ما هو الشيء الذي لا يمكنك فعله بيديك هذه الأيام؟ سواء كانت حرفة عادية، أو قطعة خزانة ملابس، أو أثاثًا، وما إلى ذلك. كيفية صنع الزجاج في المنزل؟ - قد يبدو الأمر مثل ذوبان الزجاج، ولكنه غير واقعي. في العالم الحديث، لا شيء مستحيل. الشيء الرئيسي في هذا الأمر هو الرغبة. وفي هذه المقالة ستجد خوارزمية مفصلة خطوة بخطوة لنشاط ترفيهي ومثير للاهتمام مثل صناعة الزجاج.
ما الذي يعرف عن صناعة الزجاج؟
من المعروف من التاريخ أن صناعة الزجاج هي عملية قديمة جدًا. كيف يتم ذلك؟ ويعود الإطار الزمني إلى فترة ما قبل 2500 قبل الميلاد تقريبًا. في السابق، تم الآن استبدال هذا الاحتلال النادر والقيم بالإنتاج الواسع النطاق لهذه المواد.
المنتجات الزجاجية موجودة في كل مكان. يتم استخدامها كحاويات وعناصر منزلية وزخرفية وعوازل وألياف تقوية وأشياء أخرى. تختلف النظارات فقط في المواد المكونة المستخدمة في التصنيع. لكن العملية نفسها هي نفسها تقريبًا.
المواد الأساسية التي ستحتاجها:
- العنصر الرئيسي هو رمل الكوارتز (ثاني أكسيد السيليكون)؛
- كربونات الصوديوم أو الصودا.
- وأكسيد الكالسيوم، المعروف أيضًا باسم الجير؛
- فرن لصهر الزجاج.
- أملاح وأكاسيد أخرى يمكن استخدامها بشكل إضافي على أساس فردي (أكاسيد الألومنيوم والحديد والمغنيسيوم والرصاص وأملاح الكالسيوم أو الصوديوم)؛
- ملابس واقية؛
- شواية؛
- فحم؛
- قوالب وعناصر أخرى لإعطاء الشكل؛
- بوتقة مقاومة للحريق.
طرق صناعة الزجاج بالفرن
الطريقة الأولى لحام الزجاج في المنزل هي استخدام الموقد.
شراء رمل الكوارتز:
- هذه المادة هي الأساس لإنتاج الزجاج. الزجاج الذي لا يحتوي على شوائب حديدية له مميزاته - فهو خفيف. لا يمكن قول الشيء نفسه عن الزجاج الذي يوجد فيه. سوف تكون رائحتها خضراء.
- من المهم وضع الكمامة قبل البدء بالعمل. رمل الكوارتز ذو حبيبات دقيقة ويدخل بسهولة إلى تجويف الأنف ويصل إلى الرئتين. وهذا بدوره سيؤدي إلى تهيج حلقك.
- يمكنك بسهولة شراء رمل الكوارتز من متجر متخصص عبر الإنترنت. تكلفتها منخفضة.
مهم! ستكون تكلفة الكمية التقريبية المطلوبة حوالي 20 دولارًا أمريكيًا. هـ. في المستقبل، يمكنك شراء ما يصل إلى طن منه، وتبلغ تكلفته التقريبية 100 دولار أمريكي. هـ- هذا إذا كنت تخطط للعمل على نطاق صناعي.
- يحدث أن العثور على رمل عالي الجودة ليس بالأمر السهل، ويحتوي على المزيد من الشوائب. لا تنزعج. في هذه الحالة، سيأتي ثاني أكسيد المنغنيز إلى الإنقاذ. يجب إضافته بكميات صغيرة. إذا كانت فكرتك عبارة عن زجاج ذو لون أخضر، فلن تحتاج إلى القيام بأي شيء على الإطلاق. اترك كل شيء كما هو.
إضافة كربونات الكالسيوم وأكسيده:
- وفي هذه الحالة، تعمل الكربونات على خفض درجة حرارة إنتاج الزجاج الصناعي. وفي الوقت نفسه يسبب تآكل الزجاج بمشاركة الماء. لتجنب ذلك، من الضروري إضافة أكسيد الجير أو الكالسيوم إلى الزجاج.
- لمقاومة الزجاج، يتم استخدام أكاسيد المغنيسيوم أو الألومنيوم. وكقاعدة عامة، لا تشغل هذه الادراج نسبة كبيرة من تركيبة الزجاج. الرقم حوالي 26-30 في المئة.
إضافة عناصر كيميائية أخرى:
- تتطلب هذه الطريقة لصنع الزجاج المزخرف في المنزل استخدام أكسيد الرصاص. يعطي لمعاناً للكريستال، وقلة صلابته، ويجعله سهل القطع، ويمنحه درجة حرارة منخفضة لتكوين الذوبان.
- يمكن العثور على أكسيد اللانثانم في عدسات النظارات. لها خصائص الانكسار.
- أما بالنسبة لبلورة الرصاص، فيمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 33 بالمائة من أكسيد الرصاص.
مهم! كلما زاد الرصاص، زادت البراعة المطلوبة لتشكيل الزجاج المنصهر. وبناءً على ذلك، فإن العديد من نافخي الزجاج يفضلون كمية أقل.
- شوائب الحديد الموجودة في زجاج الكوارتز تعطيه صبغة خضراء. وفي هذه الحالة يضاف أكسيد الحديد لزيادة الصبغة الخضراء. وهذا ينطبق أيضًا على أكسيد النحاس.
- يمكن الحصول على الألوان الصفراء والعنبرية وحتى السوداء باستخدام مركب الكبريت. كل هذا يتوقف على كمية الكربون أو الحديد المضافة إلى شحنة الزجاج.
