه مواد اولیه این شیشه‌ها در مقابل حرارت " مقاومت زیادی دارند" مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می‌رود و سیلیس آنها از انواع شیشه‌های معمولی بیشتر است.

معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری‌های دیواری و اجاقها استفاده می‌نماید.

:شیشه مسطح این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می‌سازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاه ها ، موتورخانه‌ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می‌نمایند.

:شیشه دوجداره این نوع شیشه‌ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته‌اند و لبه‌ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده‌ای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می‌شود.

این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاه ها ، هتل‌ها و بیمارستانها بکار می‌رود.

شیشه سکوریت : در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی‌گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده‌ای سرد می‌شود.

این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی می‌گردد.

این شیشه‌ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می‌شوند که آسیب رسان نیستند.

از این نوع شیشه در ویترین فروشگاه ها ، درهای شیشه‌ای و پنجره‌های جانبی اتومبیل ها استفاده می‌گردد.

شیشه نشکن: این نوع شیشه‌ها شامل دو یا چند لایه شیشه‌اند که بوسیله ورقه‌هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می‌شوند.

همچنین بعضی از انواع شیشه‌های طلق‌دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می‌شوند.

وقتی که این شیشه‌ها می‌شکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می‌گردد.

از جمله کاربردهای این نوع شیشه‌ها در خودروها و ویترین مغازه‌هایی که اشیاء گرانقیمت می‌فروشند استفاده می‌گردد.

ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.

شیشه ضد گلوله: از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می‌سازند.

در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می‌گردد.

شیشه انعکاسی: در این نوع شیشه‌ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می‌شود.

این نوع شیشه‌ها ، نور خورشید را منعکس می‌کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند.

اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می‌کینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می‌تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود.

شب ها پدیده مذکور برعکس است.

یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه‌های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می‌شود.

شیشه در ایران: قدیمی‌ترین شیشه در ایران متعلق به هزاره دوم پیش از میلاد است.

نمونه‌هایی از هزاره دوم تا مقارن میلاد مسیح شامل عطردان‌ها، النگوها، تندیس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌های متعدد به‌دست آمده‌است.

در حفاری‌های چغازنبیل مربوط به دوره پیش از تاریخ، بطری‌هایی شیشه‌ای یافت شده‌است، که نشان از وفور شیشه در ایلام کهن دارد.

از تمدن مارلیک مهره‌های شیشه‌ای که عمر آنها به ۳۴۰۰ سال پیش می‌رسد، پیدا شده‌است.

همچنین ظروف شیشه‌ای مایل به شیری در کاوش‌های لرستان به‌دست آمده‌است.

از زمان هخامنشیان آثار شیشه‌ای چندانی در دست نیست.

در آن دوره مهره‌های شیشه‌ای ایران در سراسر جهان قدیم معروف بوده که ظاهراً به رنگ سیاه و سفید بوده‌است.

هنرمندان ساسانی در تراش دادن شیشه مهارت مخصوصی داشته‌اند.

شیشهی ساسانی در چین ارج بسیار داشته و به‌ویژه شیشه لاجوردی را گرانبها می‌شمردند.

جام‌های پایه‌دار با نقش حلقه‌های برجسته از دوره اشکانیان و ساسانیان به‌جای مانده‌است.

ظروف شیشه‌ای دورهی اسلامی تحت تأثیر طرح‌های قبل از اسلام است.

در دورهی سلجوقی و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌های بسیار زیبای شیشه‌ای از کوره‌های شیشه‌گری گرگان بیرون می‌آمد که به نازکی کاغذ و گاه مینایی و گاه تراشیده و کنده‌کاری شده‌است.

روزگار سلجوقی اوج صنعت شیشه‌گری در ایران محسوب می‌شود.

فرآورده‌های شیشه‌ای این دوران بیشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌های بسیار ظریف، جام‌ها و گلدان‌هایی با فرم‌ها و اندازه‌های متنوع و اشیاء تزئینی کوچک به‌شکل حیوانات و ...

است.

در دورهی مغول رونق شیشه‌سازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشی‌کاری رونق یافت.

در دورهی تیمور رواج شیشه‌گری قابل توجه‌است.

شیشه‌گرانی از مصر و سوریه به ایران آمدند و مشابه شیشه‌های ایرانی به مصر و سوریه رفت.

در این دوره دو شهر سمرقند و شیراز از مراکز عمده شیشه‌سازی در ایران بودند.

از این زمان به بعد این هنر روی به انحطاط نهاد تا زمان شاه‌عباس که با ساختن چراغ‌های مساجد و بطری‌ها این هنر دوباره زنده شد.

شاه‌عباس شیشه‌گران ونیزی را برای احیای این صنعت به ایران آورد.

در نتیجه شیشه‌گری در دوره صفوی رونق دوباره یافت.

گاه شیشه‌ را با دمیدن به درون قالب می‌ساختند و گاه شیشه را می‌تراشیدند تا به‌شکل جواهر در آید و یا نقوشی روی آن می‌کندند.

و گاهی نیز شیشه را با نقوش درخشان، مینایی و طلایی می‌کردند.

در این دوره کارگاه‌های شیشه‌سازی در شهرهای مختلف ایران از جمله اصفهان، شیراز و کاشان دایر شد.

در فاصلهی بین سلطنت سلسله صفویه و قاجاریه هنر و صنعت شیشه‌گری در ایران از لحاظ سیر تکاملی پیشرفتی نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاریه و بعد از آن به‌تدریج ضعیف‌تر شده‌است.

با ورود شیشه به قیمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ایران، کم‌کم این صنعت رو به انحطاط نهاد.

روش‌های تولید شیشه: سرد کردن از حالت بخار (PVD) رسوب شیمیایی فاز بخار (CVD) آبکافت شعله‌ای سل-ژل تئوری‌های شیشه‌سازی: برخی از مواد دارای خاصیت شیشه‌سازی بسیار خوب هستند و برخی از مواد، مواد شیشه‌ساز خوبی نیستند.

تئوری‌های مختلفی که در مورد شیشه‌سازی در مواد ارایه شده است، علت‌ها و چگونگی ایجاد شیشه را بررسی می‌کند و مواد شیشه‌ساز را طبقه‌بندی می‌کنند.

از معروف‌ترین تئوری‌های شیشه‌سازی می‌توان به تئوری شبکه نامنظم زاکاریاسن اشاره نمود.

ساختار شیشه: ساختار شیشه‌های دارای اتصال کووالانت ساختار سیلیس شیشه‌ای تئوری بلورک ساختار شیشه‌های کالکوژناید ساختار شیشه‌های دارای اتصال یونی ساختار شیشه‌های دارای اتصال هیدروژنی ساختار شیشه‌های دارای اتصال فلزی شیشه-سرامیک: شیشه-سرامیک به مواد جامد چندبلوری گفته می‌شود که با اعمال فرایند کنترل شدهی تبلور بر روی شیشهی پایه حاصل می‌شوند.

روش مرسوم ساخت قطعات شیشه سرامیکی شکل‌دهی مذاب شیشه به روش‌های مرسوم شکل‌دهی شیشه و عملیات حرارتی این قطعات در دماهای جوانه‌زنی و رشد می‌باشد.

