شيشه چيست ؟

شيشه ، مايعي مي‌باشد که بسيار سرد شده است و در حرارتي پايين‌تر از نقطه انجماد آن ، در حالت مايع قرار دارد و بطور عمومي ، جسمي است شفاف که نور بخوبي از آن عبور مي‌کند و پشت آن بطور وضوح قابل روئيت مي‌باشد.
شيشه از نظر ساختمان مولکولي در حالت جامد آرايش مولکولي نامنظم دارد. در درجه حرارت‌هاي بالا ، شيشه مثل هر مايع ديگري رفتار مي‌کند. اما با کاهش دما ، گرانروي آن بطور غير عادي افزايش مي‌يابد و باعث مي‌شود مولکول‌ها نتوانند در آرايشي که لازمه کريستال شدن است، قرار گيرند. به اين ترتيب شيشه از نظر ساختمان مولکولي مانند مايعات نامنظم است، ولي اين ساختمان غير منظم ، ديگر متحرک نيست.
شيشه جسمي سخت است که سختي آن در حدود 8 مي‌باشد و همه اجسام بجز الماسه‌ها را خط مي‌اندازد. وزن مخصوص شيشه 2.5 گرم بر سانتيمتر مکعب بوده و بسيار تُرد و شکننده است. شيشه در مقابل تمام مواد شيميايي حتي اسيدهاي قوي و بازها مقاومت کرده و تحت تاثير خورندگي واقع نمي‌شود، به همين علت ظرف آزمايشگاهي را از شيشه مي‌سازند. فقط اسيد فلوئوريدريک (HF) بر آن اثر داشته و شيشه را در خود حل مي‌نمايد.

تاريخچه

مانند بسياري از مواد ديگر ، در مورد اختراع شيشه نيز ترديد بسياري وجود دارد. يکي از قديمي‌ترين استفاده‌هاي موجود در اين ماده ، از "پليني" نقل شده که در طي آن ، گفته مي‌شود که بازرگانان فنيقي ، ضمن پختن غذا در ظرفي که برحسب اتفاق روي توده‌اي از لزونا در ساحل دريا قرار گرفته بود، به وجود اين ماده پي بردند. يکي شدن ماسه و قليا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهاي بعدي در راه تقليد اين عمل شد.
مصري‌ها در هزاره ششم پيش از ميلاد ، جواهرات بدلي شيشه‌اي مي‌ساختند. در سال 290 ميلادي ، شيشه پنجره ساخته شد. در طي قرون وسطي ، ونيز به مرکز انحصاري صنعت شيشه بدل شده بود. در سال 1688 شيشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گرديد. در سال 1608 ميلادي ، در ايالات متحده ، در "جيمزتاون" در ويرجينيا ، صنعت شيشه پايه‌گذاري شد. در سال 1914، فرايند فورکالت در بلژيک براي کشش مداوم ورق شيشه بوجود آمد.
صنعت شيشه‌سازي ، در ايران سابقه بسيار طولاني دارد که به حدود پيش از 2000 قبل از ميلاد مي‌رسد. کشف يک ظرف شيشه‌اي زرد رنگ صدفي با زينتي شبيه به خطوط شکسته موج‌دار که در يکي از قبرستانهاي لرستان پيدا شده ، يک گردن‌بند شيشه‌اي حاوي دانه‌هاي آبي رنگ متعلق به 2250 سال پيش از ميلاد ، در ناحيه شمال غربي ايران و قطعات شيشه‌اي مايل به سبز که در کاوشهاي باستان شناسي لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاريخي صنعت شيشه‌سازي در ايران است.
قديمي‌ترين شيشه در ايران متعلق به هزاره دوم پيش از ميلاد است. نمونه‌هايي از هزاره دوم تا مقارن ميلاد مسيح شامل عطردان‌ها، النگوها، تنديس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌هاي متعدد به‌دست آمده‌است. در حفاري‌هاي چغازنبيل مربوط به دوره پيش از تاريخ، بطري‌هايي شيشه‌اي يافت شده‌است، که نشان از وفور شيشه در ايلام کهن دارد.
از تمدن مارليک مهره‌هاي شيشه‌اي که عمر آنها به 3400 سال پيش مي‌رسد، پيدا شده‌است. همچنين ظروف شيشه‌اي مايل به شيري در کاوش‌هاي لرستان به‌دست آمده‌است. از زمان هخامنشيان آثار شيشه‌اي چنداني در دست نيست. در آن دوره مهره‌هاي شيشه‌اي ايران در سراسر جهان قديم معروف بوده که ظاهراً به رنگ سياه و سفيد بوده‌است.
هنرمندان ساساني در تراش دادن شيشه مهارت مخصوصي داشته‌اند. شيشه? ساساني در چين ارج بسيار داشته و به‌ويژه شيشه لاجوردي را گرانبها مي‌شمردند. جام‌هاي پايه‌دار با نقش حلقه‌هاي برجسته از دوره اشکانيان و ساسانيان به‌جاي مانده‌است.
ظروف شيشه‌اي دوره? اسلامي تحت تأثير طرح‌هاي قبل از اسلام است. در دوره? سلجوقي و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌هاي بسيار زيباي شيشه‌اي از کوره‌هاي شيشه‌گري گرگان بيرون مي‌آمد که به نازکي کاغذ و گاه مينايي و گاه تراشيده و کنده‌کاري شده‌است. روزگار سلجوقي اوج صنعت شيشه‌گري در ايران محسوب مي‌شود. فرآورده‌هاي شيشه‌اي اين دوران بيشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌هاي بسيار ظريف، جام‌ها و گلدان‌هايي با فرم‌ها و اندازه‌هاي متنوع و اشياء تزئيني کوچک به‌شکل حيوانات و ... است. در دوره? مغول رونق شيشه‌سازي از ميان رفت و در عوض در اين عهد سفالگري و کاشي‌کاري رونق يافت.
در دوره? تيمور رواج شيشه‌گري قابل توجه‌است. شيشه‌گراني از مصر و سوريه به ايران آمدند و مشابه شيشه‌هاي ايراني به مصر و سوريه رفت. در اين دوره دو شهر سمرقند و شيراز از مراکز عمده شيشه‌سازي در ايران بودند. از اين زمان به بعد اين هنر روي به انحطاط نهاد تا زمان شاه‌عباس که با ساختن چراغ‌هاي مساجد و بطري‌ها اين هنر دوباره زنده شد. شاه‌عباس شيشه‌گران ونيزي را براي احياي اين صنعت به ايران آورد. در نتيجه شيشه‌گري در دوره صفوي رونق دوباره يافت. گاه شيشه‌ را با دميدن به درون قالب مي‌ساختند و گاه شيشه را مي‌تراشيدند تا به‌شکل جواهر در آيد و يا نقوشي روي آن مي‌کندند. و گاهي نيز شيشه را با نقوش درخشان، مينايي و طلايي مي‌کردند. در اين دوره کارگاه‌هاي شيشه‌سازي در شهرهاي مختلف ايران از جمله اصفهان، شيراز و کاشان داير شد.
در فاصله? بين سلطنت سلسله صفويه و قاجاريه هنر و صنعت شيشه‌گري در ايران از لحاظ سير تکاملي پيشرفتي نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاريه و بعد از آن به‌تدريج ضعيف‌تر شده‌است. با ورود شيشه به قيمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ايران، کم‌کم اين صنعت رو به انحطاط نهاد.