المراحل الرئيسية لإنتاج الزجاج:
- ضع الخليط في بوتقة مقاومة للحرارة. يجب أن يكون الأخير مقاومًا قدر الإمكان لدرجة الحرارة التي ستكون في الفرن. يمكن أن تختلف من 1500 إلى 2500 درجة. ذلك يعتمد على المواد المضافة.
مهم! هناك أيضًا مطلب واحد مهم بالنسبة للبوتقة - يجب أن يكون من الممكن تثبيتها بسهولة باستخدام ملقط معدني.
- نذوب الخليط حتى الحصول على قوام سائل. بالنسبة لزجاج السيليكات الصناعي، يمكن القيام بذلك في فرن مسخن بالغاز.
مهم! توجد أيضًا أفران كهربائية وأفران كاتمة وأفران. يمكن أن تكون مصنوعة من زجاج خاص. يرجى ملاحظة أن الكوارتز والرمل، اللذين لا يحتويان على شوائب إضافية، يتحولان إلى حالة زجاجية عندما تكون درجة حرارة الفرن 2500 درجة مئوية. إذا أضفت كربونات الصوديوم إلى المحتويات، فهذه صودا عادية، ستنخفض درجة الحرارة إلى 1500 درجة.
- مراقبة بعناية اتساق الزجاج. من المهم إزالة جميع الفقاعات منه في الوقت المناسب. يمكن تحقيق ذلك عن طريق التحريك بانتظام حتى يصبح القوام متجانسًا. من الضروري أيضًا إضافة أحد العناصر - كلوريد الصوديوم أو كبريتات الصوديوم أو أكسيد الأنتيمون.
- تشكيل الزجاج. للقيام بذلك، استخدم إحدى الطرق التالية.
- أبسط شيء هو صب الزجاج المصهور في القالب والانتظار حتى يبرد. باستخدام هذه الطريقة، يتم إنشاء العديد من العدسات البصرية. وفي السابق كانت هذه هي الطريقة التي يستخدمها المصريون.
- ضع الزجاج المنصهر النهائي في حمام يحتوي على القصدير المنصهر. هذا الأخير بمثابة الركيزة. بعد ذلك، تحتاج إلى نفخه بالنيتروجين المضغوط لتشكيله أو تلميعه. هناك طريقة أخرى وهي جمع الكمية المطلوبة من الزجاج في نهاية الأنبوب المجوف وتدوير الأنبوب ونفخه.
مهم! ويسمى الزجاج المصنوع بهذه الطريقة بالزجاج المصقول. وهذا ما كانوا ينتجونه منذ أوائل الخمسينيات.
- اترك الزجاج ليبرد. من المهم وضعه في مكان لا يتضرر فيه ولا يفسد بالماء أو الغبار أو الأوراق على سبيل المثال. ضع في اعتبارك أنه إذا لامست الأشياء الباردة، فسوف تتشقق.
- الخطوة الأخيرة في طريقة صنع الزجاج في المنزل هي تلدين الزجاج. ستضيف طريقة المعالجة الحرارية هذه قوة إلى المادة. عند استخدامه، سيتم إزالة جميع مصادر الضغط التي قد تتم مواجهتها أثناء عملية تبريد الزجاج.
مهم! عند الانتهاء من هذا العمل، يمكن تطبيق طبقات إضافية على الزجاج لزيادة المتانة والقوة. ويمكن أيضا أن تكون مغلفة.
- الزجاج غير الملدن لديه قوة أقل.
- أما درجة الحرارة اللازمة لإنهاء العمل فتعتمد على التركيب الدقيق للزجاج - من 400 إلى 550 درجة مئوية.
- يعتمد معدل تبريد الزجاج على الحجم. يجب تبريد العناصر الزجاجية الكبيرة ببطء. الأمور تسير بشكل أسرع مع الأشياء الأصغر.
طريقة صنع الزجاج باستخدام المحمصة
الطريقة الثانية لصنع الزجاج في المنزل هي باستخدام الفحم. دعونا ننظر إلى كل شيء خطوة بخطوة في هذه الحالة أيضًا.
معدات للعمل
أولا تحتاج إلى صنع موقد. شواية الشواء مثالية لهذا الغرض. من المهم أن يتم تسخينه بالفحم. في هذه الحالة، يتم استخدام الحرارة الناتجة عن الفحم عند حرقه لإذابة رمل الكوارتز في الزجاج. مرة أخرى، تكلفة هذه المواد ليست عالية جدا. وهي متاحة على نطاق واسع.
مهم! استخدم شواية ذات حجم قياسي. وسيكون من الأفضل لو كان على شكل قبة. الصفات الرئيسية التي يجب أن تتمتع بها هي وجود جدران سميكة وقوة جيدة. إذا كانت الشواية تحتوي على فتحة تهوية، عادةً ما تكون في الأسفل، فيجب فتحها.
ومع ذلك، قد تكون هناك بعض العقبات البسيطة في هذه الطريقة. حتى لو كانت هناك أرقام درجات حرارة عالية جدًا، فليس من الممكن دائمًا ذوبانها بسهولة. للقيام بذلك، قبل بدء العملية، تحتاج إلى إضافة الجير أو البوراكس أو صودا الغسيل إلى الرمال. يجب ألا تتجاوز كمية المواد المضافة ⅓-¼ حجم الرمل.
مهم! تذكر أن هذه الإضافات تقلل بشكل كبير من درجة انصهار الرمل.
تنسيق الزجاج
لنفخ الزجاج، قم بإعداد أنبوب معدني طويل مجوف. من أجل صب الزجاج، تحتاج إلى قالب. يجب أن تكون كثيفة ولا تذوب من الزجاج الساخن. استخدم الجرافيت، على سبيل المثال.