پیامد این فرآیند ایجاد فاز یا فازهای بلورین درزمینهی شیشهی باقیمانده خواهد بود.

در مرحلهی عملیات حرارتی با کنترل شرایط جوانه‌زنی و رشد کریستال‌ها از طریق رسوب دادن فازهای بلورین، خواص دلخواه در قطعه ایجاد می‌شود.

مقدار و نوع فازهای بلورین و خصوصیات ریز ساختاری شامل ابعاد و شکل ذرات بلوری، طرز آرایش آنها، مقدار تخلخل و… تعیین کنندهی ویژگی‌های نهایی قطعه خواهد بود.

به دلیل دارا بودن مزایایی مانند چگالی کم، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت الکتریکی بالا، استحکام مکانیکی بالا و ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین و حتی منفی و… امروزه شیشه سرامیک‌ها، کاربردهای بسیار متنوع و فراوانی یافته‌اند.

محصولاتی مانند ظروف شوک‌پذیر آشپزخانه، کاشی‌ها و سنگ‌های ساختمانی، مقره‌های الکتریکی، لوله‌ها و پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی، قطعات الکترونیکی و اپتیکی، دماغه‌های موشک، آئینه‌های تلسکوپ و بسیاری از فرآورده‌های دیگر می‌توانند با استفاده از فرایند ساخت شیشه سرامیک‌ها تولید شوند.

همراه با توسعه و پیشرفت روز افزون دانش و فناوری در عرصه های مختلف زندگی بشر ، امروزه فناوری های مدرن صنعت شیشه نقش موثری در بهینه سازی مصرف انرژی و زیبا سازی ساختمانها ایفا می کند.

از این روست که علاوه بر کاربردهای متنوع و روز افزون شیشه در ساختمانها ، نه تنها از اتلاف انرژی به میزان زیادی کاسته شده است بلکه ساختمانهایی بسیار زیبا و آرام بنا شده است.

یکی از آلودگی هایی که بخصوص در شهر ها وجود دارد آلودگی صوتی است که به گفته متخصصان عامل بسیاری از فشارهای روحی و کاهش کارایی افراد است.

وجود شیشه های خاص علاوه بر جلوگیری از اتلاف انرژی و ایجاد نمای زیبا ، آلودگی های صوتی را به حداقل رسانده و محیطی آرام برای کار و استراحت فراهم می کند.

شیشه های ایمنی (Safety Glass ): شیشه های ایمنی به سختی می شکنند و در مقابل نیروهای ناشی از ضربه ، انفجار ، باد و زلزله مقاومت نموده و یا در صورت شکستن به تکه های کوچکی تبدیل می شود که برندگی شیشه عادی را ندارند و خسارت جانی و مالی حادثه را به حداقل می رسانند.این شیشه ها پس از فرایند سخت سازی ۵ الی ۶ برابر نسبت به شیشه های معمولی مقاومتر می شوند.ایجاد تغییرات بعدی روی شیشه های ایمنی دشوار و در اکثر مواقع غیر ممکن است ، لذا در تهیه نقشه مورد نیاز بایستی دقت کافی به عمل آید.در ضمن حین انجام پروسه سخت سازی این قابلیت وجود دارد تا محصول به شکل خم استوانه ای نیز باشد ، که البته در این زمینه محدودیتهایی جهت ضخامت و r وجود دارد.شیشه های درهای ورودی مغازه ها از این نوع است.

در شکل زیر می توانید شیشه ایمنی را پس از شکسته شدن مشاهده کنید: شیشه های چند لایه ( Laminated Glass ): امروزه در مواردی مانند سقف ها ، نماهای شیشه ای ، شیشه های خودروهای حفاظت شخصیت ها ، شیشه های ضد گلوله ، ضد انفجار ، ضد عبور و اغتشاش ، سرقت و ...

که امکان آسیب ناشی از شکست شیشه وجود داشته باشد ، از شیشه های چند لایه استفاده می شود.

این نوع شیشه عموماْ از دو یا چند لایه شیشه و یک یا چند لایه PVB (طلق ) تشکیل می شوند.

شیشه های چند لایه در اثر ضربه های شدید به هیچ وجه نمی ریزند و چسبیده به طلق باقی می مانند.

همچنین به خاطر ایمنی بالا ، کاهش قابل توجه سر و صدا و جلوگیری از عبور حدود ۹۹٪ از اشعه مضر فرابنفش ( UV ) نور خورشید و نیز امکان تولید محصولاتی با رنگهای متنوع باعث استفاده روز افزون شیشه های چند لایه گردیده است.

شکل ۱- ساختار یک شیشه چند لایه شکل ۲- میزان عبور نور در یک نمونه شیشه چند لایه شکل ۳- شیشه لامینت پس از شکسته شدن شکل ۴- ساخت پله شیشه ای بوسیله شیشه های لمینت شیشه های چاپدار و رفلکتیو (Printed Screen - Reflective Glass ): شیشه های چاپدار که در انواع سخت سازی شده و معمولی ارائه می گردند شامل طرح های مختلف از جمله به شکل سنگهای گرانیتی تولید می شوند و برای نمای ساختمانها ، پارتیشنها ، نمای داخلی ساختمانها ، نورگیرها ، شیشه های لوازم خانگی مانند (اجاق گازی ، بخاری و ...

) و دربهای ورودی شیشه ای استفاده می شوند.

شیشه های رفلکس که در رنگ های متنوعی ارائه می شوند به منظور زیبا سازی ساختمانها به کار می روند.به علاوه این نوع شیشه ها اشعه های خورشید را به نحو قابل ملاحظه ای منعکس نموده و مانع از ورود آن به داخل ساختمان می شود.

از این رو برای ساختمانهایی که بیشتر در معرض اشعه های زیان آور خورشید قرار دارند مناسب است.

شیشه های ضد ضربه .

ضد عبور .

ضد اغتشاش .

ضد گلوله .

ضد انفجار: این نوع شیشه ها ،همان شیشه های چند لایه هستند که مطابق با نیاز خاص و بر پایه محاسبات مهندسی طراحی و تولید می شوند.بسته به نیاز این نوع شیشه ها را می توان در ابعاد ، رنگها و اشکال متنوع (خم - تخت ) و ...

تولید کرد.

کاربرد آنها در ساختمانهای تجاری ، اداری بانک ها ، ساختمانهای مسکونی ، فرودگاه ها ، ویترین طلافروشی ها ، فروشگاه های بزرگ و به طور کلی اماکنی که نیازمند امنیت و حفاظت در برابر سرقت مسلحانه ، اغتشاش ، انفجار ، زلزله و ...

می باشد.

شیشه ضد گلوله بعد از تست شیشه - اسپایدر: در برخی نماهای ساختمان نماهای شیشه ای استفاده می شود به نحویکه در نمای ساختمان هیچ فریمی مشخص نمی باشد.

در اینگونه موارد با توجه به طرح مورد نیاز و وزن شیشه و ارتفاع و ...

از اسپایدرهای مخصوص استفاده می شود.

