يعتبر صنع الزجاج عملية قديمة جدًا ، حيث يرجع تاريخ صناعة الزجاج إلى ما قبل 2500 قبل الميلاد. أصبح تصنيع الزجاج ، في يوم من الأيام ، فنًا نادرًا وقيمًا ، صناعة شائعة. تستخدم المنتجات الزجاجية تجاريًا وفي المنزل كحاويات وعوازل وألياف معززة وعدسات وفن زخرفي. في حين أن المواد المستخدمة في صنعها قد تختلف ، فإن العملية العامة لكيفية صنع الزجاج هي نفسها والموضحة أدناه.
خطوات
طريقة 1 من 2: استخدام الفرن أو الفرن
الخطوة 1. الحصول على رمل السيليكا
يُطلق على رمال السيليكا أيضًا اسم رمل الكوارتز ، وهي المكون الأساسي في صناعة الزجاج. يتم البحث عن الزجاج الخالي من شوائب الحديد للحصول على قطع زجاجية صافية ، لأن الحديد سيجعل الزجاج يبدو مخضرًا عند وجوده.
- ارتدِ قناعًا للوجه إذا كنت تتعامل مع رمال السيليكا شديدة النعومة. إذا تم استنشاقه ، يمكن أن يسبب تهيج الحلق والرئتين.
- رمل السيليكا متاح من تجار التجزئة على الإنترنت. إنها رخيصة إلى حد ما - لا ينبغي أن تكلف الكميات الصغيرة أكثر من 20 دولارًا. إذا كنت ترغب في العمل على نطاق صناعي ، فيمكن لتجار التجزئة المتخصصين تقديم أسعار تنافسية على الطلبات الكبيرة - أحيانًا أقل من 100 دولار للطن.
- إذا لم يكن من الممكن العثور على رمل خالٍ بشكل كافٍ من شوائب الحديد ، فيمكن مواجهة تأثير التلوين عن طريق إضافة كميات صغيرة من ثاني أكسيد المنغنيز. أو ، إذا كنت تريد زجاجًا مخضرًا ، اترك المكواة فيه!
الخطوة 2. أضف كربونات الصوديوم وأكسيد الكالسيوم إلى الرمل
تعمل كربونات الصوديوم (المعروفة باسم صودا الغسيل) على خفض درجة الحرارة اللازمة لصنع الزجاج تجاريًا. ومع ذلك ، فإنه يسمح للماء بالمرور عبر الزجاج ، لذلك يضاف أكسيد الكالسيوم أو الجير لإبطال هذه الخاصية. يمكن أيضًا إضافة أكاسيد المغنيسيوم و / أو الألومنيوم لجعل الزجاج أكثر متانة. بشكل عام ، لا تشغل هذه الإضافات أكثر من 26 إلى 30 بالمائة من خليط الزجاج.
الخطوة 3. أضف مواد كيميائية أخرى ، اعتمادًا على الغرض المقصود من الزجاج
الإضافة الأكثر شيوعًا للزجاج المزخرف هي أكسيد الرصاص ، الذي يوفر التألق في الأواني الزجاجية الكريستالية ، فضلاً عن النعومة لتسهيل القطع وأيضًا تقليل نقطة الانصهار. قد تحتوي عدسات النظارات على أكسيد اللانثانم بسبب خصائصه الانكسارية ، بينما يساعد الحديد الزجاج على امتصاص الحرارة.
يمكن أن تحتوي بلورات الرصاص على ما يصل إلى 33 في المائة من أكسيد الرصاص ؛ ومع ذلك ، كلما زاد أكسيد الرصاص ، زادت المهارة المطلوبة لتشكيل الزجاج المصهور ، لذلك يختار العديد من صانعي الكريستال الرصاصي محتوى أقل من الرصاص
الخطوة 4. أضف المواد الكيميائية لإنتاج اللون المطلوب في الزجاج ، إن وجد
كما هو مذكور أعلاه ، فإن شوائب الحديد في رمل الكوارتز تجعل الزجاج المصنوع منه يبدو مخضرًا ، لذلك يضاف أكسيد الحديد لزيادة اللون الأخضر ، مثل أكسيد النحاس. تنتج مركبات الكبريت لونًا مصفرًا أو كهرمانيًا أو بنيًا أو حتى أسودًا ، اعتمادًا على كمية الكربون أو الحديد المضاف إلى الخليط أيضًا.