روش‌هاي توليد شيشه

سرد کردن از حالت بخار (PVD)
رسوب شيميايي فاز بخار (CVD)
هيدروليز شعله‌اي
سل-ژل

ترکيبات سازنده شيشه
اجزاي اصلي تشکيل دهنده شيشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصري را مي‌توان يافت که از آن شيشه بدست نيايد، ولي سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سيليس ، مواد اصلي تشکيل دهنده شيشه مي‌باشند. مواد شيشه ساز مورد تاييد موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران عبارتند از سيليس (SiO2) ، دي‌اکسيد بور (B2O3) ، پنتا اکسيد فسفر (P2O5) که از هر کدام بتنهايي مي‌توان شيشه تهيه نمود.

گدازآورها

کربنات سديم (Na2CO3) ، کربنات پتاسيم (K2CO3) و خرده شيشه ، سيليکات سديم و پتاسيم (Na2SiO3 , K2SiO3) که حاصل ترکيب سيليس با گدازآورها مي‌باشند، در آب حل مي‌شوند و از شفافيت شيشه به تدريج کم مي‌کنند. به همين علت است که اغلب شيشه‌هاي مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر مي‌شوند و نور از آنها بخوبي عبور نمي‌نمايد.

تثبيت کننده‌ها

براي آنکه مقاومت شيشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنيم، بايد اکسيدهاي دو ظرفيتي باريم ، سرب ، کلسيم ، منيزيم و روي به مخلوط اضافه کنيم که به اين عناصر ، ثابت کننده مي‌گويند.

تصفيه کننده‌ها

موجب کاستن حباب هواي موجود در شيشه مي‌شوند و بر دو نوعند:
1. فيزيکي: سولفات سديم (Na2SO4) ، کلرات سديم (NaClO3). با ايجاد حباب‌هاي بزرگ حباب‌هاي کوچک را جذب و از شيشه مذاب خارج مي‌کنند.
2. شيميايي: املاح آرسنيک و آنتيموان ترکيباتي ايجاد مي‌کنند که حباب‌هاي کوچک داخل شيشه را از بين مي‌برند.
تا اينجا به موادي اشاره کرديم که عدم وجودشان ، در مواد اوليه باعث از بين رفتن مرغوبيت کالا مي‌شد. حال به چند ماده ديگر که به نوعي در توليد شيشه سهيم هستند، اشاره مي‌کنيم.