بدین وسیله نماهای یک دست شیشه ای بسیار زیبا ایجاد می شود.

شیشه های خودرویی: انواع شیشه های خم / تخت / لمینت و شیشه های گرم شونده خاص خودرویی مطابق استانداردهای مربوطه جزء توانمندی های تولید می باشند.

شیشه های گرم شونده خودرویی در شیشه های جلو و یا عقب خودرو به منظور جلوگیری از یخ زدن و یا مه زدایی کاربرد دارند.

شیشه های خم ( Bend Glass ): شیشه های خم بیشتر به منظور تحقق ایده های مهندسین معمار و طراحان نمای ساختمانها تولید می گردد و باعث افزایش فضا ، زیبایی ، جذابیت و نیز مقاومت بیشتر می شوند.ایجاد تنوع در فضا ،استفاده از فضای بدون استفاده و ایجاد هارمونی وهماهنگی در دید از ویژگی های منحصر به فرد این نوع شیشه ها می باشد.

شیشه های خم در اشکال مختلف قابل تولید می باشند شیشه های سندبلاست و لبه دار (Sandblast and edge Glass ): سند بلاست (مات کردن ) شیشه برای جلوگیری از دید یا ایجاد طرح ، نقش و نوشته بر روی شیشه مورد استفاده قرار می گیرد.

شکلهای زیر چند نمونه طرح جالب سند بلاست را نشان می دهد: ایجاد پخ توسط دستگاه گرند CNC و یا دستگاه لبه زنی صورت می گیرد.

.

ایجاد پخ با زاویه های مختلف و پخ تزیینی ، کاربرد شیشه را در زمینه ساخت پرژکتورها ،شیشه های رو میزی ، شیشه های دکوری و ...

بسیار چشمگیر کرده است.

شکل ۱- دستگاه CNC در حال انجام باربرداری از لبه شیشه ( تزیینی ) شکل ۲- نمونه پخ انجام شده شکل ۳- میز شیشه ای لبه زنی شده شیشه های دو جداره ( Insulating Glass ): استفاده از شیشه های دو جداره به دلیل حفظ انرژی حرارتی و برودتی و کاهش آلودگی صوتی در پنجره ساختمان بیمارستانها ، کتابخانه ها ، موزه ها و ساختمانهای حاشیه خیابانهای پر تردد کاربرد وسیع دارند.اخیراْ برای ایمنی و آسایش بیشتر پنجره وسایل نقلیه عمومی مانند واگنهای قطار و اتوبوسهای بین شهری نیز به شیشه های دو جداره مجهز شده اند.

میانگین سر و صدا در شهرهای بزرگ در حدود ۶۵ تا ۷۰ دسیبل است این در حالی است شدت صوت مجاز برای بیمارستانها و محیط هایی از این نوع حداکثر ۳۹ دسیبل است .شیشه های دو جداره می توانند شدت صوت را حدود ۵۰ دسیبل کاهش دهند و آن را به مرز ۲۰ تا ۳۰ دسیبل برسانند.

به علاوه شیشه های دو جداره انتقال گرما را به شیوه های گوناگون و با رعایت نمودن اصول مهندسی تا حد زیادی کاهش می دهند.

لایه های هوای خشک که خود عایق طبیعی محسوب می شوند بین دو جداره شیشه محبوس می شود که قابل مقایسه با یک پوشش فایبر گلاس است.

شیشه دست‌ ساز یا شیشه فوتی‌ یکی از صنایع‌ دستی قدیمی ایران است‌ و به‌ فرآورده‌ یی‌‌اطلاق میشود که‌ مراحل‌ اساسی‌ تولید آن با دست‌ انجام گرفته باشد.‌ قدمت‌ این‌ محصول به‌ 2500 تا 3000 سال پیش از میلاد میرسد.‌ شیشه جسمی است‌ شفاف، شکننده و ترکیبی از سیلیکاتهای قلیایی‌ که‌ این‌ اجسام را در‌کوره‌ ذوب‌ می‌نمایند و بوسیله دست‌ یا به‌ کمک قالب‌های مخصوص به‌ آنها شکل میدهند.‌اشیایی‌ که‌ از مناطق مختلف کشور نظ‌یر شوش، ری‌، ساوه‌، و نیشابور از زیر خاک به‌ دست‌‌آمده نشان دهنده ساخت‌ اینگونه‌ ظروف‌ در اکثر نقاط کشور در گذشته های دور میباشد.‌ظروف‌ شیشه یی‌ در اوایل‌ دوره‌ ی اسلامی‌ بیشتر شامل‌ بط‌ری، قوری‌، گلدان و فنجان بوده‌‌است‌ که‌ برای مصارف‌ خانگی بکار می‌رفته.

برخی‌ اشیا باقی‌ مانده متعلق به‌ قرون‌ هشتم و‌نهم میلادی‌ است‌ که‌ بدون‌ تزئین میباشد.

همچنین تعدادی‌ دکمه شیشه یی‌ که‌ طی یکی از‌حفریات ناحیه ی حسنلو بدست‌ آمده متعلق به‌ عهد هخامنشی است‌ که‌ بر وجود و رونق‌‌شیشه گری در آن عصر گواهی‌ میدهد.‌ یکی دیگر از فنون مرتبط با شیشه گری دستی، تراش شیشه بوسیله ی دست‌ یا چرخ است‌ و‌در روی‌ بعضی از ظروف‌ شیشه یی‌ قرن نهم که‌ در سامره و ایران پیدا شده تراشهایی‌ عالی‌‌از صورت‌ انسان وجود دارد.‌ برای مثال اشیا کشف شده توسط‌ هیات اکتشافی‌ موزه‌ ی متروپولیتن در نیشابور را می‌توان ‌نام برد.‌ هم اینک شیشه گری در بخشهایی‌ از کشور رواج دارد و دست‌ اندرکاران آن با کمک وسایل‌ ‌ابتدائی‌ مصنوعاتی‌ مصرفی‌ و هنری تولید می‌کنند.‌ کارگاههای شیشه گری معمولا دارای سقفهای بلند و پنجرههای بلند هستند که‌ باعث‌ خروج‌‌هوای گرم ناشی‌ از کار کردن‌ کوره‌ها میشود و هوای داخل‌ کارگاه را متعادل‌ و قابل‌ تحمل‌نگاه میدارد.

برای استفاده‌ از چند نوع شیشه با رنگ‌های متفاوت‌ در هر کارگاه شیشه گری‌دو یا چند کوره‌ اصلی وجود دارد.

ماده‌ اولیه برای ساخت‌ شیشه بیشتر ضایعات شیشه یی‌ و‌شیشه خرده‌ هایی‌ است‌ که‌ از نقاط مختلف شهرها جمع آوری‌ میگردد و گاهی‌ نیز از سیلیس‌که ماده‌ اصلی شیشه است‌ به‌ عنوان ماده‌ ی اولیه شیشه گری استفاده‌ میشود.‌ درجه‌ حرارت‌ لازم‌ برای ذوب‌ سیلیس 1827 درجه‌ سانتیگراد است‌.

