ماشین آلات و فرآیند تولید شیشه

شیشه از کلمه “شیشای” استخراج شده و به عنوان ماده‌ای غیر بلوری ست که می‌تواند از جامد به حالت خمیر شکل و برعکس تبدیل شود. شیشه ماده‌ای بی‌ریخت است که حالت بلوری ندارد و شکل هندسی خاصی ندارد اما به هر شکلی درمی‌آید. برای اولین بار در حدود هزار و پانصد سال قبل از میلاد از شیشه استفاده شد. شیشه‌ها معمولاً در برابر آفتاب شفاف بوده و ماده‌ای شکننده هستند. شیشه‌ انواع مختلفی دارد، یکی از پرکاربردترین آن‌ها شیشه‌های سیلیکاتی است که به دلیل شفافیت بالای این شیشه‌ها، در صنعت شیشه‌سازی بیشتر از این نوع استفاده می‌شود. شیشه در صنعت ساختمانی کاربرد دارد که می تواند در حالت خمیری، هر شکلی به خود بگیرد و در ساخت انواع کارهای تزئینی استفاده بسیاری می شود. در شیشه‌ها معمولاً با افزودن رنگ می‌توان ترکیب‌های بسیار زیبایی با شیشه ایجاد کرد. شیشه از مواد مختلفی از جمله آلیاژ فلزات، محلول‌های آبی و بسپارها تولید می‌شود. شیشه در کوره‌های بسیار عظیمی به طول و عرض ۴۰*۱۲ متر تولید شده و حدود ۱۵۰۰ تن ظرفیت دارد. این کوره دارای مقدار قابل‌توجهی مواد نسوز است که عمل تولید شیشه را تسهیل می‌بخشد.
به طور کلی، شیشه به عنوان یک ماده جامد شفاف شناخته می شود که می توان از آن برای تهیه انواع محصولات در زمینه هایی مانند معماری و طراحی استفاده کرد. شیشه یک ماده شگفت انگیز است و زندگی مدرن بدون آن غیرقابل تصور می شود. همه ما همه روزه به شیشه ها اعتماد می کنیم چرا که شیمی منحصر به فرد آن دارای ویژگی های مورد توجهی است. اگر به تعریف شیشه از نظر علمی بپردازیم، آن را به عنوان جامد آمورف غیر کریستالی تعریف می کنند که خاصیت شفافیت دارد و برای اهداف عملی، تکنولوژیکی و تزئینی استفاده می شود. شیشه شفاف و در عین حال غیرقابل نفوذ است و به عنوان سدی پایدار در برابر همه چیز از آب و هوا تا باکتری ها در نظر گرفته می شود. شیشه همچنین ماده ای غیر سمی است و در تماس با غذا و نوشیدنی کاملاً بی خطر است. شیشه ماده ای کاملا بی اثر است، زیرا با محتوا و محیط اطراف خود واکنش نشان نمی دهد و این برای کاربردهای علمی، جراحی و دارویی بسیار مناسب است.

ترکیبات اصلی تولید شیشه عبارتند از:

ماسه، آهک و کربنات سدیم.
هر ماده خام دیگر، جزء ترکیبات فرعی تلقی می‌شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ، دی اکسید بور، پنتا اکسید فسفر که از هـر یک به تنهایی می توان شیشه تهیه کرد. شیشه‌های معمولی که در زندگی روزمره بکار می‌روند، عمدتا شامل سیـلیس، کربنات کلسیم (یا آهک) و کربنات سدیم و زغال کک است (گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می‌شود).
معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه‌هایی به قطر ۰.۲ تا ۲ سانتی‌متر، مصرف می‌کنند. البته برای تهیه شیشه‌های مرغوب و کریستال، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می‌شود. در شیشه‌های معمولی حدود ½ درصد آلومین و ۰.۰۸ درصد اکسید آهن نیز وجود دارد. برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه، ظرافت‌هایی وجود دارد که بهتر است آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد .
برخی از ترکیبات فرعی شیشه باعث ایجاد کیفیت در شیشه شده و عدم وجودشان در مواد اولیه باعـث از بین رفتن مرغـوبیت کالای تولیدی می شوند که به چند نمونه از آنها اشاره می گردد.