افزودنيها

1. استفاده از بوراکس به جاي اکسيد و کربنات سديم (گدازآور) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزيه مي‌شود و در واقع بجاي هر دو ماده عمل مي‌کند.
2. استفاده از نيترات سديم NaNo3براي از بين بردن رنگ سبز شيشه (ناشي از اکسيد آهن که همراه مواد ديگر وارد کوره مي‌شود).
3. استفاده از اکسيد منگنز که باعث مقاومت بيشتر در مقابل عوامل جوي و شفاف‌تر شدن شيشه مي‌شود.
4. استفاده از اکسيد سرب PH3O4 , PbO به جاي CaO براي ساختن شيشه‌هاي مرغوب بلور و کريستال که باعث درخشندگي شيشه مي‌شوند.
5. براي ساختن کريستال مرغوب از اکسيد نقره استفاده مي‌کنند.
6. استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شيميايي مي‌شود.
7. براي اينکه شيشه در برابر اسيد فلوئوريدريک هم مقاوم باشد، ترکيباتي از فسفات به آن مي‌افزايند.
8. استفاده از خرده شيشه که به ذوب مواد سرعت بيشتري مي‌دهد.
9. استفاده از اکسيد فلزات براي تهيه شيشه‌هاي رنگي.
10. اکسيد سزيم براي جذب اشعه زير قرمز و اکسيد بر براي ازدياد مقاومت حرارتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
دو نمونه از عناصر تشکيل دهنده که عموميت بيشتري دارند، در زير ذکر مي‌گردد.
• ترکيبات(1): اکسيد سيليسيم (SiO2) در حدود 74 تا 80 درصد و بقيه شامل پراکسيد سديم (NaO2) تا 15 درصد و اکسيد کلسيم 7 تا 12 درصد اکسيد منيزيم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر ديگر مانند Fe2O3 - MnO - Al2O3 - TiP2 - SiO3.
• ترکيبات (2): اکسيد سيليسيم (SiO2) در حدود 73 درصد ، اکسيد سديم 15 درصد ، اکسيد کلسيم 5.55 درصد ، اکسيد منيزيم 3.6 درصد ، اکسيد آلومينيوم 1.5 درصد ، اکسيد بور (B2O3) و اکسيد پتاسيم( K2O) هر کدام 0.4 درصد ، اکسيد آهن (Fe2O3) و اکسيد سيليسيم 6 ظرفيتي SiO3 هر کدام 0.3 درصد.
علاوه بر مواد فوق هميشه مقداري خرده شيشه نيز با اين مواد وارد کوره مي‌گردد.

انواع شيشه و کاربرد آنها

شيشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در ساخت لوازم تزييني مانند گل ، تابلو و غيره در ساختن ظروف آزمايشگاهي و يا ظروف آشپزخانه مانند ليوان ، بطري و غيره و بالاخره در ساختن شيشه‌هاي مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه مي‌گردد و مصارف مختلفي دارد که عمده ترين کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهاي ساختماني است که به شکلهاي مختلف اعم از شيشه‌هاي شفاف ، نيمه شفاف و رنگي ، جاذب حرارت ، ايمني ، دوجداره ، سکوريت و... وجود دارد.
همچنين در آينه سازي ، صنايع نشکن ، صنايع يخچال سازي ، ميزهاي شيشه‌اي ، انواع شيشه روميزي و تيغه کاري ساختمان کاربرد دارد.

شيشه هاي ايمني (Safety Glass )

شيشه هاي ايمني به سختي مي شکنند و در مقابل نيروهاي ناشي از ضربه ، انفجار ، باد و زلزله مقاومت نموده و يا در صورت شکستن به تکه هاي کوچکي تبديل مي شود که برندگي شيشه عادي را ندارند و خسارت جاني و مالي حادثه را به حداقل مي رسانند.اين شيشه ها پس از فرايند سخت سازي 5 الي 6 برابر نسبت به شيشه هاي معمولي مقاومتر مي شوند.ايجاد تغييرات بعدي روي شيشه هاي ايمني دشوار و در اکثر مواقع غير ممکن است ، لذا در تهيه نقشه مورد نياز بايستي دقت کافي به عمل آيد.
در ضمن حين انجام پروسه سخت سازي اين قابليت وجود دارد تا محصول به شکل خم استوانه اي نيز باشد ، که البته در اين زمينه محدوديتهايي جهت ضخامت و r وجود دارد.
شيشه هاي درهاي ورودي مغازه ها از اين نوع است.

شيشه هاي چند لايه ( Laminated Glass )

امروزه در مواردي مانند سقفها ، نماهاي شيشه اي ، شيشه هاي خودروهاي حفاظت شخصيت ها ، شيشه هاي ضد گلوله ، ضد انفجار ، ضد عبور و اغتشاش ، سرقت و ... که امکان آسيب ناشي از شکست شيشه وجود داشته باشد ، از شيشه هاي چند لايه استفاده مي شود.
اين نوع شيشه عموماْ از دو يا چند لايه شيشه و يک يا چند لايه PVB (طلق ) تشکيل مي شوند. شيشه هاي چند لايه در اثر ضربه هاي شديد به هيچ وجه نمي ريزند و چسبيده به طلق باقي مي مانند. همچنين به خاطر ايمني بالا ، کاهش قابل توجه سر و صدا و جلوگيري از عبور حدود 99? از اشعه مضر فرابنفش ( UV ) نور خورشيد و نيز امکان توليد محصولاتي با رنگهاي متنوع باعث استفاده روز افزون شيشه هاي چند لايه گرديده است.

شيشه هاي چاپدار و رفلکتيو (Printed Screen - Reflective Glass )

شيشه هاي چاپدار که در انواع سخت سازي شده و معمولي ارائه مي گردند شامل طرح هاي مختلف از جمله به شکل سنگهاي گرانيتي توليد مي شوند و براي نماي ساختمانها ، پارتيشنها ، نماي داخلي ساختمانها ، نورگيرها ، شيشه هاي لوازم خانگي مانند (اجاق گازي ، بخاري و ... ) و دربهاي ورودي شيشه اي استفاده مي شوند.
شيشه هاي رفلکس که در رنگهاي متنوعي ارائه مي شوند به منظور زيبا سازي ساختمانها به کار مي روند.به علاوه اين نوع شيشه ها اشعه هاي خورشيد را به نحو قابل ملاحظه اي منعکس نموده و مانع از ورود آن به داخل ساختمان مي شود. از اين رو براي ساختمانهايي که بيشتر در معرض اشعه هاي زيان آور خورشيد قرار دارند مناسب است.