مهم! عند استخدام هذه الطريقة، تذكر أن درجة حرارة الشواية أعلى بكثير من المعتاد. من الممكن أن تذوب الشواية نفسها. لذلك، عند صنع الزجاج بهذه الطريقة، تحتاج إلى تنفيذ جميع الإجراءات بعناية ومسؤولية. يمكن أن يؤدي الإهمال إلى إصابة خطيرة أو حتى الموت.
تدابير أمنية:
- وضع كمية كبيرة من الرمل وطفاية الحريق بالقرب من منطقة العمل.
- يجب أن يتم كل العمل في الهواء الطلق.
- على سبيل المثال، يجب أن تكون الأرضية خرسانية.
- عند طهي الزجاج، ابتعد عن الشواية لتحمي نفسك وملابسك من درجات الحرارة المرتفعة.
- ولا تنس ارتداء الملابس الواقية. ويشمل ذلك الملابس المقاومة للحريق، وقفازات الفرن، ومئزر عالي القوة فوق الملابس، وقناع اللحام دائمًا.
- ستحتاج أيضًا في هذه الطريقة إلى مكنسة كهربائية. سيكون بمثابة منفاخ الفحم. نضعه على النحو التالي: نضع الجسم على مسافة كافية. نقوم بإصلاح الخرطوم بفتحة التهوية الموجودة بالأسفل. قد يلزم ثنيها للحصول على الشكل المطلوب. يمكنك تثبيته على أحد أرجل الشواية. يجب تأمين الخرطوم بقوة وعدم التحرك.
مهم! وإذا حدث العكس فلا تقترب منه بأي حال من الأحوال، لأن الجو حار جدًا. بعد ذلك، تحتاج إلى إيقاف تشغيل المكنسة الكهربائية وإلقاء نظرة على موضع الخرطوم. يجب أن تستهدف بالضبط فتحة التهوية.
إجراءات التشغيل:
- ضع الفحم داخل الشواية. من الضروري وضع مرتين أو حتى ثلاث مرات أكثر من تحميص اللحوم. من الجيد أن تكون ممتلئة حتى الحافة تقريبًا.
مهم! استخدم فحم الخشب الصلب. يحترق بشكل أسرع وأفضل من القوالب.
- ضع حاوية من الحديد الزهر أو بوتقة بها رمل في منتصف الوعاء.
- افحص بعناية عبوة الفحم الذي تستخدمه. إشعالها بطريقة مناسبة. فهناك الفحم الذي يضيء نفسه مباشرة، وهناك مادة يستخدم فيها سائل الولاعة. انتظر حتى ينتشر اللهب بالتساوي.
- انتظر حتى يصبح الفحم جاهزًا لمزيد من العمل. يمكن تحديد مدى استعداد الفحم حسب اللون. سيكونون برتقاليين.
- والخطوة التالية هي تشغيل المكنسة الكهربائية. يعد ذلك ضروريًا لضمان نفخ الفحم.
مهم! يمكن أن يصل الفحم المعرض لتدفق الهواء إلى درجات حرارة عالية جدًا. تصل إلى حوالي 1100 درجة مئوية. يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند الاقتراب من الموقد. قد تظهر ومضات متصاعدة منه.
ما هو الزجاج المصنوع من؟
- من الأفضل شرائه من المتجر وعدم القلق بشأنه.
- ما هو الزجاج المصنوع من؟
ومن المفارقات أن الزجاج سائل في حالة تجميد.
المكون الرئيسي للزجاج، والذي يتم تضمينه بأكبر كمية (60-70٪ من الحجم) ويحدد خصائصه النموذجية، هو SILICA SiO2 (الرمل والكوارتز والحجر الرملي الناعم الحبيبات).
يتم إدخال السيليكا في تركيبة الزجاج، في شكل رمل الكوارتز، على سبيل المثال.
في صناعة الزجاج، يتم استخدام أنظف أنواع رمل الكوارتز فقط، حيث لا يتجاوز إجمالي كمية الشوائب (شوائب الطين والجير والميكا) 2-3٪.
ومن غير المرغوب فيه بشكل خاص وجود الحديد، الذي عند وجوده في الرمال حتى بكميات صغيرة، فإنه يلون الزجاج بلون أخضر غير سار.
يمكن لحام الزجاج من الرمل وحده دون إضافة أي مواد أخرى إليه، لكن ذلك يتطلب درجة حرارة عالية جداً (أكثر من 1700 درجة مئوية).
الأفران الحديثة التقليدية المصنوعة من الطوب الطيني الحراري، والتي تستخدم الوقود الصلب أو السائل أو الغازي، ليست مناسبة لذلك: عليك اللجوء إلى الأفران الكهربائية، التي يكون تشغيلها مكلفًا للغاية.
لذلك، لتقليل درجة انصهار الرمل، يتم استخدام إضافات مختلفة...
- وهي مصنوعة من الرمل عند درجة حرارة عالية وضغط معين.
- لصنع الزجاج، يأخذ الحرفيون: رمل الكوارتز (المكون الرئيسي)؛ جير؛ مشروب غازي؛ كيف يتم صناعة الزجاج أولاً، يتم تسخين رمل الكوارتز والصودا والجير في فرن خاص إلى درجة حرارة تصل إلى 1700 درجة فوق الصفر. تتصل حبات الرمل مع بعضها البعض، ثم تتجانس (تتحول إلى مادة متجانسة)، ويخرج منها الغاز. يتم غمس الكتلة في القصدير المنصهر عند درجة حرارة أعلى من 1000 درجة، والذي يطفو على السطح بسبب كثافته المنخفضة. كلما كانت الكتلة التي تدخل حوض القصدير أرق، كلما كان الزجاج الذي يخرج أرق. صنع الزجاج اللمسة النهائية هي التبريد التدريجي.