اما در مواردی‌ که‌ مخلوط ‌شیشه و سیلیس مورد استفاده‌ قرار گیرد به‌ منظور پائین آوردن‌ درجه‌ ذوب‌ مواد دیگری‌مانند کربنات، براکس‌، شوره‌، نیترات و مواد قلیائی‌ دیگر به‌ ماده‌ ی اولیه افزوده‌ میشود.‌ یکی از مهمترین‌ عوامل‌ در شیشه گری دستی نحوه ی ساخت‌ رنگهای شیشه است‌.

برای این‌‌منظور از اکسیدهای فلزات که‌ به‌ صورت‌ پودر در بازار وجود دارد استفاده‌ می‌نمایند.‌ مصنوعات شیشه یی‌ به‌ دو گونه‌ فوتی‌ و پرسی‌ تولید میشود.‌ برای تولید شیشه ی فوتی‌ ابتدا مواد اولیه مصرفی‌ که‌ عمدتا خرده‌ شیشه است‌ در داخل‌‌کوره‌ ریخته و حرارت‌ داده‌ میشود تا به‌ صورت‌ مذاب در آید.

این‌ عمل، یعنی تبدیل‌ شیشه‌خرده‌ به‌ شیشه ی مذاب به‌ نسبت درجه‌ ی حرارت‌ کوره‌ بین 36 تا 48 ساعت‌ به‌ طول‌میانجامد و هنگامی‌ که‌ شیشه به‌ صورتی‌ کاملا مذاب در آمد، استاد کار وسیله ای فلزی بنام ‌دم را به‌ داخل‌ شیشه ی مذاب فرو برده‌ و کمی آنرا می‌چرخاند و بعد از اینکه مقدار کمی از ‌شیشه ی مذاب که‌ اصطلاحا بار نامیده میشود از داخل‌ کوره‌ برداشته شد، در لوله‌ می‌دمد‌تا گوی کوچکی که‌ به‌ گوی اول‌ موسوم است‌ به‌ دست‌ آید بعد از سر دو سخت شدن این‌‌گوی مجددا دم‌ را به‌ داخل‌ شیشه ی مذاب فرو برده‌ و شیشه لازم‌ را برای ساخت‌ وسیله ی ‌مورد نظ‌ر بر می‌دارد تهیه ی گوی اول‌ به‌ صنعتگر کمک می‌کند تا مقدار شیشه یی‌ که‌ در‌مرحله ی دوم‌ بر می‌دارد در تمام نقاط دارای قط‌ر مساوی‌ بوده‌ و شیئی که‌ ساخته میشود در‌تمام نقاط قط‌ر یکسان داشته باشد.

اما بدلیل آنکه در این‌ مرحله، غلظت‌ شیشه ی مذاب‌برای فرم پذیری کم‌ است‌ و از سویی‌ حتما می‌بایست دارای قط‌ر مساوی‌ و فرم مناسب‌‌باشد، لوله‌ ی دم‌ روی‌ میله یی‌ که‌ دارای سرد و شاخه‌ است‌ قرار گرفته و صنعتگر ضمن‌چرخاندن مداوم‌ آن به‌ وسیله ی قاشق‌ چوبی‌ به‌ فرم دادن‌ شیشه می‌پردازد و برای‌پیشگیری از چسبیدن شیشه ی مذاب به‌ قاشق‌ هر چند یکبار آن را به‌ وسیله ی آب خیس‌میکنند که‌ به‌ این‌ کار قاشقی کردن‌ بار می‌گویند.

بعد از مرحله ی قاشقی کردن‌ بار، گوی‌در داخل‌ قالب‌ قرار گرفته و عمل دمیدن به‌ وسیله ی دهان و در مواردی‌ به‌ وسیله ی‌کمپرسور انجام می‌شود.‌ شیشه ی پرسی‌ نیز همانند شیشه ی فوتی‌ نیاز به‌ سرد شدن تدریجی دارد و به‌ همین جهت‌میبایست بعد از تکمیل جهت رسیدن گرمایش‌ به‌ درجه‌ ی حرارت‌ هوای معمولی‌ داخل‌‌گرمخانه‌ قرار داده‌ شود.‌ بعد از مرحله ی ساخت‌ نوبت‌ به‌ عملیات تکمیلی می‌رسد و محصول شیشه ای به‌ وسیله ی‌تراش، نقاشی‌ یا مات کردن‌ تزئین می‌گردد.‌ برای مات کردن‌ شیشه می‌بایست از اسیدی که‌ بتواند قسمتی از سط‌ح‌ شیشه را در خود حل‌ ‌کند استفاده‌ شود تنها اسیدی که‌ شیشه در برابر آن مقاومت‌ ندارد اسید فلوریدریک‌ است‌‌اما کار کردن‌ با این‌ اسید بسیار خط‌رناک است‌ و در ضمن مقرون‌ به‌ صرفه‌ نیز نیست.‌بنابراین‌ بجای آن از محلول آمونیوم هیدروژن‌ فلوریدیا مواد مشابه‌ دیگر برای مات کردن‌‌شیشه استفاده‌ میکنند.‌ برای مات کردن‌ شیشه، وسایل‌ شیشه ای را به‌ مدت چند دقیقه در محلول قرار داده‌ و‌سپس خارج‌ می‌نمایند و با آب می‌شویند رنگهایی‌ که‌ معمولا برای نقاشی‌ روی‌ شیشه بکار‌میرود اکسیدهای فلزات مختلف بصورت‌ پودر است‌ که‌ با تربانتین و روغن‌ مخصوصی مخلوط‌ساییده میشود و آنرا به‌ صورت‌ مخلوط غلیظی‌ در می‌آورند و با آن بروی‌ شیشه نقاشی‌‌میکنند سپس به‌ منظور ثابت‌ کردن‌ رنگ‌ اشیا نقاشی‌ شده، آنها را به‌ مدت 2 تا 4 ساعت‌‌در کوره‌ یی‌ با دمای 500 تا 600 درجه‌ ی سانتیگراد قرار می‌دهند، سپس کوره‌ را خاموش و‌بعد از سرد شدن کامل‌ کوره‌، اشیا را از آن خارج‌ می‌نمایند.‌ جهت تراش روی‌ شیشه از سنگ مخصوصی که‌ درجه‌ سختی آن بیش از سختی شیشه است‌‌استفاده‌ می‌نمایند.

برای این‌ منظور از سنگهای دیسک مانندی که‌ با سرعت‌ لازم‌ قادر به‌‌چرخش‌ هستند استفاده‌ به‌ عمل می‌آید.

سرعت‌ چرخهای تراش و دیسک تراشکاری‌ بستگی‌مستقیم به‌ نوع تراش دارد.‌ صنعتگران تراشکار نخست محلهایی‌ را که‌ می‌بایست تراش بخورد مشخص نموده‌ و سپس با‌نگهداشتن ظرف شیشه یی‌ در دست‌ و نزدیک‌ کردن‌ آن به‌ سنگ تراش نقش دلخواه روی‌‌شیشه را حک‌ می‌نمایند و سپس آن قسمتها را صیقل می‌دهند.‌ هم اکنون محصولات شیشه یی‌ دست‌ ساز کشورمان شامل‌ انواع ظروف‌ مصرفی‌ و تزئینی‌است‌ که‌ بخش عمده ی آن توسط‌ کارگاههای شیشه گری تهران تولید و عرضه‌ می‌شود.‌یکی از طرح‌های جذاب و زیبای شیشه‌های تزئینی ، شیشه‌های فیوزینگ می‌باشد .