شيشه هاي ضد ضربه . ضد عبور . ضد اغتشاش . ضد گلوله . ضد انفجار

اين نوع شيشه ها ،همان شيشه هاي چند لايه هستند که مطابق با نياز خاص و بر پايه محاسبات مهندسي طراحي و توليد مي شوند.بسته به نياز اين نوع شيشه ها را مي توان در ابعاد ، رنگها و اشکال متنوع (خم - تخت ) و ... توليد کرد. کاربرد آنها در ساختمانهاي تجاري ، اداري بانکها ، ساختمانهاي مسکوني ، فرودگاهها ، ويترين طلافروشي ها ، فروشگاههاي بزرگ و به طور کلي اماکني که نيازمند امنيت و حفاظت در برابر سرقت مسلحانه ، اغتشاش ، انفجار ، زلزله و ... مي باشد.

شيشه - اسپايدر

در برخي نماهاي ساختمان نماهاي شيشه اي استفاده مي شود به نحويکه در نماي ساختمان هيچ فريمي مشخص نمي باشد. در اينگونه موارد با توجه به طرح مورد نياز و وزن شيشه و ارتفاع و ... از اسپايدرهاي مخصوص استفاده مي شود. بدين وسيله نماهاي يک دست شيشه اي بسيار زيبا ايجاد مي شود.

شيشه هاي خودرويي

انواع شيشه هاي خم / تخت / لمينت و شيشه هاي گرم شونده خاص خودرويي مطابق استانداردهاي مربوطه جزء توانمنديهاي توليد مي باشند.
شيشه هاي گرم شونده خودرويي در شيشه هاي جلو و يا عقب خودرو به منظور جلوگيري از يخ زدن و يا مه زدايي کاربرد دارند.

شيشه هاي خم ( Bend Glass )

شيشه هاي خم بيشتر به منظور تحقق ايده هاي مهندسين معمار و طراحان نماي ساختمانها توليد مي گردد و باعث افزايش فضا ، زيبايي ، جذابيت و نيز مقاومت بيشتر مي شوند.ايجاد تنوع در فضا ،استفاده از فضاي بدون استفاده و ايجاد هارموني وهماهنگي در ديد از ويژگي هاي منحصر به فرد اين نوع شيشه ها مي باشد.

شيشه رنگي

به دو طريق مي‌توان شيشه رنگي بدست آورد.
1. با افزودن و کم کردن بعضي مواد شيميايي در مصالح اوليه تهيه شيشه. براي نمونه اکسيدهاي مسي به شيشه رنگهاي مختلف قرمز مي‌دهد و رنگ آبي پر رنگ بوسيله اکسيد کبالت بدست مي‌آيد. رنگ زرد با افزودن مقداري اکسيد اورانيوم و کادميوم حاصل مي گردد.
2. شيشه سفيد را در شيشه مذاب رنگي فرو مي‌کنند تا دو روي آن رنگي شود. شيشه‌هاي رنگي در ويترين مغازه‌ها ، نمايشگاهها ، آزمايشگاهها و ساختمانهاي صنعتي بکار مي‌روند.

شيشه ضد آتش (پيرکس)

همراه مواد اوليه اين شيشه‌ها در مقابل حرارت ، مقاومت زيادي دارند، مقدار زيادي اکسيد بوريک بکار مي‌رود و سيليس آنها از انواع شيشه‌هاي معمولي بيشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمايشگاه و آشپزخانه و يا در جلوي بخاري‌هاي ديواري و اجاقها استفاده مي‌نمايد.

شيشه مسطح

اين نوع شيشه را با اضافه نمودن توري فلزي در ميان شيشه مي‌سازند و بيشتر براي درهاي ورودي ، کارگاهها ، موتورخانه‌ها ، آسانسورها و هر جايي که خطر شکستن و فروريختن شيشه وجود دارد، استفاده مي‌نمايند.

شيشه دوجداره (مضاعف)

اين نوع شيشه‌ها ، از دو لايه ساده و گاهي رنگي که به موازات يکديگر قرار گرفته‌اند و لبه‌ها يا درزهاي آنها هوابندي شده است و فضاي بين آنها با مواد خشک کننده‌اي مانند سيليکاژل ، پُر و يا در بعضي از موارد بين دو لايه ، خلاء ايجاد مي‌شود. اين نوع شيشه که عايق گرما ، سرما و صداست، در بسياري از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل‌ها و بيمارستانها بکار مي‌رود.

شيشه سکوريت

در اين حالت ، شيشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتي‌گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهاني و تحت شرايط خاص و کنترل شده‌اي سرد مي‌شود. اين عمل باعث افزايش مقاومت شيشه (حدود 3 الي 5 برابر) در مقابل ضربه و نيز شوکهاي حرارتي مي‌گردد. اين شيشه‌ها در صورت شکستن ، به ذرات ريز و مکعب شکل تقسيم مي‌شوند که آسيب رسان نيستند. از اين نوع شيشه در ويترين فروشگاهها ، درهاي شيشه‌اي و پنجره‌هاي جانبي اتومبيلها استفاده مي‌گردد.