تساعد صودا الخبز على تقليل درجة الانصهار بمقدار مرتين. إذا لم تقم بإضافته، فسيكون من الصعب جدًا إذابة الرمال، وبالتالي ربط حبيبات الرمل الفردية مع بعضها البعض. هناك حاجة إلى الجير حتى تتمكن الكتلة من تحمل الماء.
- رمل الكوارتز والجير والصودا
- حسنًا، في الواقع إنه مصنوع من رمل الكوارتز
- يتم إنتاج الزجاج عن طريق صهر خليط من الرمل والمكونات المعدنية الأخرى، والذي يعتمد على العلامة التجارية للزجاج. على سبيل المثال، يحتوي الزجاج البلوري، الذي يستخدم في صناعة الأواني الزجاجية المزخرفة، على كميات كبيرة من الرصاص. عند ذوبان رمل الكوارتز النقي، يتم الحصول على زجاج الكوارتز - وهو شديد المقاومة للحرارة ولزج في الذوبان، بحيث لا يصبح شفافًا بسبب فقاعات الهواء المتبقية فيه. يحتوي على معامل تمدد حراري صغير - إذا قمت بتسخينه حتى يصبح أحمر اللون ووضعه في الماء، فلن يتشقق. يتم استخدامه في صناعة الأواني الزجاجية المخبرية وعناصر التسخين الزجاجية للمختبرات والصناعة وما إلى ذلك. وللحصول على زجاج الكوارتز البصري الذي ينقل الأشعة فوق البنفسجية، يتم صهر الكريستال الصخري - وهذا هو نفس رمل الكوارتز، SiO2 النقي، ولكن بلوري خشن ، وهو أمر نادر في الطبيعة.
لإجابة فاسيلتشينكو. في السابق، تم تصنيع زجاج اليورانيوم لصنع أطباق زخرفية - لون أخضر مصفر مذهل، ويمكن رؤية المنتجات منه في موسكو في متحف كوسكوفو. ومع اكتشاف النشاط الإشعاعي، توقف إنتاج هذا الزجاج.
للحماية من الإشعاع الإشعاعي، يتم استخدام الشاشات المصنوعة من الزجاج الرصاصي - فهي تحتوي على رصاص أكثر من الزجاج البلوري المزخرف ولها لون مصفر. يتم تصنيع أنابيب الصور الخاصة بالشاشات من نفس الزجاج لحماية مستخدم الكمبيوتر من تدفق الإلكترونات من "المدفع الإلكتروني" الخاص بأنبوب الصورة.
- يحتوي الزجاج العادي على ما يقرب من 70% من ثاني أكسيد السيليكون، والذي يوجد بنفس الشكل في الكوارتز وفي شكله متعدد البلورات في الرمل. تكوين الزجاج
تتمتع السيليكا النقية (SiO2) بنقطة انصهار تبلغ حوالي 2000 درجة، وتستخدم في المقام الأول لصنع الزجاج للأجهزة المتخصصة. عادة، تتم إضافة مادتين أخريين إلى الخليط لتبسيط عملية الإنتاج. أولاً، هي كربونات الصوديوم (Na2CO3)، أو كربونات البوتاسيوم، مما يخفض درجة انصهار المخلوط إلى 1000 درجة. ومع ذلك، فإن هذه المكونات تساهم في إذابة الزجاج في الماء، وهو أمر غير مرغوب فيه للغاية. لذلك، يتم إضافة مكون آخر، وهو الجير (أكسيد الكالسيوم، CaO)، إلى الخليط لجعل التركيبة غير قابلة للذوبان. يحتوي هذا الزجاج على ما يقرب من 70٪ من السيليكا ويسمى زجاج الصودا والجير. تبلغ حصة هذا الزجاج في إجمالي حجم الإنتاج حوالي 90٪.
تماما مثل الجير وكربونات الصوديوم، يتم إضافة مكونات أخرى إلى الزجاج العادي لتغيير خصائصه الفيزيائية. تؤدي إضافة الرصاص إلى الزجاج إلى زيادة معامل انكسار الضوء وزيادة اللمعان بشكل ملحوظ، كما أن إضافة البورون إلى الخليط يغير الخواص الحرارية والكهربائية للزجاج. أعطى أكسيد الثوريوم الزجاج معامل الانكسار العالي والتشتت المنخفض اللازم لإنتاج عدسات عالية الجودة، ولكن بسبب نشاطه الإشعاعي، تم استبداله بأكسيد اللانثانم في المنتجات الحديثة. تستخدم إضافات الحديد في الزجاج لامتصاص الأشعة تحت الحمراء (الحرارة).
تضاف المعادن وأكاسيدها إلى الزجاج لتغيير لونه. على سبيل المثال، يتم إضافة المنغنيز بكميات صغيرة لإعطاء الزجاج صبغة خضراء، أو بتركيزات أعلى لون الجمشت. مثل المنغنيز، يستخدم السيلينيوم بجرعات صغيرة لإزالة لون الزجاج، أو بتركيزات كبيرة لإضفاء لون محمر. التركيزات الصغيرة من الكوبالت تعطي الزجاج لونًا مزرقًا. أكسيد النحاس يعطي الضوء الفيروزي. النيكل، اعتمادا على التركيز، يمكن أن يعطي الزجاج اللون الأزرق أو الأرجواني أو الأسود. اعتمادًا على تركيبة الزجاج، يمكن أن يتأثر لونه بالتسخين أو التبريد. #9679; التركيب الكيميائي، ٪ :
SiO2 - 72.2
Al2O3 - 1.7
كربونات الكالسيوم + الماغنسيوم 12.0
Na2O+K2O 13.7
SO3 - 0.3
Fe2O3 - 0.1
- مصنوعة من رمل الكوارتز.
- مصنوعة من السيليكون باستخدام التحليل الكهربائي.