الخطوة 5. ضع الخليط في بوتقة أو حامل جيد مقاوم للحرارة
يجب أن تكون الحاوية قادرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية داخل الفرن - اعتمادًا على الإضافات الخاصة بك ، قد يذوب خليط الزجاج في درجات حرارة تتراوح بين 1500 و 2500 درجة مئوية. يجب أيضًا أن تكون الحاوية سهلة الإمساك بخطافات وأعمدة معدنية.
الخطوة 6. نذوب الخليط في سائل
بالنسبة لزجاج السيليكا التجاري ، يتم ذلك في فرن يعمل بالغاز ، بينما يمكن إنشاء زجاج خاص باستخدام صهر كهربائي أو فرن أو فرن.
يصبح رمل الكوارتز بدون إضافات زجاجًا عند درجة حرارة 2300 درجة مئوية (4 ، 172 درجة فهرنهايت). تقلل إضافة كربونات الصوديوم (الصودا) من درجة الحرارة اللازمة لصنع الزجاج إلى 1500 درجة مئوية (2732 درجة فهرنهايت)
الخطوة 7. تجانس وإزالة الفقاعات من الزجاج المنصهر
هذا يعني تقليب الخليط إلى سمك ثابت وإضافة مواد كيميائية مثل كبريتات الصوديوم أو كلوريد الصوديوم أو أكسيد الأنتيمون.
الخطوة 8. تشكيل الزجاج المصهور
يمكن تشكيل الزجاج بإحدى الطرق المتعددة:
- يمكن سكب الزجاج المصهور في قالب وتركه يبرد. تم استخدام هذه الطريقة من قبل المصريين ، وكذلك عدد العدسات التي يتم إنشاؤها اليوم.
- يمكن تجميع كمية كبيرة من الزجاج المصهور في نهاية أنبوب مجوف ، ثم يتم نفخه أثناء تدوير الأنبوب. يتشكل الزجاج من خلال دخول الهواء إلى الأنبوب ، وسحب الجاذبية على الزجاج المصهور وأي أدوات يستخدمها النافخ الزجاجي لتشغيل الزجاج المصهور.
- يمكن سكب الزجاج المصهور في حوض من القصدير المصهور للحصول على الدعم ثم رشه بالنيتروجين المضغوط لتشكيله وتلميعه. يسمى الزجاج المصنوع بهذه الطريقة بالزجاج المصقول ، وهي طريقة صنع الألواح الزجاجية منذ خمسينيات القرن الماضي.
الخطوة 9. تبريد الزجاج ببطء في الفرن
تسمى هذه العملية التلدين ، وهي تزيل أي نقاط ضغط قد تكونت في الزجاج أثناء التبريد. الزجاج الذي لم يتم تلدينه أضعف بشكل ملحوظ. بمجرد اكتمال هذه العملية ، يمكن بعد ذلك طلاء الزجاج أو تصفيحه أو معالجته بطريقة أخرى لتحسين قوته ومتانته.
- يمكن أن تختلف درجة الحرارة الدقيقة لعملية التلدين بناءً على التركيب الدقيق للزجاج من 750 درجة فهرنهايت إلى 1000 درجة فهرنهايت. قد يتغير أيضًا المعدل الذي يجب أن يبرد به الزجاج - بشكل عام ، يجب أن تبرد قطع الزجاج الأكبر بشكل أبطأ من القطع الأصغر. ابحث عن طرق التلدين المناسبة قبل البدء.
- عملية ذات صلة هي التقسية ، حيث يتم وضع الزجاج المصقول والمشكل في فرن يتم تسخينه إلى 600 درجة مئوية على الأقل (1 ، 112 درجة فهرنهايت) ثم يتم تبريده سريعًا ("إخماده") مع انفجارات من الهواء عند ضغط مرتفع. يتكسر الزجاج الملدن إلى شظايا عند 6000 رطل لكل بوصة مربعة (psi) ، بينما يتكسر الزجاج المقسى إلى قطع صغيرة عند ما لا يقل عن 10000 رطل / بوصة مربعة وعادة عند حوالي 24000 رطل / بوصة مربعة.