شيشه نشکن

اين نوع شيشه‌ها شامل دو يا چند لايه شيشه‌اند که بوسيله ورقه‌هايي از نايلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل مي‌شوند. همچنين بعضي از انواع شيشه‌هاي طلق‌دار به عنوان عايق صوتي ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافيت و شيشه ايمني بکار برده مي‌شوند. وقتي که اين شيشه‌ها مي‌شکنند، خاصيت کشساني نايلون مانع از پخش و پراکندگي ذرات شيشه مي‌گردد.
از جمله کاربردهاي اين نوع شيشه‌ها در خودروها و ويترين مغازه‌هايي که اشياء گرانقيمت مي‌فروشند استفاده مي‌گردد. ممکن است شيشه نشکن را از جنس شيشه سکوريت بسازند.

شيشه ضد گلوله

از چند لايه شيشه سکوريت و يا نشکن ، شيشه ضد گلوله مي‌سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شيشه ، از نيروي آن کاسته و در ميان شيشه متوقف مي‌گردد.

شيشه انعکاسي (بازتابنده)

در اين نوع شيشه‌ها ، يک سطح شيشه با يک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز يا اکسيد فلزي داراي اين خاصيت پوشانده مي‌شود. اين نوع شيشه‌ها ، نور خورشيد را منعکس مي‌کنند و در کاهش حرارت و درخشندگي نور موثر هستند. اگر در روشنايي روز از بيرون به شيشه انعکاسي نگاه کنيم مشاهده مي‌کينم که تصاوير اطراف را مانند آينه باز مي‌تاباند و اگر از داخل به بيرون نگاه کنيم، شيشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پديده مذکور برعکس است. يعني شيشه از خارج شفاف و از داخل مانند آينه است.
اين شيشه با منعکس نور خورشيد ، حرارت ناشي از تابش نور خورشيد را بطور قابل ملاحظه‌اي کاهش مي‌دهد و در نتيجه ، باعث صرفه جويي در هزينه‌هاي احداث ، راه اندازي و نگهداري سيستمهاي تهويه و تبديل مي‌شود.

ساير محصولات

• شيشه هاي گرم شونده الکتريکي ( Electrically Heated Glass )
• شيشه هاي ضد امواج الکترومغناطيسي ( EMI Glass )
• شيشه هاي با قابليت عدم تجمع بارهاي الکتريکي ( Anti - Static Glass )
• شيشه هاي با خاصيت باز تابش امواج( IR ( Low - E Glass جهت استفاده در مناطق سردسير
• آيينه هاي EC با کيفيت بالا در اتومبيل که باعث کاهش درخشندگي ، روشنايي زننده و تابش خيره کننده نور ماشين عقبي مي شود.
• شيشه هاي هوشمند (Smart Glass ) با قابليت کنترل نور و گرما
• شيشه هاي ترابري خاص
• شيشه هاي ضد آتش
• شيشه هاي خود تميز کن
• شيشه هاي تزييني LED دار

مصارف و جنبه‌هاي اقتصادي

مصارف و کاربردهاي شيشه بسيار متعدد است. در مجموع شيشه سازي در ايالات متحده ، سالانه يک صنعت 7 ميليارد دلاري را تشکيل مي‌دهد و در آن ميان ، شيشه خودرو ، سالانه نيمي از مقدار توليد شيشه تخت را به خود اختصاص مي‌دهد. در معماري ، گرايش بيشتري به استفاده از شيشه در ساختمانهاي تجاري و بويژه مصرف شيشه‌هاي رنگي ، پديد آمده است.

ترکيب شيشه

شيشه ، محصولي کاملا «شيشه‌اي شده» يا دست کم فراورده‌اي است که مقدار مواد معلق غيرشيشه‌اي موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جديد شيشه که طي 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پيش ، 90 درصد تمام شيشه‌هاي جهان از آهک ، سيليس و کربنات سديم تشکيل يافته‌اند. اما نبايد چنين استنتاج کرد که در طي اين مدت ، هيچ تحول مهمي در ترکيب شيشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغييرات جزئي در اجزاي اصلي ترکيب و تغييرات مهم در اجزاي فرعي ترکيب ، پديد آمده است.
اجزاي اصلي عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سديم. هر ماده خام ديگر ، جزء فرعي تلقي مي‌شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتايج مهمي بدست آيد. مهمترين عامل در ساخت شيشه ، گرانروي اکسيدهاي مذاب و ارتباط ميان اين گرانروي و ترکيب شيشه است.

تقسيم بندي شيشه‌هاي تجارتي
سيليس گداخته

سيليس گداخته يا سيليس شيشه‌اي به روش تفکافت تتراکلريد سيليسيم در دماي بالا يا بوسيله گدازش کوارتز يا ماسه خالص ساخته مي‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شيشه کوارتزي مي‌خوانند. اين ماده ، انبساط کم و نقطه نرمي بالايي دارد که به مقاومت گرمايي زياد آن کمک مي‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمايي بالاتر از ديگر شيشه‌ها فراهم مي‌آورد. اين شيشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبي از خود عبور مي‌دهد.

سيليکاتهاي قليايي

سيليکاتهاي قليايي تنها شيشه‌هاي دو جزئي هستند که از اهميت تجارتي برخوردارند. ماسه و کربنات سديم را بسادگي با هم ذوب مي‌کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکيب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سيليکاتهاي سديم مي‌خوانند. سيليکات محلول کربنات سديم که به نام شيشه آبي (انحلال پذير در آب) نيز خوانده مي‌شود، بطور گسترده‌اي در ساخت جعبه‌هايي با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار مي‌رود.
مصرف ديگر آن در ايجاد حالت ضد آتش است. انواع قليايي‌تر آن به عنوان شوينده‌هاي لباسشويي و مواد کمکي صابونها بکار مي‌رود.