الزجاج هو أقدم شيء اكتشفه الإنسان وما زال يستخدم حتى يومنا هذا. وجدت لأن الإنسان لم يخترعها بنفسه وصنعها لأول مرة. على الأرجح، ظهر الزجاج الأول منذ آلاف السنين من الحمم البركانية. في الوقت الحاضر تسمى هذه المادة عادة سبج. كيف يتم صناعة الزجاج؟ دعونا نعود إلى الأوقات التي لم يكن فيها وجود بعد. تدريجيًا، أصبح الناس يدركون الطبيعة المحيطة، ولاحظوا أنه عندما يتم خلط الصودا الطبيعية بالرمل ثم تسخينها، تظهر مادة شفافة. وهكذا أصبحوا على دراية بهذا النوع الجديد من المواد. هذه العملية وصفها بليني، الموسوعي اليوناني القديم. ومنذ تلك اللحظة بدأ تاريخ استخدام الزجاج، الذي أصبح لا غنى عنه تمامًا في حياتنا اليوم. بعد كل شيء، الآن يتم استخدامه في كل مكان.
لكن هناك نظرية أخرى تتعلق بكيفية صنع الزجاج، أو بتعبير أدق، كيف تم تصنيعه من قبل. قرر بعض العلماء أن المادة الزجاجية تم اكتشافها كمنتج ثانوي لصهر النحاس أو تحميصه، وقد لعب هذا المنتج دورًا بارزًا حقًا في حياة الإنسان. ومن الصعب المبالغة في تقدير أهميتها. إن إنتاج الألواح الزجاجية يمكن مقارنته باكتشافات مثل صنع النار واختراع العجلة. وفي زمن مصر القديمة كان من المعتاد صناعة جميع أنواع المجوهرات منه. وفي وقت لاحق تعلموا صنع أوعية للسوائل منه. منذ القرن الثالث عشر، حدثت زيادة حادة في كمية الزجاج المنتج. أصبحت البندقية مركز إنتاجها. أصبح الماجستير على علم بتكنولوجيا صنع الزجاج الشرقي، وبعد ذلك بدأوا في تطويره وتحسينه. أصبحت شفافية الزجاج ممكنة بفضل إضافة شوائب مختلفة إليه. بدأ الماجستير في صنع أطباق مختلفة منه، والتي كانت رقيقة للغاية وأنيقة. في تلك الأيام، كانت المنتجات الزجاجية بمثابة سلع فاخرة وديكورات.
إذا كانت مسألة كيفية صنع الزجاج لا تزال مثيرة للاهتمام بالنسبة لك، فيمكنك التحدث عن كيفية العثور على المزيد والمزيد من مجالات التطبيق الجديدة. لقد تحسنت تكنولوجيا الإنتاج. تم اختراع المرآة، وقد تم ذلك عن طريق وضع الملغم على جانب واحد. كما بدأ استخدام الزجاج في البناء. وكان يستخدم عادة في بناء القصور والمعابد. وبعد أن تعلم الحرفيون كيفية صنعه بالألوان، بدأوا في تزيين النوافذ به، وصنعوا نوافذ زجاجية ملونة جميلة. والآن يستخدم الزجاج على نطاق واسع للصهر. ومع مرور الوقت، بدأ استخدام الزجاج في العلوم. وبفضل اكتشاف قدرته على تركيز الضوء وتشتيته، تم إنشاء عدسات مختلفة، وصنعت التلسكوبات والمجاهر. أصبحت هذه الاكتشافات خطوة عملاقة في تطور العلوم الطبيعية - الطب والأحياء والفلك والفيزياء وغيرها. لا يمكن القيام بأي نشاط في أي مجال علمي بدون الزجاج.
كيف يتم صناعة الزجاج؟ مثل مرة من قبل، مصنوعة من الرمال. يحتوي الرمل في جوهره على الكوارتز، المعروض هنا على شكل بلورات. عند تسخينه يذوب. إذا قمت بتبريده بسرعة، فلن يتوفر للمعادن الوقت الكافي للتبلور، وتصبح شفافة. لإعطاء المنتج أي لون، تتم إضافة أكاسيد المعادن المختلفة إليه. ولإضفاء أقصى قدر من الشفافية على الزجاج، يتم تنظيف الرمال بحيث تحتوي على الكوارتز فقط تقريبًا.
في الوقت الحالي، هناك العديد من الطرق للحصول على منتج بخصائص مختلفة: معزز، ومصلب، ومرآة، ومدرع. لا تزال القاعدة عبارة عن رمل بسيط يتم معالجته. من المهم أن نقول أنه لا يزال هناك ما يكفي من الرمال على هذا الكوكب، لذلك لن يخرج الزجاج من استخدامنا قريبًا.
اليوم سنتحدث عن كيفية صنع الزجاج بنفسك في المنزل بيديك. سننظر أيضًا في طرق وتقنيات الإنتاج المستقل للزجاج ومنتجات الزجاج، أي الأفران والأجهزة والأدوات اللازمة لصهر الزجاج
في المصانع والمختبرات الكيميائية، يتم إنتاج الزجاج من شحنة - خليط جاف مخلوط تمامًا من الأملاح المسحوقة والأكاسيد والمركبات الأخرى. عند تسخينها في الأفران إلى درجات حرارة عالية جدًا، غالبًا ما تزيد عن 1500 درجة مئوية، تتحلل الأملاح إلى أكاسيد، والتي تتفاعل مع بعضها البعض لتشكل السيليكات والبورات والفوسفات ومركبات أخرى تكون مستقرة عند درجات حرارة عالية. معًا يشكلون الزجاج.
