مراحل صناعة الزجاج

مثل العسل، عند تسخين الزجاج إلى درجة حرارة تتراوح بين 1400 و 1600 درجة مئوية تقريبا، يصبح الزجاج سائلا، وعلى عكس الماء، لا يتجمد الزجاج ولا يصبح صلبا، بل يتحول من صلب إلى سائل كلما زادت درجة الحرارة. هذه الخاصية المتغيرة تميز الزجاج وتجعله عنصرا جماليا، ويتم صنع الزجاج من الرمل بمفرده، لكن يتطلب ذوبانه درجة حرارة عالية جدا، ولذلك يتم إضافة الصودا كمادة مساعدة، ويتم إضافة الحجر الجيري لجعل الزجاج أكثر قوة .

حتى النصف الثاني من القرن التاسع عشر، كان الزجاج يصنع يدويا، ولكن بعد عام 1850 تم تطوير عملية تلقائية لتحل محل الطريقة القديمة الأكثر استهلاكا للوقت. ومع ذلك، لا تزال بعض الأماكن تصنع الزجاج باستخدام الطريقة القديمة، مما يجعلها أكثر ثراء وأكثر قيمة في طبيعتها. تبدأ عملية التصنيع بخلط المواد الخام تلقائيا (الرمل والسيليكا والحجر الجيري وصودا الرماد والمواد الكيميائية للتلوين) في فرن حيث يتم تسخينها وتكريرها، ثم يتم صهر هذا الزجاج أو “gobs” وصبه في آلات مختلفة مصممة لطريقتين .

صناعة الزجاج

نعرف أن الزجاج المصقول يتم تصنيعه بواسطة عملية بيتسبرغ الدهانات والزجاج، وتم ابتكار هذه العملية من قبل السير أليستير بيلكينجتون في عام 1952، وهي العملية الأكثر شيوعة والمستخدمة على نطاق واسع في تصنيع الزجاج المعماري في العالم اليوم، وتتكون من الخطوات التالية:

1- المرحلة الأولى، وتسمى الصهر والتكرير

يتم خلط المواد الحبيبية الدقيقة التي يتم التحكم فيها بعناية للحصول على كمية محددة، ثم تتدفق إلى الفرن ويتم تسخينها حتى 1500 درجة مئوية، وتتكون المواد الخام التي تدخل في صنع الزجاج المصقول العائم من:

1- SiO2، رمل السيليكا .

أكسيد الصوديوم (Na2O) يتم استخراجه من رماد الصودا .

يحتوي الحجر الجيري / الدولوميت على أكسيد الكالسيوم CaO .

4- MgO، الدولوميت .

5- Al2O3، الفلسبار .

والمواد الخام المذكورة أعلاه المختلطة بالدرجة الأولى تساعد على صنع الزجاج الشفاف، وإذا تم خلط أكاسيد فلزية معينة بهذه الدفعة، فإنها تنقل الألوان إلى الزجاج مما يعطيها لونا خفيفا، على سبيل المثال، لإعطاء نظارات رمادية اللون يستخدم (أكاسيد النيكل والكوبالت)، ولإعطاء نظارات برونزية ملون يستخدم (أكسيد السيلينيوم)، ولإعطاء نظارات خضراء ملون يستخدم (أكاسيد الحديد التي تكون موجودة في بعض الأحيان كشوائب في رمل السيليكا)، ولإعطاء زجاج ملون أزرق يستخدم (أكاسيد الكوبالت)، وبصرف النظر عن المواد الخام الأساسية المذكورة أعلاه، يضاف الزجاج المكسور إلى الخليط إلى ما يقرب من 25 ٪ إلى 30 ٪ والتي تعمل في المقام الأول كدفق، ويساعد التدفق في الدفعة على تقليل نقطة انصهار الدفعة وبالتالي تقليل الطاقة المستهلكة لتنفيذ العملية .

2- المرحلة الثانية، وتمسى الحمام العائم

يتم تحريك الزجاج برفق من الفرن إلى الصهر الحراري، ثم يصل إلى سطح يشبه المرآة مصنوع من القصدير المنصهر. يبدأ التدفق عند درجة حرارة 1100 مئوية ويترك الحوض العائم عند درجة حرارة 600 مئوية على شكل شريط صلب .

3- المرحلة الثالثة، وتسمى الطلاء (لصنع نظارات عاكسة)

يمكن تطبيق الطلاءات التي تحدث تغييرات عميقة في الخصائص البصرية من خلال تكنولوجيا درجة حرارة متقدمة لشريط التبريد من الزجاج، ويعد ترسب البخار الكيميائي عبر الإنترنت (CVD) أهم تقدم في عملية الطفو منذ اختراعه، ويمكن استخدام CVD لوضع مجموعة متنوعة من الطلاء، وبضع ميكرونات سميكة لتعكس التألق المرئي والأشعة تحت الحمراء، على سبيل المثال يمكن أن توضع طلاءات متعددة في الثواني القليلة المتاحة عندما يتدفق الزجاج تحت المغطى .

4- المرحلة الرابعة، وتسمى التلدين

على الرغم من الهدوء الذي يتمتع به الزجاج، إلا أنه يتم تطوير ضغوط كبيرة في الشريط عندما يتم تبريده، ويتم صنع الزجاج للتحرك عبر اللتر الصلب حيث يتم إزالة هذه الضغوط الداخلية، ويتم تبريد الزجاج تدريجيًا لجعله أسهل في القطع .

5- المرحلة الخامسة، وتسمى التفتيش

لضمان أعلى جودة، يجب إجراء التفتيش في كل مرحلة. في بعض الأحيان، لا يتم إزالة الفقاعة أثناء عملية التكرير. في هذه الحالة، تتسبب حبة الرمل التي لا تذوب أو تهتز في القصدير في تشوهات على الشريط الزجاجي. يقوم التفتيش الآلي عبر الإنترنت بعمليتين، الأولى هي كشف الأخطاء في عملية المنبع التي يمكن تصحيحها، والثانية هي إمكانية لأجهزة الكمبيوتر التحكم في اتجاه العيوب. تسمح تقنية الفحص الحالية بإجراء 100 مليون عملية تفتيش في الثانية على الشريط وتحديد العيوب التي لا يمكن للعين رؤيتها بدون مساعدة .

6- المرحلة السادسة، وتسمى القطع حسب الطلب

تتضمن عملية تقليم الفولاذ الماسي إزالة الحواف وقطع الشريط إلى الحجم المحدد بواسطة الكمبيوتر، ويتم بيع الزجاج بالأمتار المربعة بعد ذلك .

الأجهزة المستخدمة في صنع الزجاج

يتم استخدام الأنبوب الفولاذي “Blowpipe” الآن لجمع الزجاج من طرف واحد وتشكيله بواسطة ضربة من الطرف الآخر .

Marver هو لوح مسطح تقليدي مصنوع من الرخام والذي أصبح الآن في الغالب مصنوعا من الصلب ويستخدم لدحرجة الزجاج .

الـ Bench هو محطة عمل لصنع الزجاج المنفوخ، وتتألف من مقعد ومساحة لجميع الأدوات وقضبانين لتدوير الأنبوب أثناء العمل .

تستخدم مغارف Blocks لتشكيل وتبريد الزجاج خلال المراحل المبكرة من العمل .