• بازدید : 51 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

تركيبات شيشه :
عنصر اصلي تشكيل دهنده اكثر شيشه ها سيليسيم است . اكسيد سيليسيم يكي ازفراوانترين كانيهاي موجود در پوسته زمين است كه به ان سيليس گفته ميشود(SIO2  )و به اشكال مختلف در طبيعت وجود دارد .
سيليس به تنهايي شيشه ساز است و شيشه خالص سيليسي داراي موغوبيت بسيار خوبيست ولي به دليل نقطه ذوب بالاي سيليس و اقتصادي نبودن توليد معمولا عناصر ديگري به عنوان تعديل كننده يا روان ساز به ان اضافه ميشود . 
البته اكثر عناصر جدول تناوبي به طريقي به صورت كم يا زياد در تركيب انواع شيشه ها وارد ميشوند.
غير از شيشه هاي سيليكاتي سودا-لايم شيشه هاي زيادي كه كاربرد زيادي دارند عبارتند از:

۱) شيشه هاي سربي كه داراي تركيبات سرب هستند و در ساخت عدسي ها و فيلتر ها به كار ميروند.
۲) شيشه هاي بور و سيليكات كه داراي تركيبات بور هستند و در توليد اكثر لوازم ازمايشگاهي ، برخي از شيشه هاي ظروف و در شيشه هاي اپتيكي به كار نيروند.
۳) شيشه هاي باريمي كه داراي تركيبات باريم هستند و در ساخت عدسي ها و فيلتر ها به كار ميروند.
۴) شيشه هايي با تركيبات عناصر كمياب مثل ( لانتانيد ها – تانتاليد ها و تيتانيوم …) كه براي توليد شيشه هاي اپتيكي به كار ميروند .

امروزه مواد الي معيني ميتوانند با روش هاي مشخص به صورت سخت و با ساختمان بي مظم توليد شوند و در واقع شسشه الي توليد شود .
گرچه در زبان محاوره اي به اين تركيبات شيشه گفته نميشود ، اما انواع هارد رزين ها و رزين هاي ترمو پلاستيك از اين نوع شيشه الي هستند كه كاربرد فراواني هم پيدا كرده اند.


روش ساخت شيشه
فرايند هاي عمده در ساخت شيشه عبارتند از :
  
۱) ذوب
۲) شكل دهي
۳) تنش زدايي( آنيلينگ)

در مرحله ذوب مخلوطي از مواد و عناصر مختلف با اندازه و دانه بندي مشخص به صورت گچ تهيه شده و بعد در كوره ذوب طي مراحلي تا دماي ذوب ( اين دما بسته به تركيب شيشه تفاوت دارد ) به منظور به دست اوردن شيشه اي هموژن و عاري از معايب ذوب ميشود.
در شكل دهي شيشه مذاب را يا به صورت تمام اتوماتيك يا دستي از طريق كشش شيشه يا قالب ريزي يا پرس به فرم مورد نظر شكل ميدهند.

در مرحله بعد با به تدريج سرد كردن شيشه و رساندن ان به دماي محيط ( با كنترل دقيق دما ) باعث ميشوند كه تنش هاي درون شيشه ازاد شده يا به حداقل برسد.

هر يك از اين مراحل براي تركيبات مختلف ويژگيهاي خاص خود را دارد ولي از انجا كه عواملي مثل حبابها ، غير هموژن شدن مذاب شيشه و حضور رگه و ديگر ناخالصيهاي شيشه پارامترهاي مشتركي در مراحل ساخت انواع شيشه هاست ، سعي بر اين است كه اين مشكلات به حداقل رسانده شود . 
مشخصا در مورد شيشه هاي اپتيكي حذف اين معايب حائز اهميت است