سنقوم بإعداد ما يسمى بالنظارات القابلة للانصهار، والتي يكفي لها فرن كهربائي مختبري بدرجة حرارة تسخين تصل إلى 1000 درجة مئوية. ستحتاج أيضًا إلى بوتقات وملقط بوتقة (حتى لا تحترق) ولوحة مسطحة صغيرة أو فولاذ أو حديد زهر. أولاً سنقوم بلحام الزجاج، ومن ثم سنجد استخدامًا له.
امزج باستخدام ملعقة على قطعة من الورق 10 جم من رباعي بورات الصوديوم (البوراكس)، و20 جم من أكسيد الرصاص و1.5 جم من أكسيد الكوبالت، منخل من خلال منخل. هذه هي الدفعة لدينا. اسكبه في بوتقة صغيرة واضغطه باستخدام ملعقة حتى تحصل على مخروط مع الجزء العلوي في وسط البوتقة. يجب ألا تشغل الشحنة المضغوطة أكثر من ثلاثة أرباع الحجم الموجود في البوتقة، ومن ثم لن ينسكب الزجاج.
باستخدام الملقط، ضع البوتقة في فرن كهربائي (بوتقة أو دثر)، يسخن إلى 800-900 درجة مئوية، وانتظر حتى تذوب الشحنة. يتم الحكم على ذلك من خلال إطلاق الفقاعات: بمجرد أن يتوقف، يكون الزجاج جاهزًا. أخرج البوتقة من الفرن بالملقط ثم اسكب الزجاج المنصهر على الفور على لوح من الفولاذ النظيف أو من الحديد الزهر. عند تبريده على الموقد، يشكل الزجاج سبيكة زرقاء بنفسجية.
للحصول على أكواب ذات ألوان أخرى، استبدل أكسيد الكوبالت بأكاسيد تلوين أخرى. سوف يقوم أكسيد الحديد (III) (1-1.5 جم) بتلوين الزجاج باللون البني، وأكسيد النحاس (II) (0.5-1 جم) - باللون الأخضر، خليط من 0.3 جم من أكسيد النحاس مع 1 جم من أكسيد الكوبالت و 1 جم من الحديد ( III) أكسيد – أسود. إذا تناولت حمض البوريك وأكسيد الرصاص فقط، فسيظل الزجاج عديم اللون وشفافًا. جرب نفسك مع أكاسيد أخرى، على سبيل المثال، الكروم والمنغنيز والنيكل والقصدير.
قم بطحن الزجاج بمدقة في هاون الخزف، لتجنب الإصابة بالشظايا، تأكد من لف يدك بمنشفة وتغطية الهاون والمدقة بقطعة قماش نظيفة.
يُسكب مسحوق الزجاج الناعم على الزجاج السميك، ويُضاف القليل من الماء ويُطحن حتى يصبح كريميًا مع رنين - قرص زجاجي أو خزفي بمقبض. بدلاً من الرنين، يمكنك أن تأخذ ملاطًا صغيرًا ذو قاع مسطح أو قطعة مصقولة من الجرانيت - وهذا ما فعله الأساتذة القدامى عندما كانوا يرسمون الأرض. الكتلة الناتجة تسمى الانزلاق. سنطبقه على سطح الألومنيوم بنفس الطريقة التي نطبق بها عند صنع المجوهرات.
قم بتنظيف سطح الألومنيوم باستخدام ورق الصنفرة وإزالة الشحوم عن طريق الغليان في محلول الصودا. على سطح نظيف، ارسم الخطوط العريضة للتصميم بمشرط أو إبرة. باستخدام فرشاة عادية، قم بتغطية السطح بزلاق، ثم جففه على لهب، ثم قم بتسخينه في نفس اللهب حتى يندمج الزجاج مع المعدن. سوف تحصل على المينا.
إذا كانت الأيقونة صغيرة، فيمكن تغطيتها بطبقة من الزجاج وتسخينها بالكامل على اللهب. إذا كان المنتج أكبر (على سبيل المثال، علامة مع نقش)، فأنت بحاجة إلى تقسيمه إلى أقسام وتطبيق الزجاج عليها بالتناوب. لجعل لون المينا أكثر كثافة، أعد وضع الزجاج. وبهذه الطريقة، لا يمكنك الحصول على الزخارف فحسب، بل يمكنك أيضًا الحصول على طلاءات مينا موثوقة لحماية أجزاء الألومنيوم في جميع أنواع الأجهزة والموديلات. نظرًا لأن المينا في هذه الحالة يتحمل حمولة إضافية، فمن المستحسن تغطية السطح المعدني بطبقة أكسيد كثيفة بعد إزالة الشحوم والغسيل؛ للقيام بذلك، يكفي الاحتفاظ بالجزء لمدة 5-10 دقائق في فرن بدرجة حرارة أقل بقليل من 600 درجة مئوية.
بالطبع، من الملائم أكثر تطبيق الانزلاق على جزء كبير ليس بفرشاة، ولكن بزجاجة رذاذ أو ببساطة عن طريق الري (ولكن يجب أن تكون الطبقة رقيقة). تجفيف الجزء في فرن على درجة حرارة 50-60 درجة مئوية، ومن ثم نقله إلى فرن كهربائي مسخن إلى 700-800 درجة مئوية.
يمكنك أيضًا صنع ألواح مطلية لأعمال الفسيفساء من الزجاج القابل للانصهار. قم بتغطية قطع الخزف المكسور (سيتم تقديمها لك دائمًا في متجر الخزف الصيني) بطبقة رقيقة من الانزلاق، ثم قم بتجفيفها في درجة حرارة الغرفة أو في فرن ثم قم بدمج الزجاج على الأطباق، وحفظها في فرن كهربائي عند درجة حرارة لا تقل عن 700 درجة مئوية.
بعد أن أتقنت العمل بالزجاج، يمكنك مساعدة زملائك من نادي الأحياء: غالبًا ما يصنعون حيوانات محشوة، وتحتاج الحيوانات المحنطة إلى عيون مختلفة الألوان...