در شیشه‌های فیوزینگ طرح مورد نظر با برش‌هایی از شیشه و توسط اعمال حرارت به صفحه اصلی شیشه‌ای فیوز می‌گردد (اتصال می‌یابند) .

برای تولید شیشه‌های فیوزینگ تزئینی به کوره ، کفی کوره ، آسترکف و شیشه نیازمندیم .

کوره فیوزینگ مهمترین وسیله لازم برای فیوز شیشه می‌باشد .

این کوره با پوشش‌های سرامیکی سنتی یا با دستاوردهای جدید ساخته می‌شود .

تفاوت بین کوره سرامیکها و کوره فیوزینگ شیشه در محل المنتها است .

کوره فیوزینگ دارای المنتهای الکتریکی می‌باشد که در بالای کوره و در کناره‌ها و کف کوره قرار دارند .

دلیل این امر انتشار یکسان حرارت در تمام سطح شیشه می‌باشد .

کوره‌های گازی نیز می‌توانند برای فیوزینگ استفاده گردند ، اما در اینصورت مشکلات زیادی به وجود خواهد آمد .

انواع کوره‌ها : المنت‌های حرارتی کوره‌های الکتریکی ممکن است در بالای کوره یا اطراف دیواره‌های داخلی کوره باشد .

کوره‌هایی که المنت‌های حرارتی آنها بالای کوره قرار دارند حرارت از بالا ( Top Fired ) نامیده می‌شوند و آنهایی که المنت‌های حرارتی‌شان در کناره‌های کوره کار گذاشته شده است حرارت از کنار ( Side Fired ) نامیده می‌شوند .

مکان و نظم المنت‌های حرارتی توسط چگونگی حرارت دیدن شیشه تعیین می‌گردد .

کوره فیوزینگ شرکت آبگینه از نوع حرارت از بالا می‌باشد که دارای 15 المنت‌ حرارتی در سقف کوره یعنی بر روی درب آن است .

در تولید محصولات فیوزینگ مهمترین عامل شیشه‌های مخصوص فیوزینگ می‌باشند که باید ضریب انبساط حرارتی متناسبی داشته باشند .

از لحاظ فیوزینگ شیشه ، اگر دو شیشه بتوانند با هم فیوز شوند ، هماهنگ هستند .

در این حالت پس از خنک کردن مناسب تا دمای اتاق ، هیچ تنش بیش از اندازه‌ای که منجر به شکست شود ، در قطعه نهایی وجود ندارد .

آزمایشهایی که برای تشخیص هماهنگی شیشه‌ها وجود دارند عبارتند از : 1) کشش ریسمان 2) تنش سنجی 3) آزمایش قطعهبه عنوان مثال آزمایش کشش ریسمان خیلی سریع و بدون استفاده از کوره انجام می‌شود و بر اساس این واقعیت است که اگر رشته‌ای از دو شیشه کشیده شده که شبیه به هم منقبض نمی‌شوند ، به یکدیگر فیوز شوند ، رشته خم خواهد شد .

مراحل عملیات حرارتی برای فیوزینگشش مرحله در سیکل حرارتی فیوزینگ وجود دارد که دو مرحله برای گرمایش و چهار مرحله برای سرمایش بوده و عبارتند از : 1) گرمایش اولیه : مرحله‌ای است که شامل حرارت دادن شیشه از دمای اتاق تا درست بالای دمای نقطه کرنش شیشه می‌باشد .

در شیشه‌های رنگی این دما رنجی از 400 تا c 0 485 می‌باشد .

در طول این مرحله گرمایش در سرعتی درست زیر سرعت دمایی که سبب شکست می‌گردد ، شروع می‌شود .

این سرعت با اندازه ضخیم‌ترین لایه منفرد از شیشه تغییر می‌کند .

هنگامیکه دما به نقطه کرنش برسد مرحله دوم شروع می‌گردد .

2) گرمایش سریع : در این مرحله شیشه فیوز نشده از دمای نقطه کرنش تا دمایی که در آن لایه‌های شیشه منفرد تا حد مطلوب فیوز نشده‌اند ، حرارت داده می‌شود .

این مرحله از سیکل حرارتی در مقایسه با مرحله قبل خیلی سریعتر می‌باشد .

دمای فیوز به فرمول شیشه و ضخامت آن بستگی دارد .

وقتی که فیوز دلخواه بدست آمد ، مرحله بعدی شروع می‌گردد .

3) سرمایش سریع : خنک نمودن شیشه فیوز شده از بالاترین دما که در طول مرحله گرمایش سریع به آن رسیدیم تا دمای آنیلینگ را سرمایش سریع گویند .

برای مقابله با کریستالیزه شدن ، خنک کردن باید با سرعت خنک شدن کوره مطابقت داشته باشد .

هنگامیکه دما به رنج آنیلینگ رسید (تقریباً c 0 540) مرحله چهارم شروع می‌شود .

4) نگهداری در دمای آنیل : در این مرحله ، کوره در یک دمای ثابت (دمای آنیلینگ بهینه) نگهداشته می‌شود .

زمان و دمای نگهداری بستگی به شیشه و ضخامت آن دارد .

هنگامیکه دمای شیشه با دمای تاقچه کوره برابر شد و تنشهای ناشی از نابرابری حرارت دادن یا کار مکانیکی برطرف شد مرحله پنجم آغاز می‌گردد .

5) سرد کردن از دمای آنیل :این دما بین دو دمای نگهداری در آنیل و نقطه کرنش محدود می‌شود .

تنها زمان جلوگیری از پیشرفت تنش دائمی در قطعه نهایی در طول این مرحله می‌باشد .

6) خنک کردن تا رسیدن به دمای اتاق :این مرحله جهت جلوگیری از شکست می‌باشد .

سرعت حداکثر خنک کردن مجاز برای جلوگیری از شکست بستگی به ضخامت دارد ولی عموماً سریع است .

عموماً به کوره‌ها اجازه داده می‌شود تا به طور طبیعی خنک گردند .

زمانها و دماها برای هر نوع شیشه و برای هر ضخامتی متفاوت می‌باشد .از زمان معرفی شیشه فلوت در سال 1959 توسط پیلکینگتون فرآیند فلوت آرام آرام به نحو گسترده‌ای جایگزین فرآیندهای شیشه تخت گردیده است .

امروزه حدود 180 طرح فلوت با ظرفیت تولیدی در حدود 40 میلیون تن در سال وجود دارد .

این مقدار متناظر با حدود 35 % کل تولید شیشه در جهان است .شیشه تخت حاصل از روش فلوت در مقایسه با فرآیندهای تولید قدیمی‌تر شیشه تخت مزایایی دارد که عبارتند از :-فرآیند فلوت قادر است شیشه تخت با کیفیت بالا در محدوده ضخامتی 5/0 تا 25 میلیمتر با عرض نواری بیش از 3 متر تولید نماید .

