علم سرامیک

بیومواد سرامیکی (1)

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

مقدمه

مواد سرامیکی هزاران سال است که به عنوان بخشی از زندگی ما محسوب می شود. سرامیک های سنتی شامل پرسلان ها، مواد دیرگداز، سیمان ها و شیشه ها می باشند اخیراً سرامیک های پیشرفته نیز توسعه یافته اند. این سرامیک ها شامل فروالکتریک ها، اکسیدهای ساختاری، بوریدها، کاربیدها، نیتریدها و شیشه- سرامیک ها، می باشند. این سرامیک های پیشرفته، کاربردهایی را در ارتباطات از راه دور، محیط زیست، انرژی، حمل و نقل و سلامت پیدا کرده اند. هیچ تعریف کاملی در مورد یک سرامیک وجود ندارد اما عموماً سرامیک ها، مواد جامدی هستند که از مواد غیر آلی و غیر فلزی تشکیل شده اند. آنها هم به صورت ترکیبات کریستالی و هم به صورت ترکیبات غیر کریستالی (آمورف) یافت می شوند. شیشه ها و شیشه- سرامیک ها، زیرگروه هایی از مواد سرامیکی محسوب می شوند.
یک بیوماده، یک ماده ی بقاناپذیر است که در وسایل پزشکی، مورد استفاده قرار می گیرد و با سیستم های بیولوژیکی، برهمکنش می کند. مواد مهندسی مختلف، شامل مواد سرامیکی، فلزها (آلیاژها)، پلیمرها و کامپوزیت ها، برای انجام عملکردهای بیولوژیکی، انتخاب شده اند. تمرکز این مقاله بر روی بررسی سرامیک های مورد استفاده در کاربردهای بیولوژیکی است. این مواد بیوسرامیک ها نامیده می شوند. علاوه بر این، کاربردهای این مواد در امپلنت ها و ترمیم و بازسازی قطعات بدن آسیب دیده نیز مورد بررسی قرار می گیرد. بیشتر کاربردهای بالینی بیوسرامیک ها، مربوط به ترمیم سیستم اسکلت بدن است که از استخوان ها، اتصال ها و دندان ها تشکیل شده اند. این سیستم برای تقویت بافت های نرم بدن می باشد. با توجه به انواع بیوسرامیک ها و برهمکنش های بافت میزبان، این مواد می توانند به دو گروه بزرگ بیوسرامیک های خنثی (bioinert) و بیوسرامیک های فعال (bioactive) تقسیم بندی شوند. بیوسرامیک های فعال ممکن است از نوع با قابلیت جذب (resorbable) و یا بدون قابلیت جذب (non-resorbable) باشند. همه ی انواع این بیوسرامیک ها را می توان به صورت متخلخل، بالک، گرانول و یا پوشش تولید کرد.
این مقاله ابتدا به معرفی انواع مختلف سرامیک های مورد استفاده در کاربردهای پزشکی می پردازد که شامل بیوسرامیک ها خنثی (آلومینا و زیرکونیا) و بیوسرامیک های فعال (کلسیم فسفات ها، شیشه های بیوفعال و شیشه- سرامیک ها). برای آگاهی یافتن از طبیعت و نحوه ی تشکیل ساختارهاای سرامیکی، این ضروری است که آگاهی کاملی در مورد نحوه ی آرایش اتمی مواد، نیروهای بین اتمی و محل اتم ها در شبکه ی کریستالی، داشته باشیم. تفاوت میان مواد کریستالی و غیر کریستالی را می توان با بررسی مثال سرامیک های هیدروکسی آپاتیتی، بیوشیشه ها و شیشه- سرامیک آپاتیت- ولاستونیت، متوجه شد. این موارد در ادامه، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. خواص یک سرامیک، بوسیله ی ریزساختار آن تعیین می شود (مثلا اندازه ذرات و تخلخل ها). یک خلاصه در مورد روش های متداول برای شناسایی ریزساختار سرامیک ها، نیز در ادامه توصیف شده است. پس از آن، یک بررسی در مورد خواص مربوط به سرامیک ها، مخصوصاً خواص مکانیکی، خواص سطحی، زیست سازگارپذیری و فعالیت بیولوژیکی در ادامه، آورده شده است. آلومینا و زیرکونیا دارای خواص مکانیکی استثنایی هستند و از این رو، این مواد برای کاربردهای باربر مناسب می باشند، در حالی که فعالیت بیولوژیکی شیشه ها و سرامیک ها، منجر به استفاده از آنها به عنوان استئوکونداکشن ها (osteoconduction) شده است. یک بررسی خلاصه وار در مورد فرآیندهای سرامیکی نیز با ارائه ی مثال هایی در مورد هیدروکسی آپاتیت، مورد بررسی قرار گرفته است. فرآوری چارچوب های سرامیکی متخلخل و اصلاح سطحی با استفاده از پوشش دهی و رسوب دهی لایه های نازک نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، اهمیت یادگیری الزامات بالینی و رابطه ی میان فرآوری، ریزساختار و خواص این مواد ارائه شده است که موجب می شود تا بتوان به توسعه ی بهتر مواد سرامیکی مناسب برای مهندسی بافت، کمک کرد.