شيشه آهک سوددار

اين نوع شيشه %95 کل شيشه توليد شده را تشکيل مي‌دهد و از آن ، براي ساخت تمام انواع بطري‌ها ، شيشه تخت ، پنجره خودروها و ساير پنجره‌ها ، ليوان و ظروف غذاخوري استفاده مي‌شود. در کيفيت فيزيکي تمام انواع شيشه‌هاي تخت ، نظير همواري و نداشتن موج و پيچ ، بهبود کلي حاصل شده، اما ترکيب شيميايي تغيير زيادي نکرده است. اصولا ترکيب شيميايي در گستره زير قرار مي‌گيرد:
SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.
فراورده‌هايي که اين نسبتها را دارند، در دماهاي نسبتا پايين‌تري ذوب مي‌شوند. در توليد شيشه بطري ، بخش عمده پيشرفت از نوع مکانيکي است. در هر حال ، تجارت نوشابه‌ها ، سبب ايجاد گرايشي در بين شيشه سازان براي توليد ظروف شيشه‌اي با آلومين و آهک زياد و قليائيت کم شده است. اين نوع شيشه با دشواري بيشتري ذوب مي‌شود، اما در برابر مواد شيميايي مقاومتر است.
رنگ شيشه بطري‌ها بدليل انتخاب بهتر و تخليص مواد خام و استفاده از سلنيم به عنوان زنگ‌زدا بسيار بهتر از قبل است.

شيشه سربي

با جانشين شدن اکسيد سرب به جاي اکسيد کلسيم در شيشه مذاب ، شيشه سربي بدست مي‌آيد. اين شيشه‌ها بدليل برخورداري از ضريب شکست بالا و پراکندگي نور زياد ، در کارهاي نوري از اهميت بسزايي برخوردارند. تاکنون ميزان سرب موجود در شيشه را به %92 نيز رسانده‌اند.
درخشندگي يک بلور تراش داده شده خوب بدليل مقدار زياد سرب در ترکيب آن است. مقدار زيادي از اين شيشه براي ساخت حباب لامپهاي برق ، لامپهاي نئون و راديوترونها بدليل مقاومت الکتريکي بالاي آنها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين شيشه براي ايجاد حفاظ در برابر پرتوهاي اتمي نيز مفيد است.

شيشه بوروسيليکاتي

شيشه بوروسيليکاتي ، معمولا حاوي حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سيليس و کمتر از 10 درصد Na2O است. اين نوع شيشه داراي ضريب انبساط کم ، مقاومت فوق‌العاده زياد در برابر ضربه ، پايداري عالي در برابر مواد شيميايي و مقاومت الکتريکي بالاست.
ظروف آزمايشگاهي ساخته شده از اين شيشه ، تحت نام تجارتي پيرکس فروخته مي‌شود. با اين حال ، در سالهاي اخير نام پيرکس براي اجناس شيشه‌اي بسياري که ترکيب شيميايي ديگري دارند (مانند شيشه آلومين _ سيليکات در ظروف شيشه‌اي مناسب براي پخت و پز) نيز بکار مي‌رود. مصارف ديگر شيشه‌هاي بوروسيليکاتي علاوه بر ظروف آزمايشگاهي عبارت است از واشرها و عايقهاي فشار قوي ، خطوط لوله و عدسي تلسکوپها.

شيشه‌هاي ويژه

شيشه‌هاي رنگي و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ايمني ، شيشه اپتيکي ، شيشه فوتوکروميکي و سراميکهاي شيشه‌اي ، همه شيشه‌هاي ويژه هستند. ترکيب تمامي اين شيشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهايي موردنظر تغيير مي‌کند.

الياف شيشه‌اي

الياف شيشه‌اي از ترکيبات ويژه‌اي که در برابر شرايط جوي مقاوم هستند، ساخته مي‌شوند. سطح بسيار زياد اين الياف سبب مي‌شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسيب پذير باشند. مقدار سيليس (حدود %55) و قليايي موجود در اين شيشه پايين است.

فرآورده‌هاي مختلف شيشه‌اي

در حال حاضر ، صنايع شيشه‌سازي عمدتا در پنج شاخه اصلي مصرف در ايران فعاليت دارند:
• ساختمان سازي
• صنايع غذايي
• تهيه لوازم خانگي
• صنايع خودرو سازي
• صنايع دارو سازي و آزمايشگاه

انواع مهم فراورده‌ههاي شيشه‌اي
شيشه جام

اين نوع شيشه ، براي مصرف در پنجره ، قاب عکس و غيره تهيه مي‌شود و داراي سطح کاملا صاف است. در مرحله توليد با عبور خمير شيشه بين دو غلطک صاف افقي ، عمودي و يا عبور از روي قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدايت مي‌شود.

انواع بطري

براي تهيه بطري ، خمير شيشه را از بالاي ماشين قالب‌زني توسط قيچي مخصوص به صورت لقمه‌هايي در آورده ، به قسمت قالب‌زني وارد مي‌کنند و از پايين ، هوا در آن مي‌دمند تا شکل مطلوب به خود بگيرد. براي تهيه انواع ليوان ، استکان ، لوله چراغ نفتي و فانوس ، مانند تهيه بطري عمل مي‌شود، ولي بجاي دميدن هوا ، از قالب ويژه استفاده مي‌شود.