-فرآیند تولید شیشه فلوت ظرفیت تولید بالایی را بر خلاف فرآیندهای قبلی امکان‌پذیر می‌سازد .

-فرآیند فلوت پیوسته بوده و امکان اتوماسیون را تا میزان زیادی ممکن می‌سازد .

-کیفیت نوری سطح شیشه فلوت با شیشه پلیت سایش خورده پولیش شده قابل مقایسه است .

-با توجه به پیشرفت‌های مداوم و بهبودهای حاصله در 35 سال اخیر فرآیند فلوت بی‌دردسرتر و ایمن‌تر از دیگر فرآیندهای تولید شیشه است .

تاریخچه تولید شیشه شناور :پیوسته کردن فرآیند تولید شیشه تخت که از اوایل قرن بیستم آغاز شد ، مسیر پر فراز و نشیبی را طی کرده است .

در این مسیر سه روش کشش ، نورد و شناور ، تقریباً مراحل آزمایشی خود را همزمان آغاز کردند .

دو روش اول به سرعت ارزش تجاری خود را کسب کردند و در تولید انبوه شیشه تخت به کار رفتند .

اما عدم موفقیت این روشها در تولید شیشه‌های تخت بدون اعوجاج و بدون نوسانات شدید ضخامت و نیز دردسرهای فراوان پرداخت و صقیل شیشه نورد شده سبب شد تا نهایتاً توجه شیشه سازان به مزایای روش شناور جلب شود .

جرقه فکری روش شناور را فردی بنام “ لومباردو ” ایتالیایی زد که در سال 1900 راهی برای تولید صفحات دی الکتریک تخت با استفاده از مایعی مثل موم یا پارافین بر روی مایع جیوه ابداع کرد و آنرا به ثبت رساند .

بلافاصله در سال 1920 میلادی “ ویلیام هیل ” آمریکایی روش جدیدی را برای تولید شیشه تخت بر اساس روش ابداعی لومباردو به ثبت رساند .

در این روش او مذاب شیشه را بر روی سطح مذاب دیگری از فلزات ریخت و سپس با کشیدن مذاب شیشه بر روی سطح فلز حمام مذاب آنرا به صورت ورقه‌ای صاف درآورد .

آزمایشهای اولیه در سال 1920 در کارخانه “ گریگتون ” از شرکت آمریکایی “ Pitsburg Plat Glass ” (PPG) صورت گرفت .

در این کارخانه سعی شد با شناور کردن مذاب شیشه بر روی آنتیموان مذاب ، عمل تخت کردن شیشه صورت گیرد .

ولی آزمایش به دلیل عدم موفقیت در تهیه و ساخت بدنه حوضچه‌ای که بتواند آنتیموان مذاب را نگه دارد متوقف شد .

موفقیت ساخت یک واحد آزمایشی به روش شناور در سال 1950 میلادی نصیب شرکت انگلیسی “ برادران پیلکینگتون ” شد .

در این روش که اولین واحد موفق تجاری آن در سال 1959 میلادی در انگلستان به تولید رسید مذاب شیشه پس از طی مراحل ذوب و حبابزدایی ، با استفاده از همزنهای مکانیکی مخصوص ، همگون و با درجه حرارت 1050 درجه سانتیگراد و از طریق آجر نسوز یکپارچه‌ای به نام آجر لبه (Spout) وارد حمام قلع مذاب می‌گردد .

مقدار مذاب ورودی به حمام با کمک یک دیواره معلق متحرک (Tweel) کنترل می‌شود .

مذاب شیشه در حمام قلع ، با شناور شدن بر روی مذاب قلع و در نتیجه تعادل بین نیروهای کشش سطحی به صورتی کاملاً صاف ، تخت و بدون اعوجاج در می‌آید .

ضخامت نوار شیشه در داخل حمام قلع با اعمال منحنی دمایی خاص و با استفاده از انبرکهای غلتکی مستقر در کناره‌ها و نیز تسمه‌های گرافیتی ، ساخته می‌شود .

شرح کلی فرآیند فلوت :در این روش ، شیشه در یک کوره ذوب در دمای حدود 1550 درجه سانتیگراد بدون داگ‌هاوس ذوب می‌گردد .

از اینرو حرکت دورانی و گردابی نوارهای شیشه رخ نمی‌دهد ، و همین عامل اثر مطلوبی بر خواص نوری شیشه تخت می‌گذارد .

ریزش مذاب شیشه به قسمت فلوت از طریق کانالی رخ میدهد که در آن مقدار ریزش به وسیله یک بلوک آجر عمودی (Tweel) کنترل می‌گردد .

شیشه با دمایی حدود 1050 درجه سانتیگراد از روی یک سنگ لبه از جنس فیوزکست بر روی حمام قلع مذاب می‌ریزد که قلب طرح قسمت شناور است و به صورت فیلمی با ضخامت ثابت گسترده می‌شود .

فیلم مزبور در جهت طولی به صورت نواری با عرض بیش از 3 متر گسترده می‌شود و با کنترل از 1050 به 600 درجه سانتیگراد سرد می‌گردد .

در این دما ، نوار شیشه پیوستگی و سفتی لازم را دارد که بتواند از حمام قلع بیرون آورده شده و به کانال تنش‌زدایی برسد .

در 150 متر طول کوره تنش‌زدایی که سخت شدن شیشه رخ میدهد نوار شیشه با کنترل سرد می‌گردد تا از تنش‌های باقیمانده جلوگیری شود .

پس از کوره تنش‌زدایی نوار شیشه به صورت پیوسته از بازرسی اپتیکی می‌گذرد تا معایب شیشه شناسایی گردد و نهایتاً نوار شیشه بریده می‌شود .

حمام فلوت :حمام فلوت دارای طولی حدود 40-50 متر و عمق تقریبی 6-7 سانتیمتر و عرض متغیر 4-7 متر می‌باشد .

حمام از یک پوسته فلزی که داخل آن با کمک آجرهای شاموتی مخصوص پوشیده شده است ، تشکیل می‌شود .

نیمی از حمام دو جداره و المنتهای گرمایی در داخل جداره تعبیه شده‌اند .

کنترل دما ، فشار ، اتمسفر و بویژه وضعیت نوار مذاب به صورت اتوماتیک و کامپیوتری انجام می‌شود .

در واقع قسمت حمام فلوت (حمام قلع) از وانی “ نسوز و گرافیت ” برای نگهداری قلع مذاب و همچنین یک اتاق در حد امکان بدون نشت گاز تشکیل شده است که برای نگهداری اتمسفر احیا کننده “ 10% گاز هیدروژن و 90% گاز نیتروژن ” بکار میرود تا از اکسیداسیون قلع جلوگیری شود .

در فرآیند فلوت از این واقعیت بهره برده می‌شود که در خصوص دو مایع غیر قابل امتزاج ، مایع با دانسیته کمتر بر روی مایع سنگین‌تر به شکل یک فیلم پخش و گسترده می‌شود .