طريقة 2 من 2: استخدام شواية فحم
الخطوة 1. قم بإعداد فرن مؤقت من شواية الفحم
تستخدم هذه الطريقة الحرارة الناتجة عن حريق كبير بالفحم لإذابة رمال السيليكا في الزجاج. المواد المستخدمة رخيصة الثمن وشائعة نسبيًا - نظريًا ، كل ما تحتاجه هو رحلة قصيرة إلى متجر الأجهزة لتكون جاهزًا لصنع الزجاج الخاص بك. استخدم شواية فحم كبيرة الحجم - نماذج "القبة" ذات الحجم القياسي تعمل بشكل جيد. استخدم الشواية الأكثر سمكًا وصلابة. تحتوي معظم شوايات الفحم على فتحة تهوية في الأسفل - افتح هذه الفتحة.
- حتى في درجات الحرارة الشديدة التي يتم الوصول إليها بهذه الطريقة ، قد يكون من الصعب إذابة رمال السيليكا في الشواية. أضف كمية صغيرة (حوالي 1/3 إلى 1/4 من حجم الرمال) من صودا الغسيل و / أو الجير و / أو البورق إلى الرمال قبل أن تبدأ. تعمل هذه الإضافات على خفض درجة حرارة انصهار الرمال.
- إذا كنت ستنفخ الزجاج ، فاحرص على أن يكون أنبوبًا معدنيًا طويلًا ومجوفًا في متناول يدك. إذا كنت تنوي سكبه في قالب ، فقم بإعداد القالب مسبقًا. أنت تريد قالبًا لا يحترق أو يذوب من حرارة الزجاج المصهور - الجرافيت يعمل بشكل جيد.
الخطوة 2. تعرف على مخاطر هذه الطريقة
ستدفع هذه الطريقة الشواية التقليدية إلى ما بعد حدود درجة الحرارة العادية - ساخنة جدًا لدرجة أنه من الممكن حتى إذابة الشواية نفسها. هذه الطريقة يمكن أن تسبب إصابة شديدة أو وفاة إذا حاولت بتهور. التقدم بحذر. لديك كمية كبيرة من الأوساخ أو الرمل أو مطفأة حريق مصنفة لدرجات حرارة عالية في متناول اليد لإخماد الحريق إذا لزم الأمر.
الخطوة 3. اتخذ كل الاحتياطات الممكنة لحماية نفسك وممتلكاتك من الحرارة المرتفعة
جرب هذه الطريقة على سطح متسخ أو رملي في الخارج مع وجود مساحة كبيرة. قد يؤدي القيام بذلك على سطح خرساني مكشوف غير مغطى بالرمل أو الأوساخ إلى تشقق الخرسانة بشكل متفجر إذا تم إسقاط الزجاج المنصهر الساخن عليها. لا تستخدم أي معدات لا يمكن الاستغناء عنها. موقف واضح من الشواية أثناء تسخين الزجاج. يجب عليك أيضًا ارتداء أكبر قدر ممكن من الملابس الواقية ، بما في ذلك:
- قفازات الفرن الثقيلة أو القفازات
- قناع لحام
- ساحة للخدمة الشاقة
- ملابس مقاومة للحرارة
الخطوة الرابعة. احصل على مكنسة كهربائية بخرطوم طويل
باستخدام شريط لاصق أو طريقة أخرى ، قم بزاوية خرطومها بحيث ينفخ مباشرة في فتحة التهوية السفلية دون لمس جسم الشواية الرئيسي. قد ترغب في ربط الخرطوم بإحدى أرجل أو عجلات الشواية. احتفظ بوحدة التفريغ الرئيسية بعيدًا عن الشواية قدر الإمكان.
- تأكد من أن الخرطوم محكم وأنه لن يتحرك - إذا ارتخي أثناء صنع الزجاج ، فيجب عليك ذلك ليس اقترب من الشواية إذا كانت شديدة الحرارة.
- قم بتشغيل المكنسة الكهربائية لاختبار موضع الخرطوم. سوف ينفخ الخرطوم الدقيق مباشرة في الفتحة.