في لوح فولاذي يبلغ سمكه حوالي 1.5 سم، قم بحفر عدة تجاويف بأحجام مختلفة بقاع مخروطي أو كروي. بنفس الطريقة السابقة، قم بدمج النظارات الملونة المختلفة. من المحتمل أن تكون جاما كافية، ولكن لتغيير الكثافة، قم بزيادة أو تقليل محتوى مادة التلوين المضافة قليلاً.
ضع قطرة صغيرة من الزجاج المصهور ذو الألوان الزاهية في تجويف اللوحة الفولاذية، ثم اسكب الزجاج ذو لون القزحية. ستدخل القطرة إلى الكتلة الرئيسية، لكنها لن تختلط بها - وبهذه الطريقة سيتم إعادة إنتاج كل من التلميذ والقزحية. قم بتبريد العناصر ببطء، وتجنب التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة. للقيام بذلك، قم بإزالة "العيون" المتصلبة، ولكن لا تزال ساخنة، من القالب باستخدام ملاقط ساخنة، ووضعها في الأسبستوس السائب وتبريدها إلى درجة حرارة الغرفة. .
وبطبيعة الحال، يمكن أيضًا استخدام الزجاج القابل للانصهار في تطبيقات أخرى. لكن أليس من الأفضل أن تبحث عنهم بنفسك؟
ولاستكمال التجارب مع الزجاج، وباستخدام نفس الفرن الكهربائي، سنحاول تحويل الزجاج العادي إلى زجاج ملون. سؤال طبيعي: هل يمكن صنع النظارات الشمسية بهذه الطريقة؟ من الممكن، ولكن من غير المرجح أن تنجح في المرة الأولى، لأن العملية متقلبة وتتطلب بعض المهارات. لذلك، لا تتناول النظارات إلا بعد التدرب على قطع الزجاج والتأكد من أن النتيجة تلبي توقعاتك.
الطلاء الأساسي للزجاج سيكون الصنوبري. لقد قمت مسبقًا بتحضير مجففات للدهانات الزيتية من الراتنجات والأملاح الحمضية التي يتكون منها الصنوبري. دعونا ننتقل مرة أخرى إلى الراتنجات، لأنها قادرة على تشكيل طبقة رقيقة ومتساوية على الزجاج وتكون بمثابة حاملات للمواد الملونة،
تذوب قطع الصنوبري في محلول الصودا الكاوية بتركيز حوالي 20% مع التحريك والتذكر بالطبع الحذر حتى يتحول السائل إلى اللون الأصفر الغامق. بعد التصفية، أضف القليل من محلول كلوريد الحديديك FeCl3 أو ملح الحديديك الآخر. ضع في اعتبارك أن تركيز المحلول يجب أن يكون صغيراً، ولا يمكن تناول الملح الزائد - فإن راسب هيدروكسيد الحديد الذي يتكون في هذه الحالة سوف يتداخل معنا. إذا كان تركيز الملح منخفضا، فسيتم تشكيل راسب أحمر من راتنجات الحديد - وهذا هو المكان المطلوب.
قم بتصفية الراسب الأحمر وجففه في الهواء، ثم قم بإذابته حتى يتشبع بالبنزين النقي (ليس بنزين السيارات، بل البنزين المذيب)؛ وسيكون من الأفضل تناول الهكسان أو الأثير البترولي. باستخدام فرشاة أو رش، قم بطلاء طبقة رقيقة من الزجاج على السطح، واتركها حتى تجف ثم ضعها في فرن مسخن إلى حوالي 600 درجة مئوية لمدة 5-10 دقائق.
لكن الصنوبري مادة عضوية ولا تتحمل درجة الحرارة هذه! هذا صحيح، ولكن هذا هو بالضبط ما تحتاجه - دع القاعدة العضوية تحترق. ثم ستبقى طبقة رقيقة من أكسيد الحديد على الزجاج، ملتصقة جيدًا بالسطح. وعلى الرغم من أن الأكسيد معتم بشكل عام، إلا أنه في مثل هذه الطبقة الرقيقة ينقل بعض أشعة الضوء، أي أنه يمكن أن يكون بمثابة مرشح للضوء.
ربما تبدو الطبقة الواقية من الضوء داكنة جدًا بالنسبة لك، أو على العكس من ذلك، خفيفة جدًا. في هذه الحالة، قم بتغيير الظروف التجريبية - زيادة طفيفة أو تقليل تركيز محلول الصنوبري، وتغيير وقت إطلاق النار ودرجة الحرارة. إذا لم تكن راضيًا عن اللون الذي تم طلاء الزجاج به، فاستبدل كلوريد الحديديك بكلوريد معدن آخر، ولكن بالتأكيد معدن يكون أكسيده ذو ألوان زاهية، على سبيل المثال، النحاس أو كلوريد الكوبالت.
وعندما يتم تطوير التقنية بعناية على قطع الزجاج، فمن الممكن تحويل النظارات العادية إلى نظارات شمسية دون الكثير من المخاطر. فقط تذكر إزالة الزجاج من الإطار - فالإطار البلاستيكي لن يتحمل التسخين في الفرن بنفس الطريقة التي تتحمل بها قاعدة الصنوبري...
.
لصنع الزجاج، يجب إذابة الرمل. من المحتمل أنك مشيت على الرمال الساخنة في يوم مشمس، لذا تعتقد أنه للقيام بذلك يجب تسخينه إلى درجات حرارة عالية جدًا. يذوب مكعب من الثلج عند درجة حرارة حوالي 0 درجة مئوية. ويبدأ الرمل في الذوبان عند درجة حرارة لا تقل عن 1710 درجة مئوية، وهي أعلى بحوالي سبع مرات من درجة الحرارة القصوى لفرننا المعتاد.