یک زمینه محدود کاملاً صاف و مستول از مایع سبک‌تر تحت تأثیر وزن مخصوص و انرژی سطحی بوجود می‌آید .

برای تحقق بخشیدن به فرآیند فلوت به دنبال مایعی بودند که بتوان بر روی آن مذاب شیشه را ریخت به نحوی که بتوان سطح کاملاً مستوی و یکنواختی به وجود آورد .

این مایع باید بتواند شرایط ضروری ذیل را برآورده کند :-دانسیته بایستی بیشتر از دانسیته شیشه gr/cm3 5/2 باشد .

-نقطه ذوب بایستی کمتر از 600 درجه سانتیگراد باشد .

-فشار بخار مایع در حدود 1050 درجه سانتیگراد حتی‌المقدور کم باشد .

-مایع نبایستی با مذاب شیشه واکنش شیمیایی بدهد .

Ga ، In اساساً برای استفاده در حمام فلوت بر طبق خواص فیزیکی‌شان مناسب هستند .

قله مایع بدین جهت انتخاب شد که در میان فلزات بالا ارزانترین بود .

این فلز همچنین کمترین واکنش با مذاب شیشه در 1050 درجه سانتیگراد را داشته و کمترین فشار بخار را دارد .

معایب و مشکلات شیشه فلوتیکی از مشکلات این روش این است که لبه دیواره معلق “ Tweel ” در داخل مذاب قرار دارد و این خود سبب پیدایش ناخالصی‌ها و آلودگی مذاب می‌شود که بعدها پس از مدتی تلاش برای حل این مشکل با پوشاندن لبه دیواره معلق از پلاتین ، نهایتاً لبه آنرا از مذاب خارج کردند .

یکی دیگر از مشکلات بسیار اساسی و مهم این روش پیچیدگی تولید شیشه‌های نازک بود .

کارهای اولیه نشان می‌داد که توسعه و پخش مذاب بر روی قلع تا زمانی صورت می‌گیرد که ورقه مذاب به یک ضخامت تعادلی در حدود 6 میلیمتر برسد .

تجربیات اولیه برای تغییر ضخامت شیشه تولیدی با بالا و پایین آوردن سرعت غلتکهای انتهایی انجام شد ، ولی تجربه نشان داد که اگر سرعت غلتک انتهایی را برای کاهش ضخامت شیشه کم کنند ، عرض ورقه شیشه به شدت کم می‌شود .

مثلاً در تغییر ضخامت به این روش از 6 به 4 میلیمتر عرض ورقه از 5/2 متر به 75 سانتیمتر می‌رسید .

لذا از همان ابتدا مشخص بود که برای کنترل ضخامت ، تحول مهمی باید در فرآیند تولید شیشه شناور صورت گیرد .

برای کنترل ضخامت روی ترکیب شیشه نیز کار شد ، ولی نتیجه چندان رضایت بخش نبود .

آزمایشهای انجام شده نشان داد که تغییر ضخامت با تغییر ترکیب که تعادل بین نیروهای کشش سطحی را تغییر میدهد ، قدرت تنظیمی بین 6 تا 7 میلیمتر را بیشتر ندارد .

پس از تلاشهای فراوان ، تغییر منحنی دما در حمام قلع و عملکرد توامان تغییر دما و حرکت انبرهای بالشتکی لبه‌گیر برای کنترل ضخامت بسیار موفقیت‌آمیز بودند .

در این روش مذاب با دمای حدود 1050 درجه سانتیگراد (گرانروی 104 پواز) وارد حمام قلع می‌شود .

دمای حمام بتدریج کاهش یافته و در دمای حدود 700 درجه سانتیگراد غلتکهای زوجی ، لبه‌های طرفین شیشه را در اختیار می‌گیرند .

به این ترتیب عرض شیشه ثابت می‌ماند .

پس از تثبیت عرض و فائق آمدن بر کشش سطحی ، دوباره دمای حمام افزایش می‌یابد و درجه حرارت نوار شیشه به حدود 850 درجه سانتیگراد میرسد .

در این مرحله سرعت غلتکهای انتهایی را افزایش داده و ضخامت را کنترل و تنظیم می‌کنند .

بدین ترتیب امکان تولید شیشه‌های نازکتر از 6 میلیمتر و یا ضخیمتر از آن به روش شناور فراهم می‌شود .

برای تولید شیشه‌های ضخیمتر از ضخامت تعادلی ، حرکت مذاب در حمام قلع توسط موانع یا میله‌های گرافیتی کنترل می‌گردد و مانع از پخش آن در عرض حمام می‌شوند .

در این روش ضخامت ورقه تولیدی به مقدار و سرعت کشش شیشه در حمام بستگی دارد .

برای جلوگیری از تأثیرات منفی موانع گرافیتی بر روی لبه‌های شیشه سعی می‌کنند که طول این موانع در حداقل مورد نیاز باشد .

در سال 1969 میلادی تولید شیشه‌ای به ضخامت 15 میلیمتر با این روش امکان‌پذیر گشت .

سومین مشکل مهم روش فلوت ، معضلات شیمیایی این روش بود .

وجود کمترین ناخالصی در حمام قلع ، بویژه حضور اکسیژن و گوگرد در فضای حمام ، حتی در حد یک در میلیون ، با قلع ترکیب می‌شوند و ترکیباتی چون SnO و SnS بوجود می‌آورند که پس از تبخیر و مهاجرت به نواحی سردتر حمام بر روی ورقه شیشه مذاب شبنم می‌زنند و لکه‌های چسبنده‌ای روی سطح ورقه شیشه به وجود می‌آورند .

علاوه بر آن چون حلالیت اکسید قلع مذاب کم است ، در صورت پیدایش اکسید قلع ، این اکسید به صورت لکه شناوری روی سطح مذاب قلع شناور شده و سطح زیرین شیشه را معیوب می‌کند و به مرور با نفوذ در ساختار مولکولی شیشه ، در آن باقی می‌ماند و هنگام خم شیشه در کوره‌های عملیات حرارتی ، مثلاً در تولید شیشه خودرو ، سبب پیدایش کدری روی سطح شیشه می‌شود .

کاهش این ناخالصیها و کنترل دور گردش آنها در کوره و حمام از موارد مهم موفقیت روش فلوت است .

سیکل آلودگی گوگرد و اکسیژن در حمام قلع :اگر چه همه بررسی‌های ممکن نشان می‌داد که قلع بهترین و مناسب‌ترین فلز بستر برای شناور سازی نوار شیشه است ، اما ویژگی شیمیایی این عنصر میل شدید ترکیبی‌اش با اکسیژن و گوگرد است که در شرایط دمایی بالا تشدید می‌گردد به تدریج در فرآیند تولید شیشه مشکلات خاص خود را ایجاد می‌نماید .

اکسیژن و گوگرد در دو سیکل شیمیایی متفاوت سبب آلودگی سطح شیشه و نیز تخریب المنت‌های گرمایی حمام قلع می‌شود .

سیکل آلودگی گوگرد با تشکیل سولفور قلع (استانو) در مذاب قلع آغاز می‌شود .