الخطوة 5. قم بتبطين الجزء الداخلي من الشواية بالفحم
استخدم المزيد من الفحم مقارنة بشواء اللحوم. تم تحقيق نتائج ناجحة من خلال ملء الشواية تقريبًا. ضع قدرًا من الحديد الزهر أو بوتقة تحتوي على الرمال في وسط الشواية ، محاطًا بالفحم.
الفحم الخشبي الصلب (أو "الكتلة") يحترق أكثر سخونة وأسرع من الفحم الحجري ، مما يجعله خيارًا أفضل إذا كان متاحًا
الخطوة 6. أشعل الفحم
استشر عبوة الفحم لمعرفة ما إذا كان الفحم الخاص بك يمكن أن يضيء مباشرة أو ما إذا كان يتطلب سوائل أخف. دع اللهب ينتشر بالتساوي.
الخطوة 7. انتظر حتى يسخن الفحم
عندما يتحول لون الفحم إلى الرمادي وينبعث منه توهج برتقالي ، يكون جاهزًا. يجب أن تكون قادرًا على الشعور بالحرارة من مجرد الوقوف بالقرب من الشواية.
الخطوة 8. قم بتشغيل المحل لإدخال الهواء إلى الفحم
يمكن للفحم الذي يتم تغذيته بالهواء من الأسفل أن يحترق بشدة (تصل إلى 2000 درجة فهرنهايت). احذر - قد تحدث اشتباكات كبيرة.
إذا كنت لا تزال غير قادر على الوصول إلى درجات حرارة عالية بما يكفي ، فجرّب استبدال الغطاء أثناء إدخال الهواء عبر الفتحة
الخطوة التاسعة: عندما يذوب الزجاج ، استخدم الأدوات المعدنية بحذر شديد لإزالته وتشكيله
بسبب انخفاض درجة حرارة طريقة الشواء ، قد يكون الزجاج المنصهر أكثر صلابة وأصعب في العمل من الزجاج الموجود في الفرن. قم بتشكيله بأنبوب أو قالب أو أدوات أخرى كما تفعل عادةً.
نصائح
- يمكن استخدام بعض رمال الشاطئ بدلاً من رمال السيليكا النقية ، على الرغم من أن الزجاج الناتج قد يكون معتمًا أو متغير اللون أو أقل جودة. استخدم الرمل الأكثر بياضًا وأفضلها تناسقًا كما هو متاح.
- إذا كانت رملك أو إضافاتك خشنة الحبيبات ، فقم بسحقها باستخدام ملاط ومدقة أو مطحنة ميكانيكية. تذوب جزيئات الحبوب الدقيقة بشكل أسرع.
-
يمكن إضافة قطع مطحونة من الزجاج القديم إلى الرمل قبل ذوبانه لإعادة تدويره إلى زجاج جديد. يجب أولاً فحص الزجاج القديم ، أو "آسارة الزجاج" ، بحثًا عن الشوائب التي من شأنها إضعاف الزجاج الجديد المصنوع به - ابحث عن الفقاعات.
عند طحن الزجاج ، ارتدِ قناعًا للوجه لمنع الاستنشاق العرضي
- استخدم موقد اللحام بدرجة حرارة عالية للصهر أو قطع القطع الصغيرة أو القضبان أو الخيوط..
تحذيرات
- دائما توخي الحذر بشأن مصادر الحرارة العالية. لا تحاول أبدًا صنع الزجاج حول الأطفال أو الحيوانات الأليفة.
-
يمكن أن يؤدي إطفاء الحرائق شديدة الحرارة بالماء إلى تفاقمها. على سبيل المثال ، النار التي تشتعل عند 2000 درجة مئوية تكون ساخنة بدرجة كافية لتقسيم الماء (H2O) إلى ذرات الهيدروجين والأكسجين المكونة لها ، مما يطلق كمية هائلة من الطاقة الحرارية. بالنسبة للحرائق شديدة الحرارة ، من الأفضل الاحتفاظ بدلو كبير من الأوساخ أو الرمل في متناول اليد.
تحتوي طفايات الحريق من الفئة D على كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) وتستخدم لإخماد حرائق المعادن