بیوسرامیک های خنثی

آلومینا و زیرکونیا از جمله جایگزین های مهم برای آلیاژهای فلزی هستند مثلا این جایگزینی در پروتزهای مفصل ران و امپلنت های دندانی مشاهده می شود و نتایج مطلوبی را به همراه دارد. مزیت های اصلی استفاده از سرامیک ها نسبت به فلزهای سنتی و وسایل پلیمری، نرخ سایش پایین تر سطوح مفصل و رهایش میزان کمتری از مواد سایش یافته، می باشد. برای مثال، استفاده از سری های فمورال از جنس سرامیک آلومینایی و همچنین سوکت های فنجانی آلومینایی، موجب کاهش قابل توجه در میزان خرده ذراتی بوجود آمده در مقایسه با زمانی است که از کاپ های پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا، استفاده می شود. نرخ های سایش زیاد می تواند موجب کاهش ضخامت امپلنت و در نهایت منجر به شکسته شدن امپلنت شود. سرامیک های زیرکونیایی دارای مزیت های بیشتری نسبت به سرامیک های آلومینایی است که علت این مسئله، تافنس شکست و استحکام خمشی بالاتر و مدول یانگ نسبتا پایین تر می باشد، اگر چه بعد از یک سری شکست امپلنت، انتخاب اجزای زیرکونیایی در تولید این امپلنت ها، به طور قابل توجهی، کاهش یافت. دو نوع از سرامیک های زیرکونیایی برای تولید امپلنت های جراحی، وجود دارد: یکی زیرکونیای تتراگونال پایدار شده با ایتریا (Y-TZP) و دیگری زیرکونیای پایدار شده ی جزئی، با استفاده از اکسید منیزیم (Mg-PSZ). خواص مکانیکی نمونه وار برای این سرامیک ها، در جدول 1 آورده شده است.

برای بهبود تافنس شکست سرامیک های آلومینایی، آلومینای نانوفاز با اندازه ی دانه ی 23 میکرون، سنتز شده است. مدول الاستیسیته ی مربوط به آلومینای نانوفازی به میزان 70 % کاهش می یابد. تافنس شکست آلومینا سپس می تواند از طریق استفاده از فرمولاسیون های نانوفازی، کنترل شود. علاوه بر این، پاسخ های بیولوژیکی بهبود یافته ی نسبت به سلولهای استئوبلاستی مواد نانویی در مورد این نانوفازها، مشاهده شده است. این مسئله نشاندهنده ی پتانسیل ایجاد یک سطح یکپارچه برای آلومینای نانوفاز می باشد. به هر حال، استحکام خمشی مربوط به آلومینای نانوفازی مشخص نشده است. این پارامتر، یک پارامتر مهم در مورد کاربردهای بالینی می باشد.
آلومینا و زیرکونیا، دارای زیست سازگارپذیری خوبی هستند و استحام مکانیکی آنها نیز مناسب است اما این مواد از لحاظ بیولوژیکی، غیر فعال هستند و به صورت مستقیم به بافت میزبان، نمی چسبند. مواد بیوفعال از لحاظ مفهومی نسبت به بیومواد خنثی، متفاوت می باشند. در واقع در بیومواد خنثی، فعالیت شیمیایی ضروری می باشد. یک سری از بیوسرامیک های فعال، شیشه ها و شیشه- سرامیک ها، قادر به افزایش توان تشکیل استخوان در سطح خود هستند و موجب ایجاد یک سطح مشترک می کنند. عملکرد این سطح مشترک، افزایش طول عمر بافت می باشد.