تثبیت کـننده ها

کربنات سدیم، کربنات پتاسیم، سـیلـیکات سدیم در آب حل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می کنند به هـمین عـلـت است که اغلب شیشه های مصرف شده در گـلخانه پس از چند سال کدر می شوند و نور از آن ها به خوبی عـبور نمی کند.
برای آن که مقاومت شـیشـه را در مقابل آب وهـوا ثابت کنیم باید اکسـیدهای دوظرفـیتی باریم، سرب، کـلسیم، مـنـیزیم و روی به مـخـلـوط اضافه کنیم که به این عـناصر تثبیت کـننده می گـویند.

تصفیه کننده ها

تصفیه کننده ها موجب کاستن حباب هوای شیشه می شوند و بر دو نوع اند:

۱) فـیزیکیسولفات سدیم، کلرات سدیم

با ایجاد حباب های بزرگ، حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند.

۲) شیمیایی: املاح آرسنیک و آنتیموان

ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند. ایجاد رنگ شفاف در شیشه و بالا بردن مقاومت آن استفاده از نیترات سدیم برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود باعث شفافیت و بی رنگی شیشه می شود. برای ایجاد مقاومت بیشتر در مقابل عـوامل جوی و شفاف تر شدن شیشه از اکسید منگنز استفاده می شود. اسـتفاده از فلدسپار نیز باعـث بالاتر بردن مقاومت شیشه در مقابل مواد شیمیایی می شود.
برای این که شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد، ترکیباتی از فـسـفـات به آن می افزایند. برای ساختن شیشه های مرغـوب بلور که درخشندگی بیشتری دارند از اکسید سرب به جای کلسیم اکسید استفاده می شوند. برای ساختن بلور مرغـوب از اکسـید نقـره اسـتفاده می کنند.

شیشه ماده ای با قدمت تاریخی کهن و شگفت انگیز

شیشه جسمی شفاف، زیبا و چشم نواز است که رازهای زیادی در خود پنهان دارد. در سال های بسیار دور از شیشه های تشکیل شده طبیعی (ابسیدین آتشفشانی) به عنوان سلاحی تیز و ابزاری مفید استفاده می شد و ارزش زیادی داشت. امروزه شیشه به عنوان یکی از متداول ترین مواد ساختمانی برای ساخت ظروف مختلف آشپزخانه، پنجره ها، انواع مختلف اشیای کوچک زینتی به کار برده می شود.
نقطه عطف در تاریخ تولید شیشه یک قرن قبل از میلاد مسیح بود که یکی از کارگران سوریه و فلسطین هنر دمیدن شیشه را کشف کردند. این اختراع کل صنعت تولید شیشه را تا حد زیادی تغییر داد و آن را به ماده ای کاربردی و با قیمت مناسب تبدیل کرد. فتح یهود توسط رومی ها در ۶۳ سال قبل از میلاد مسیح باعث شد این روش شیشه سازی در سرزمین های امپراتوری روم باستان و سرانجام کل اروپا و جهان گسترش یابد. رومی ها آنقدر به استفاده از شیشه علاقمند بودند که نه تنها برای ساخت ظروف و جواهرات بلکه برای اهداف معماری نیز از آن استفاده می کردند.

ترکیبات شیشه ساختمانی

یکی از کاربردهای مهم شیشه استفاده از آن برای شیشه‌های ساختمانی است. تولید شیشه ساختمانی به‌طور گسترده‌ در ایران انجام می‌شود و استفاده از شیشه در نمای داخلی و خارجی ساختمان بسیار پرکاربرد است. ترکیبات شیشه ساختمانی نیز مانند سایر شیشه‌هاست. تفاوت عمده در ضخامت و مقاومت این شیشه‌هاست. منگنز اکسید یکی از ترکیبات شیشه است که جهت مقاوم‌تر ساختن شیشه استفاده‌شده و درنتیجه برای شیشه‌های ساختمانی عنصری مهم تلقی می‌شود. جهت مقاومت بسیار بالای شیشه آن را به‌صورت لمینیت استفاده می‌کنند. اید برای شما نیز جالب باشد که بدانید تمامی شیشه ای موجود در بازار دارای مواد اولیه یکسانی می باشد به طوری که ۹۰ درصد شیشه ها از ترکیب عناصر آهک، سیلیس،کربنات سدیم تشکیل شده است. اما نکته ای که باید مورد توجه باشد این است که انواع شیشه ساختمانی برای ساخت و تولید در ترکیبات خود تغییراتی ایجاد می شود تا شیشه نهایی تولید گردد.
آهک پرکاربرد ترین ترکیب برای شیشه ساختمانی است. این نوع ترکیب شیشه بیشتر برای ساخت انواع شیشه مصرفی ساختمان استفاده می شود. سیلیس، دی اکسید بور، پنتا اکسید فسفر می باشد که با تغییر در درصد و درجه حرارت و افزودنی ها و تثبیت کننده ها می توان ترکیب ساخت انواع شیشه ها را بدست آورد.