يتطلب تسخين أي مادة إلى درجة الحرارة هذه الكثير من الطاقة، وبالتالي المال. لهذا السبب، عند إنتاج الزجاج للاحتياجات اليومية، يضيف صانعو الزجاج مادة إلى الرمل تساعد على ذوبان الرمل عند درجات حرارة منخفضة - حوالي 815 درجة مئوية. وهذه المادة عادة ما تكون رماد الصودا.
ومع ذلك، إذا كنت تستخدم فقط خليطًا من الرمل ورماد الصودا عند الذوبان، فيمكنك الحصول على نوع مذهل من الزجاج - الزجاج الذي يذوب في الماء (بصراحة، ليس الخيار الأفضل للنظارات).
لمنع الزجاج من الذوبان، تحتاج إلى إضافة مادة ثالثة. يضيف صانعو الزجاج الحجر الجيري المسحوق إلى الرمل والصودا (ربما تكون قد رأيت هذا الحجر الأبيض الجميل). ويسمى الزجاج المستخدم عادة لصنع النوافذ والمرايا والنظارات والزجاجات والمصابيح الكهربائية بزجاج سيليكات الصودا والجير. هذا الزجاج متين للغاية، وعندما يذوب يكون من السهل تشكيله بالشكل المطلوب. وبالإضافة إلى الرمل ورماد الصودا والحجر الجيري، يحتوي هذا الخليط (يسميه الخبراء “الخليط”) على بعض أكسيد المغنسيوم، وأكسيد الألومنيوم، وحمض البوريك، بالإضافة إلى مواد تمنع تكون فقاعات الهواء في هذا الخليط.
يتم جمع كل هذه المكونات ويوضع الخليط في فرن عملاق (أكبر هذه الأفران يتسع لحوالي 1,110,000 كجم من الزجاج السائل).
تعمل حرارة الفرن العالية على تسخين الخليط حتى يبدأ في الذوبان ويتحول من الحالة الصلبة إلى السائل اللزج. ويستمر تسخين الزجاج السائل على درجات حرارة عالية حتى تختفي منه جميع الفقاعات والعروق، إذ يجب أن يكون الشيء المصنوع منه شفافاً تماماً. عندما تصبح الكتلة الزجاجية متجانسة ونظيفة، خففي الحرارة وانتظري حتى يتحول الزجاج إلى كتلة لزجة لزجة - مثل القزحية الساخنة. يتم بعد ذلك سكب الزجاج من الفرن إلى آلة الصب حيث يتم سكبه في قوالب وتشكيله.
ومع ذلك، عند إنتاج أشياء مجوفة مثل الزجاجات، يجب نفخ الزجاج مثل البالون. في السابق، كان من الممكن رؤية نفخ الزجاج خلال المعارض والكرنفالات، ولكن الآن يتم عرض هذه العملية غالبًا على شاشة التلفزيون. ربما تكون قد شاهدت نافخات الزجاج التي تنفخ الزجاج الساخن في نهاية الأنبوب لتكوين أشكال مذهلة. ولكن يمكن أيضًا نفخ الزجاج باستخدام الآلات. المبدأ الأساسي لنفخ الزجاج هو النفخ في قطرة زجاجية حتى تتشكل فقاعة هواء في المنتصف، والتي تصبح تجويفًا في القطعة النهائية.
بعد إعطاء الزجاج الشكل المطلوب، ينتظره خطر جديد - يمكن أن يتشقق عند تبريده إلى درجة حرارة الغرفة. ولتجنب ذلك، يحاول الحرفيون التحكم في عملية التبريد عن طريق إخضاع الزجاج المقسى للمعالجة الحرارية. المرحلة الأخيرة من المعالجة هي إزالة قطرات الزجاج الزائدة من مقابض الأكواب أو ألواح التلميع باستخدام مواد كيميائية خاصة تجعلها ناعمة تمامًا.
لا يزال العلماء يناقشون ما إذا كان ينبغي اعتبار الزجاج سائلًا صلبًا أو سائلًا شديد اللزوجة (يشبه الشراب). نظرًا لأن الزجاج الموجود في نوافذ المنازل القديمة يكون أكثر سمكًا في الأسفل وأرق في الأعلى، يزعم البعض أن الزجاج يتقطر بمرور الوقت. ومع ذلك، يمكن القول بأن زجاج النوافذ في السابق لم يكن مصنوعًا بشكل مستقيم تمامًا وكان الناس يقومون ببساطة بإدخاله في الإطارات مع جعل الحافة السميكة لأسفل. حتى الأواني الزجاجية من زمن روما القديمة لا تظهر عليها أي علامات "للسيولة". وبالتالي، فإن مثال زجاج النوافذ القديم لن يساعد في حل مسألة ما إذا كان الزجاج في الواقع سائلًا عالي اللزوجة.
التركيب (المواد الخام) لصنع الزجاج في المنزل:
رمل الكوارتز؛
رماد الصودا؛
ثالاميت.
حجر الكلس؛
سيانيت نيفلين
كبريتات الصوديوم.
كيف يتم صناعة الزجاج في المنزل (عملية الإنتاج)
عادة، يتم استخدام الزجاج الخردة (الزجاج المكسور) بالإضافة إلى المكونات المذكورة أعلاه كمكونات.
1) تدخل العناصر المكونة للزجاج المستقبلي إلى الفرن حيث تذوب جميعها عند درجة حرارة 1500 درجة لتشكل كتلة سائلة متجانسة.
2) يدخل الزجاج السائل إلى جهاز الخالط (جهاز لإنشاء مخاليط مستقرة)، حيث يتم خلطه إلى كتلة ذات درجة حرارة موحدة.
3) يتم السماح للكتلة الساخنة بالاستقرار لعدة ساعات.
هكذا يُصنع الزجاج!