شيشه‌هاي ايمني بدون تلق

اين نوع شيشه‌ها براي ويترينها و شيشه‌هاي عقب و کناري خودرو تهيه مي‌شوند. پس از مراحل برش و شکل‌دهي ، در پرسهاي مخصوص ، آنها را در کوره الکتريکي تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهاني سرد مي‌کنند تا بر اثر تبلور جزئي ، بر مقاومت آنها افزوده مي‌شود.

شيشه ضد گلوله

اين نوع شيشه شامل چهار لايه 6 ميلي‌متري و دو لايه تلق ضخيم است. در هر مورد ، ابتدا از طريق وصل کردن به خلاء ، هواي بين لايه‌‌ها را خارج کرده ، ضخامت شيشه و تلق را به هم مي‌جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دماي °120C ، به مدت سه ساعت نگه مي‌دارند تا لايه‌ها کاملا به همديگر بچسبند.

الياف شيشه‌اي

اين نوع الياف ، با عبور خمير شيشه از منافذ باريک يک قسمت غربال مانند ، تهيه مي‌شوند. از اين نوع الياف ، در تهيه پارچه ، پتو و لحاف و عايق‌بندي دستگاه‌هاي حرارتي و برودتي و عايق الکتريکي ، صحافي و غيره استفاده مي‌شود.

شيشه‌هاي مخصوص
شيشه‌ها نشکن

اين نوع شيشه‌ها داراي ضريب انبساط بسيار کم‌اند و در مقابل تغيير ناگهاني دما يا ضربه ، مقاومت زيادي دارند. از اين رو ، از آنها براي تهيه ظروف و وسايل آزمايشگاهي و اخيرا ظروف آشپزخانه استفاده مي‌شود.
براي تهيه اين نوع شيشه‌ها ، به جاي Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده مي‌کنند که به نام شيشه‌هاي پيرکس ، ينا و کيماکس شهرت دارند.

شيشه‌هاي بلور

اين نوع شيشه‌ها بسيار ظريف و مشابه به کريستال‌اند. اما سنگين و صدا دهندگي کريستال را ندارند و خاصيت شکست نور در آنها کمتر است. داراي 75 درصد سيليس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.

شيشه‌هاي سرب‌دار

اين نوع شيشه‌ها از شيشه‌هاي معمولي شفافتر و سنگي‌ترند و ضريب شکست بالاتري دارند و داراي سه نوع‌اند:
• کريستال:
که بسيار شفاف ، سنگين ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود مي‌شکند و طيف رنگي مي‌دهد. از اين رو ، در تهيه گلدان ، لوستر و … بکار مي‌رود. داراي 53 درصد سيليس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
• اشتراس:
که سنگ نو نيز ناميده مي‌شود و از آن ،‌ جواهرات مصنوعي درست مي‌کنند. داراي 40 درصد سيليس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
• فلينت:
که در تهيه عدسي دوربينهاي عکاسي و اسباب دقيق فيزيکي بکار مي‌رود. داراي 20 تا 54 درصد سيليس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.

شيشه ضد پرتوها

اين نوع شيشه ، شامل يک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهي پرتوهاي ايکس و پرتوهاي راديواکتيو را جذب کرده ، جلوي اثرات زيان‌بار آنها را مي‌گيرد.

شيشه جاذب نوترون

اين نوع شيشه‌ها با افزايش اکسيد کادميم ( CdO ) به شيشه معمولي تهيه مي‌شوند و به‌عنوان حفاظ در مقابل تابشهاي نوتروني ، بويژه در ارتباط با راکتورهاي اتمي کاربرد دارند.

شيشه شفاف در مقابل IR

اين نوع شيشه با اضافه کردن مقدار زيادي آلومين Al2O3 به شيشه معمولي حاصل مي‌شود و در دستگاههاي طيف نمايي و طيف نگاري IR مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

شيشه ضد اسيد فلوئوريدريک

مي‌دانيم که بعضي مواد شيميايي مانند HF بر شيشه اثر مي‌کنند. اين تاثير در واقع به واکنش سيليسي موجود در شيشه با فلوئوريد هيدروژن است که توليد اسيد مي‌کند. از اين خاصيت در حکاکي و نقاشي روي شيشه استفاده مي‌شود. اگر مقدار کافي فسفات آلومينيم که ساختار سيليکات آلومينيم را دارد، در ساختار شيشه وارد شود، شيشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهي در برابر HF از خود نشان مي‌دهد. علت اين است که HF بر فسفات آلومينيم اثر ندارد.

شيشه‌هاي رنگي

براي برخي مصارف ويژه ، تهيه شيشه‌هاي رنگي ضرورت دارد. براي اين کار ، عمدتا از اکسيد فلزات استفاده مي‌شود. براي مات يا شيري کردن شيشه ، فلوئوريت کلسيم ، کريوليت ، اکسيد آنتيموان (III) ، فسفات کلسيم ، سولفات کلسيم و دي‌اکسيد قلع استفاده مي شود، زيرا اين مواد ، رسوبهاي کلوئيدي در خمير شيشه توليد مي کنند که پس از سرد شدن ، سبب شيري شدن آن مي‌شوند.