كليات
  شيشه جامدي آمورف ومعدني است كه معمولا از انجماد سريع مذاب بدون تبلور،تا دماي اتاق بدست مي آيد.برخي ان را مايع فوق تبريد (super cooled) مي نامند .شيشه در دماي اتاق سفت و شكننده است ولي مي توان به تعداد نامحدودي ذوب و مجددا شكل داد. وزن مخصوص آن حدودgr/cm3  6/2-3/2 و مقاومت كششي آن بدليل وجود معايب سطحي از قبيل ترك هاي موئي (Microcracks) و نقايص ديگر پايين و حدود ۷۰۰-۳۵۰
Kg/cm2 است ولي مقاومت فشاري آن بسيار بالا و در حدود kg/cm2 3500 است.
نظريه تشكيل شيشه براي اولين بار در سال ۱۹۳۲ ميلادي توسط دانشمندي بنام زاخارياسن (Zachariasen ) و بعد از او در سال هاي ۱۹۳۸-۱۹۳۳ توسط وارن Warren)) و همكارانش پيشنهاد گرديد.نظري هاي ديگري ارائه شدند ولي ازاهميت كمتري برخوردارند. از شيشه به دليل شفافيت،مقاومت در برابر خوردگي و عايق بودن استفاده هاي فراواني مي شود وامروزه، تقريبا بيش از ۸۰۰ نوع شيشه مختلف به بازار عرضه مي گردد.شيشه هاي معمولي را از ذوب سيليس با مواد قليايي و مواد پايدار كننده از قبيل آهك ،آلومين ،سرب و باريم توليد مي كنند.شيشه بطري ،شيشه تخت و شيشه پنجره (جام) معمولا داراي سليس ، آلومين ، اكسيد كلسيم و اكسيد سديم است.

خواص شيشه ها
هدف اصلي استفاده از شيشه در ساختمان ، عبور نور طبيعي بدون ايجاد ناراحتي و مزاحمت به ساكنين آن است.اخيرا نيز مسائلي از قبيل صرفه جويي در انرژي ،كنترل دما، ايمني و زيبايي نيز مطر اند كه بايد در هنگام انتخاب شيشه و نصب آن در ساختمان هاي جديد كاملا مد نظر طراح قرار گيرند.

خواص شيميايي
 شيشه ها در برابر عوامل خورنده از قبيل اسيدها و بازها به جز اسيد فلوئيدريك مقاوم اند.

خواص نوري
از مهم ترين خواص شيشه ، خواص نوري آن است كه آن را براي مقاصد مختلف مختلف از جمله ساختمان ، معماري ،حمل ونقل و ارتباطات ، تجهيزات علمي و تجهيزات پزشكي جالب توجه ساخته است.
 مهم ترين خواص نوري شيشه انعكاس ، شكست ،پراكندگي و عبور است. هر چند شيشه ها در برابر نور مرئي و مادون قرمز شفافند ولي اغلب آن ه در برابر نور ماوراء بنفش مات اند. براي عبور يا جذب محدوده خاصي از طول موج نور فيلتر هاي ويژه گرما استفاده مي شود. براي تغيير در قدرت انعكاس نور ، گاه سطح شيشه را طراح دار يا مشجر مي كنند.

انعكاس 
 هنگامي كه نوري به سطح شيشه مي تابد قسمتي از آن منعكس مي شود كه آن را با R نشان مي دهند. R  اول كلمه Reflection به معني انعكاس است.
انعكاس كاملا به زاويه تابش ، يعني زاويه بين اشعه نور و خط عمود بر سطح شيشه بستگي دارد.هر چقدر زاويه تابش بيش تر باشد مقدار انرژي (نور) منعكس شده بيش تر است. شيشه هايي كه ضريب شكست بالايي دارند نسبت به شيشه هايي كه ضريب شكست پايين تري دارند نور تابيده شده را بيش تر منعكس مي كنند.


شكست
 اگر نور از يك محيط به محيط ديگري وارد شود مسير آن تغيير مي كند.مقدار مسير بيانگر ضريب شكست است كه ان را از قانون اسنل محاسبه مي كنند.

پراكندگي
 پراكندگي معياري از تغيير ضريب شكست نسبت به طول موج است.اين تغيير باعث تفكنيك اجزاي نور در منشور مي گردد.تشكيل قوس قزح نيز به دليل پراكندگي نور در قطره و ذرات آب است.

عبور
 نوري كه بر شيشه مي تابد مقداري از آن منعكس ومقداري از آن عبور مي كند.مقدار نوري كه از شيشه عبور مي كند به ضخامت شيشه ،وضعيت سطح (صاف، خشن،…) و نوع پوشش آن بستگي دارد.
شيشه صاف و روشن به ضخامت ۳ ميليمتر ، ۹۱ درصد نور روز را از خود عبور مي دهد در حالي كه اگر ضخامت شيشه ۲۵ ميليمتر باشد ، فقط ۷۸ درصد نور را از خود عبور مي دهد.