شیشه چگونه تولید می شود؟

تولید شیشه شامل دو روش اصلی است. فرآیند شیشه شناور که ورقه های شیشه ای را تولید می کند و دمش شیشه ای که بطری ها و ظروف دیگر را تولید می کند.

مراحل تولید و ترکیبات شیشه

تهیه مواد اولیه شیشه و تبدیل آن‌ها به حالت پودری
انتخاب مواد اولیه به مقدار مناسب و مخلوط کردن آن‌ها با مقدار کمی آب
انتقال مواد ترکیبی به کوره
ذوب تدریجی مواد در کوره و تبدیل مواد اولیه به مخلوطی خمیری شکل
بی‌رنگ کردن خمیر شیشه با گرفتن ناخالصی‌ها
حالت دادن به شیشه و فرم دهی کلی
دیاموند کردن شیشه

ترکیباتی که در شیشه استفاده می‌شود:

سدیم نیترات جهت محو کردن رنگ سبز شیشه
منگنز اکسید جهت مقاوم ساختن شیشه و شفافیت دادن به آن
سرب اکسید و نقره اکسید برای ساختن شیشه‌های کریستال و باکیفیت بسیار بالا
اکسید کریستال برای تولید شیشه‌های رنگی
روی اکسید برای مقاومت بیشتر در برابر حرارت
مواد اولیه تولید شیشه بسیار فراوان هستند، شیشه معمولاً از تمامی عناصر موجود در محیط تهیه می‌شود، ولی ۳ عنصر کلسیم کربنات، سدیم کربنات و سیلیس سه ماده تشکیل‌دهنده شیشه هستند.

مراحل ساخت شیشه سکوریت

ابتدا شیشه ها به داخل دستگاه های شستشو رفته و در آنجا عاری از هرگونه گرد و غبار می شود تا برای تولید محصول آماده گردد.
برای تولید، شیشه ها به داخل کوره های پیشرفته هوریزانتال فرستاده شده و به وسیله المنت های پیشرفته در کوره تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شوند.
درون کوره شیشه مدام به صورت افقی به وسیله سرامیک های پیشرفته به جلو و عقب حرکت می‌کند تا شیشه تولید شده عاری از هرگونه قوس و موج و حباب هوا گردد.
در این مرحله به درون دستگاه بادبزن پیشرفته هدایت می شوند تا با عملیات باد زدن به دمای معمولی برگردد. این زمان می‌بایست در عرض چند ثانیه صورت گیرد و شیشه بلافاصله خنک شود.
این امر موجب می‌شود که هوای داخل شیشه گرفته شود و مقاومت شیشه را تا ۷ برابر نسبت به شیشه خام بالا ببرد که در نهایت موجب شکسته شدن به ذرات ریزی تبدیل گردد که هیچ خطر جانی ای ندارد.
کیفیت و دقت بالا در تولید شیشه های سکوریت همواره از دغدغه‌های شرکت رامادُر است.
کیفیت ساخت و تولید سکوریت شیشه در رامادُر را بدون شک در هیچ جای دیگر مشاهده نخواهید کرد.
شیشه سکوریت از جمله شیشه‌های مقاوم و پرکاربرد در صنعت و ساخت‌وساز است که از شیشه‌های معمولی ۵ برابر مقاوم‌تر است و ایمنی محیط شما را بیشتر می‌کند.

خصوصیات شیشه عبارت‌اند از:

انتقال صدا در شیشه بستگی به ضخامت شیشه و نوع اتصال آن به پنجره دارد. اگر از ترکیب لاستیک و فریم استفاده شود صدا کمتر عبور می‌کند.
ضخامت شیشه از ۴ میلی متر کمترین تا بیشترین ضخامت ۱۹ میلی متر می رسد.
وقتی نوری به شیشه می‌تابد مقداری از آن بازتاب (ضریب بازتاب)، مقداری جذب (ضریب جذب) و بقیه وارد فضا می‌شود (ضریب انتقال). ضریب انتقال در شیشه‌های مختلف متفاوت است.
شیشه در برابر گرما و سرما به‌راحتی قابلیت انقباض و انبساط را دارد.