مواد خام شيشه
ماسه شيشه

ماسه لازم براي توليد شيشه بايد تقريبا کوارتز خالص باشد. در بسياري موارد ، منطقه ته‌نشيني ماسه شيشه ، محل کارخانه شيشه سازي را تعيين کرده است. براي ظروف غذاخوري ، مقدار آهن موجود در ماسه نبايد از 45% و براي شيشه اپتيکي نبايد از 0.015% تجاوز کند، چرا که آهن تاثير نامطلوبي بر رنگ اغلب شيشه‌ها دارد.

سودا

Na2 يا سودا اصولا از سديم کربنات چگال ( Na2CO3 ) تامين مي‌شود. ساير منابع عبارتند از سديم بي‌کربنات ، سديم سولفات ناخالص و نيترات سديم. نيترات سديم براي اکسايش آهن و شتاب دادن به عمل ذوب نيز مفيد است. منابع مهم آهک (CaO) سنگ آهک و آهک پخته حاصل از دولوميت (CaCO3.MgCO3 ) است که خود MgO را نيز وارد عمل مي‌کند.

فلدسپار

اين مواد داراي فرمول کلي R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O يا K2O يا مخلوطي از اين دو است. اين مواد در مقايسه با اکثر مواد ديگري که منبع Al2O3 هستند، مزاياي بسياري دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذيرند و کلا" از اکسيدهاي ايجاد کننده شيشه تشکيل شده‌اند.
از خود Al2O3 تنها هنگامي استفاده مي‌شود که قيمت محصول از درجه دوم اهميت برخوردار باشد. فلدسپارها همچنين Na2O يا K2O و SiO2 را نيز تامين مي‌کنند. مقدار آلومين در پايين آوردن نقطه ذوب شيشه و کُند کردن واشيشه‌اي شدن ، موثر است.

بوراکس

بوراکس به عنوان يک جزء ترکيبي فرعي ، هم Na2O و هم اکسيد بوريک را براي شيشه تامين مي‌کند. هر چند که از بوراکس به ندرت در شيشه پنجره يا شيشه جام استفاده مي‌شود، اما اکنون اين ماده ، عموما در انواع خاصي از شيشه بطري‌ها بکار مي‌رود. يک نوع شيشه بوراتي با ضريب شکست بالا نيز وجود دارد که در مقايسه با شيشه‌هاي قبلي ، مقدار پراش نور آن کمترو ضريب شکست نور در آن بالاتر است و شيشه اپتيکي باارزشي بشمار مي‌رود.
بوراکس علاوه بر توانايي بالا در ايجاد گدازش ، نه‌تنها ضريب انبساط را پايين مي‌آورد، بلکه دوام شيميايي را نيز افزايش مي‌دهد. هنگامي که قليائيت اندکي در فرايند توليد مورد نظر باشد، از اسيد بوريک استفاده مي‌شود که بهاي آن ، دو برابر بوراکس است.

سديم سولفات ناخالص

اين ماده که مدتها مانند ساير سولفاتها نظير آمونيوم سولفات و باريم سولفات ، يک جزء ترکيبي فرعي در شيشه تلقي مي‌شد، غالبا در تمام انواع شيشه بکار مي‌رود. اين ماده ، کف موجود در کوره‌هاي مخزني را که ايجاد مشکل مي‌کند، حذف مي‌نمايد. براي کاهش سولفاتها به سولفيتها ، از کربن استفاده مي‌شود.
ممکن است براي ايجاد سهولت در حذف حباب‌ها ، آرسنيک تريوکسيد افزوده شود. آهن را با سديم يا نيترات پتاسيم ، اکسيد مي‌کنند تا مقدار آن در شيشه نهايي چندان قابل توجه نباشد. از پتاسيم نيترات يا کربنات ، در بسياري از شيشه‌هاي مرغوب‌تر نظير شيشه ظروف غذاخوري ، شيشه تزئيني و شيشه اپتيکي استفاده مي‌شود.

خرده شيشه

اين ماده از خرد کردن کالاهاي معيوب ، لبه‌هاي پرداخت شده کالاها يا ساير ضايعات شيشه‌اي بدست مي‌آيد و استفاده از آن ، سبب سهولت عمليات ذوب مي‌شود و در عين حال ، مواد ضايعاتي نيز به مصرف مي‌رسند. ممکن است مقدار خرده شيشه مصرفي در هر بار بين 10 تا 80 درصد باشد.

بلوکهاي نسوز

اين مواد در صنعت شيشه ، بدليل شرايط سخت موجود به طرز ويژه‌اي بسط و توسعه يافته‌اند. زيرکن متخلخل ، آلومين ، موليت و موليت - آلومين تفجوش و زيرکونيا - آلومين - سيليس ، آلومين و آلومين - کروم که بروش ريختگي برقي تهيه شده‌اند، از جمله بلوکهاي نسوزي هستند که در کوره‌هاي مخزني شيشه بکار مي‌روند. آخرين تجربه بدست آمده در کوره‌هاي بازيابي گرما ، استفاده از فراورده‌هاي نسوز بازي بدليل وجود غبار و بخارهاي قليايي در کوره است.
طاقهاي آجري کوره از جنس سيليس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادي است، عمدتا تعيين کننده دماي عمليات کوره است.
منابع :
شيمي شيشه http://daneshnameh.roshd.ir
شيشه http://persianglass.blogfa.com/
صنعت شيشه‌سازي http://daneshnameh.roshd.ir
شيشه http://fa.wikipedia.org
مواد خام شيشه http://daneshnameh.roshd.ir
شيشه چيست ؟ http://www.chemists.ir
/خ