جذب
 وقتي نور خورشيد بر شيشه مي تابد قسمتي از آن جذب مي شود. در مورد شيشه پنجره هاي معمولي ، جذب كسر بسيار جزئي از تابش را تشكيل مي دهد. تغييرات عبور، انعكاس و جذب نور خورشيد را از شيشه معمولي يك لايه در ديوار جنوبي و در عرض جغرافيايي ۴۵ درجه نشان مي دهد.
جذب، حاصل بر هم كنش الكترون هاي ظرفيت با فوتون هاي تابشي است.زيرا در اثر اين بر هم كنش فوتون ها اين انرژي خود را از دست مي دهند لذا ممكن است جذب شوند.جذب وقتي اتفاق مي افتد كه كه گاف انرژي ماده كوچك باشند . ولي اگر گاف انرژي، از انرژي فوتون هاي تابيده بزرگتر باشد، فوتون ها ممكن است عبور كنند. 

ويسكوزيته يا نارواني 
 مايعات قادر به تحمل نيروي برشي نيستند و سيلان مي يابند. ويسكوزيته را با ضريب ويسكوزيته كه بيانگر اصطكاك داخلي مايع است اندازه گيري مي كنند.

تبلور
 اگر شيشه ها را به مدت طولاني در دماي مناسبي حرارت دهيم متبلورمي شوند. ولي در بين اكسيدها B2o3 ودر بين سيليكات ها فلدسپارپتاسيك (k2o.Al2 o3.6Sio2) از اين قاعده مسيثني هستند كه حتي حرارت طولاني نيزنمي تواند آن ها را متبلور سازد.اخيرا در دسته اي از شيشه ها به طور عمدي تبلور ايجاد مي كنند ، كه به گروه شيشه – سراميك مشهورند.

كشش سطحي
 نيروي لازم براي افزايش سطح، كشش سطحي ناميده مي شود و از نظر عددي برابر كار لازم در واحد سطح براي ايجادسطح جديد بوده و واحد آن N/M است.
كشش سطحي شيشه هاي سيميكاتي معمولا در حدود mN/m 360-200 است و با افزايش دما مقداري كاهش مي يابد.

هدايت حرارتي
 هدايت حرارتي شيشه ها در دماي اتاق بين W/cmK 138./.- 71../. قرار دارد.

هدايت الكتريكي
شيشه ها در حالت جامد عايق هاي الكتريكي خوبي هستند درحالي كه در حلت مذاب هادي الكتريكي مي باشند. لذا مذاب شيشه را مي توان را مي توان با عبور مستقيم جريان الكتريكي حرارت داد.هدايت الكتريكي در شيشه ها از نوع الكتروليتي است. بدين معني كه جريان الكتريكي تئسط يون ها صورت مي گيرد.حرارت دادن شيشه ها با جريان الكتريسيته مستقيم باعث تفكيك و جدايش يون ها مي شود.براي رفع اين مشكل از جريان الكتريكي متناوب استفاده مي شود.

خواص مكانيكي
رشته هاي بي عيب شيشه تنشي معادل Kg/cm2 70000 را تحمل مي كنند ، كه بيش از ۵ برابر تحمل فولاد است.اما معايب و نواقص سطحي تأ ثير عمده اي بر خواص مكانيكي شيشه دارد.اين معايب باعث تمركز تنش ونتيجتا ترك خوردن شيشه مي شود و مقاومت واقعي را به ۰٫۰۱ مقاومت نظري كاهش مي دهد.
از آنجايي كه شيشه ساختماني هموژن دارد، خواص آن در جهات مختلف يكسان است و به محض شروع ترك مي كند.براي جلوگيري از ترك خوردگي و افزايش مقاومت شيشه ، سطح آن بابد كاملا صيقلي عاري از هر گونه عيب باشد.

دسته بندي شيشه ه بر اساس مصارف اقتصادي  

سيليس گداخته 
سيليس گداخته ياا سيليس شيشه‌ای به روش تفكافت تتراکلريد سيليسيم در دمای بالا يا  بوسيله گدازش كوارتز يا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شيشه کوارتزی می‌خوانند. اين ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالايی دارد که به مقاومت گرمايی زيااد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمايی بالاتر از ديگر شيشه‌ها فراهم می‌آورد. اين شيشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

عتیقه زیرخاکی گنج