خط تولید شیشه سکوریت

اولین خط تولید شیشه سکوریت در ایران با افتخار متعلق به شرکت رامادُر است و دلیل ماندگاری و دوام آن به‌طورقطع کیفیت بالای شیشه‌های تولیدی این شرکت است.
خط تولید شیشه سکوریت با توجه به عوامل گوناگون متفاوت است. مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در شیشه سکوریت عبارت‌اند از:
درجه خلوص شیشه سکوریت
ضخامت شیشه‌ سکوریت
نوع شیشه تولیدشده

شیشه های خاص چگونه تولید می شوند

تولید کنندگان شیشه از روش های مختلفی برای تولید محصولات گوناگون استفاده می کنند. به منظور تولید شیشه رنگی معمولا آهن و کروم و دیگر مواد معدنی و شیمیایی به مواد مذاب افزوده می شود و یا ذرات ریز فلزات را در مرحله ذوب به مواد اولیه می افزایند. به منظور تولید شیشه پیرکس یا مقاوم در برابر حرارت که از نظر علمی شیشه بوروسیلیکات Borosilicate glass نامیده می شود باید حداقل چهار درصد اکسید بور B2O3 به آن افزود. افزودن بور به شیشه، ضریب انبساط حرارتی آن را افزایش و چگالی آن را کاهش می دهد. این شیشه ها برای تولید ظروف آزمایشگاهی، صنعتی و پخت و پز خانگی استفاده می شوند.
تولید کنندگان بلور و کریستال و ظروف تزیینی به ترکیب مواد اولیه خود، اکسید سرب Lead oxide اضافه می کنند. افزودن سرب باعث می شود بتوان شیشه را راحت تر برش داد. برش های ایجاد شده موجب شکست نور و ایجاد تلالو شده و درخشش چشم نوازی را ایجاد می نماید. به دلیل جرم حجمی بالای سرب ، بلور و کریستال سنگین تر از دیگر انواع شیشه هستند. میزان اکسید سرب به کار رفته در کریستال حداقل یک چهارم وزنی آن است. شیشه های ضدگلوله که مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربات شدید دارند ، معمولا از ترکیب چند نوع شیشه تهیه می شوند. یک لایه شیشه نرم در کنار یک لایه شیشه سخت موجب افزایش انعطاف پذیری در برابر ضربه می شود. ضخامت این شیشه ها که حدود نیم تا یک اینچ است و چندین لایه شیشه لمینت برای تولید آن استفاده می کنند. برای تولید شیشه جلوی خودرو (بادگیر) Windshield در حالی که مواد اولیه مذاب هستند ، به صورت ناگهانی آن را سرد می کنند تا سخت تر شود. در تولید این محصول از شیشه لمینت استفاده می کنند. شیشه لمینت از دو لایه شیشه سخت و یک لایه پلاستیک در وسط آن دو تولید می شود. همچنین برخی تولید کنندگان از شیشه پلی کربنات و طلق اکریلیک برای تولید این محصول استفاده می نمایند.

نقش کربنات کلسیم در تولید شیشه

در تولید شیشه نیاز به میزان زیادی کربنات کلسیم CaCO3 با غلظت کلسیمی بالا وجود دارد. چنانچه از کلسیم کربنات بی کیفیت که حاوی عناصری چون آهن زیاد است برای این منظور استفاده شود، شیشه بجای اینکه بی رنگ باشد، دچار کدورت خواهد شد. به همین خاطر در فرایند تولید شیشه باید از کربنات کلسیم با سایز مشخص و خلوص بسیار بالا استفاده نمود. مهم ترین مطلب در مورد کربنات کلسیم شیشه سازی این است که دارای خلوص بسیار بالایی باشد و هر چه میزان اکسید آهن و رطوبت موجب در آن کمتر باشد، شیشه از کیفیت بهتری برخوردار خواهد بود.
کربنات کلسیم در تولید شیشه به عنوان عامل تثبیت کننده، تنظیم کننده ویسکوزیته و نیز افزایش دهنده مقاومت محصول نهایی بکار می رود. نوع خاصی از کلسیم کربنات نیز وجود دارد که حاوی مقادیری منیزیم است و با نام دولومیت شناخته می شود. این ماده به عنوان تثبیت کننده جهت افزایش مقاومت شیشه در برابر عوامل طبیعی و مواد شیمیایی بکار می رود. نقش کربنات کلسیم در تولید شیشه بسیار با اهمیت است زیرا عدم استفاده از این ماده سبب کاهش چشمگیر مقاومت شیشه در برابر عوامل محیطی، شیمیایی، ضربه و فشار می شود.