این سولفور در محدوده‌ دمایی 1000-1050 درجه سانتیگراد به سرعت بخار شده و از محیط قلع خارج می‌شود .

بخار سولفور استانو ، در چرخه کنوکسیونی اتمسفر حمام قلع به نقاط سردتر مهاجرت کرده و بر روی سطح سقف حمام و المنتهای گرمایی آن کندانسه می‌شود و پس از طی فرآیند ناقص احیا ، سولفور قلع به قلع فلزی و نهایتاً مخلوطی از سولفور قلع و قلع فلزی به شکل لکه‌های ریز و پایدار (با قطره‌های متفاوت از 100 تا 1000 میکرون) بر روی سطح شیشه چکه می‌کند .

وجود ppm 10 سولفور در اتمسفر حمام منجر به تشکیل 100 میلی‌گرم سولفور قلع در هر متر مکعب از فضای حمام در دمای 1000-1050 درجه سانتیگراد می‌گردد .

نقش گوگرد در مقایسه با اکسیژن در مورد تشکیل لکه‌های سطحی بسیار زیادتر است و لازم است که بهای لازم به وجود و حضور این عنصر در حمام قلع داده شود .

برای کنترل سیکل آلودگی گوگرد روش‌های متفاوتی تجربه شده است .

با توجه به اینکه سقف محل تجمع سولفور قلع است اساس روش‌های اولیه تمیز کردن سقف حمام با استفاده از دمش هوا یا گرم کردن ناحیه سقف و تسریع فرآیند احیا چکه در یک محدوده زمانی کوتاه بود که معمولاً در هنگام تمیز کردن سقف شیشه ، تولید غیر قابل استفاده می‌شد .

اکنون روش ریشه‌ای‌تری در این مورد اتخاذ شده است .

در واقع تجربه سالهای گذشته در مورد کنترل کاهش سولفات سدیم که بیشتر در کشورهای اروپایی جهت کاهش آلودگی محیط زیست انجام می‌گرفت ، نشان داد که این کاهش به شدت در تقلیل سیکل گوگرد مؤثر بوده است .

به همین جهت اکنون برای کنترل این چرخه آلودگی از ورود گوگرد به داخل حمام قلع از طریق اتمسفر کوره و یا نوار شیشه حتی‌الامکان با کاهش مصرف عوامل گوگرد دار خودداری می‌شود .

سیکل آلودگی اکسیژن نیز با ترکیب اکسیژن و قلع و تشکیل اکسید قلع (استانو) آغاز می‌گردد .

بخشی از اکسید قلع حاصل تبخیر و بخشی نیز در مذاب قلع حل می‌شود .

بخار SnO در نواحی سردتر روی سطح شیشه کندانسه و موجب تشکیل لکه‌های پایدار بر روی سطح شیشه می‌شود .

اکسید قلع محلول پس از رسیدن به حد اشباع از مذاب قلع خارج و به صورت اکسید استانیک روی سطح مذاب قلع شناور گشته و سطح زیرین نوار شیشه را آلوده و کدر می‌کند .

از همان ابتدای شکل‌گیری این تکنولوژی برای کاستن از مسأله آلودگی اکسیژن ، تنها راه عملی جلوگیری از ورود اکسیژن به داخل حمام تشخیص داده شد و در این رابطه ضمن کنترل اتمسفر حمام با استفاده از هیدروژن و نیتروژن ، روش‌های دقیقتری برای درزبندی و جلوگیری از نفوذ دیفوزیونی اکسیژن به داخل حمام اتخاذ شد وجود حدود 10 درصد هیدروژن در اتمسفر حمام قلع ، در صورت اکسیژن به داخل حمام با جذب آن و تشکیل مولکولهای H2O ، سیکل آلودگی اکسیژن را متوقف می‌سازد .

به هر حال در حال حاضر مسأله آلودگی اکسیژن و گوگرد ، مشکل عمده در تولید شیشه فلوت نمی‌باشد و روش‌های کنترل و محدود کردن آن کاملاً شناخحته شده هستند .

اما آلودگی سطح نوار شیشه به قلع یا اکسید قلع هنوز از مباحث جالب و مورد پیگیری در این صنعت است .

بررسی‌های فعلی نشان داده است که در ترکیب صد انگستروم اول سطح شیشه بیش از 30 درصد اکسید قلع وجود دارد .

در مواردی آلودگی‌های سطحی اگر چه ممکن است ظاهراً محسوس نباشد ولی در مراحل بعدی کار با شیشه ، بویژه در فرآیندهای تکمیلی مثل تولید شیشه نشکن یا خم برای مصارف ساختمانی یا اتومبیل سبب پیدایش کدری در سطح شیشه می‌گردند .

نتیجه‌گیری :ابداع فرآیند شناور (فلوت) برای تولید پیوسته نواری از شیشه تخت با دو سطح موازی ، بدون اعوجاج و بدون نوسانات ضخامت ، گنجینه گرانبهایی از انواع کاوشهای علمی و تکنولوژیکی را برای مهندسان و دانشمندان به همراه داشته است .

اندیشمندان تلاشهای زیادی کرده‌اند تا جنبه‌های مختلف این فرآیند اعجاب‌انگیز را با استفاده از قوانین فیزیک توضیح دهند .

دستیابی به قانونمندیهای حاکم بر تشکیل نوار شیشه در این فرآیند اکنون عرصه‌های جدیدتری را در تکوین و ابداعات نوین این تکنولوژی ایجاد کرده است و توسعه و تکمیل این تکنولوژی در سالهای اخیر سرعت بیشتری یافته و از شکل اولیه خود بسیار فاصله گرفته است .

اکنون نسل جدیدی از واحدهای تولید شیشه فلوت در حال شکل‌گیری است .

ترکیب شیشه :ترکیب نرمال شیشه با مقدار 9/0 % Fe2O3 08/0 %SO3 K2O Fe2O3 MgO CaO Na2O Al2O3 SiO2 0.3 0.3 0.1 3.5 9.2 14.3 0.3 72.0 خلاصه :در قلب صنعت شیشه جهان ، فرآیند فلوت قرار دارد که توسط پیلکینگتون در سال 1959 بوجود آمد که شیشه شفاف ، رنگی و پوششی دار برای ساختمان و شیشه شفاف و رنگی را برای وسایل نقلیه تولید می‌کند .

این فرآیند ، قادر به ساخت شیشه با ضخامت 6 میلیمتر است و حالا قادر به تولید شیشه‌هایی به ضخامت 4/0 میلیمتر و حتی تا 25 میلیمتر است .شیشه مذاب ، در تقریباً دمای 1000 درجه سانتیگراد بطور مداوم از کوره روی حمام باریک قلع مذاب ریخته می‌شود .

شیشه مذاب روی قلع شناور می‌شود ، به صورت یک سطح صاف روی آن پخش می‌شود .

ضخامت شیشه به وسیله سرعتی که نوار شیشه در حال جامد شدن از حمام کشیده می‌شود و کنترل می‌گردد .

سپس آنیل می‌گردد (با سرمایش کنترل شده) و شیشه به عنوان محصولی پولیش شده با حرارت که دارای سطوح واقعاً موازی است درمی‌آید .