بیوسرامیک های فعال

بیوسرامیک های فعال یا سرامیک های بیوفعال (Bioactive ceramics) شامل چندین گروه از سرامیک ها مانند سرامیک های کلسیم فسفاتی، شیشه های بیوفعال و شیشه- سرامیک ها، می باشند.

سرامیک های کلسیم فسفاتی

کلسیم فسفات ها اجزای اصلی مواد معدنی موجود در استخوان می باشند. جدول 2 لیستی از چندین نوع کلسیم فسفات با فرمول شیمیایی و نسبت کلسیم به فسفر می باشد. این کلسیم فسفات ها می توانند از طریق مخلوط کردن کلسیم و محلول فسفات ها، تحت شرایط اسیدی و یا قلیایی تولید، شوند. ترکیبات خاصی از این ماده برای قرارگیری در داخل بدن، مناسب می باشند. ترکیبات با نسبت Ca/P کمتر از یک، برای امپلنت های بیولوژیکی، مناسب نیستند زیرا حلالیت آنها بالاست.

متداول ترین سرامیک کلسیم فسفات سنتزی برای جایگزینی با استخوان، هیدروکسی آپاتیت (HA) است علت استفاده از آن، مشابهت شیمیایی آن با اجزای غیر آلی استخوان ها و دندان می باشد. HA با فرمول شیمیایی Ca_10 (PO_4 )_6 (OH)_2 دارای ترکیب تئوری 39.68 % کلسیم، 18.45 % فسفر و نسبت وزنی Ca/P برابر با 2.151 می باشد (با نسبت مولی Ca/P برابر با 1.667). این ماده در گستره ی pH بین 4.2 تا 8.0، نسبت به دیگر سرامیک های کلسیم فسفاتی، پایدارتر است.
استوکیومتری HA در جاهایی که فرآوری گرمایی ماده مورد نیاز است، به طور قابل توجهی بالاتر است. عدم تعادل اندکی که در نسبت Ca/P ایجاد می شود، منجر به ایجاد فازهای غیر عادی می شود. اگر نسبت Ca/P کمتر از 1.67 باشد، بتا- تری کلسیم فسفات (β-TCP) و سایر فازها مانند تتراکلسیم فسفات (TTCP) در فاز HA وجود دارند. فازهای غیر عادی ممکن است اثر نامطلوبی بر روی پاسخ های بیولوژیکی امپلنت ها، داشته باشند. TCP یک بیوسرامیک زیست تخریب پذیر با فرمول شیمیایی Ca_3 (PO_4 )_2 می باشد. این فاز در محیط مرطوب، حل می شود و می تواند در طی امپلنت گذاری، با استخوان جایگزین شود. TCP دارای 4 پلیمرف است، متداول ترین این پلیمرف ها، فرم آلفا و بتا هستند.
در وضعیت ایده آل، یک ماده ی امپلنت زیست تخریب پذیر به آهستگی جذب شده و بوسیله ی بافت طبیعی، جایگزین می شود. به هر حال، تطبیق نرخ جذب با نرخ ترمیم بافت، چالش بزرگی ایجاد می کند. وقتی حلالیت کلسیم فسفات بالاتر از نرخ ترمیم بافت باشد، از آن برای پر کردن حفرات استفاده نمی شود. TCP با نسبت Ca/P 1.5، سریع تر از HA جذب می شود. استفاده از یک مخلوط از HA و β-TCP (کلسیم فسفات دو فازی (BCP)، در ترمیم استخوان ها، متداول می باشد. این ماده این مزیت را دارا می باشد که خواص شیمیایی آن بواسطه ی تغییر نسبت HA/β-TCP، تغییر می کند. میزان TCP بالاتر در BCP، موجب می شود تا نرخ انحلال بالاتر رود. نرخ جذب BCP می تواند سپس کنترل و ارزیابی شود.
سیمان های کلسیم فسفات یکی دیگر از انواع بیوسرامیک هایی است که با مخلوط کردن انواع مختلفی از کلسین فسفات ها، تولید می شود. این سیمان موجب تولید یک خمیر قابل تزریق می شود که در طی زمان عمل آوری شده و محصول نهایی، یک کربنات آپاتیت است. سیمان مورد استفاده در بدن، به صورت درجا، عمل آوری می شود و به تدریج جذب شده و استخوان جدید، جایگزین آن می شود. به هر حال، خواص این ماده مانند تافنس مکانیکی و زمان عمل آوری، باید به طور مناسب، بهینه سازی شود.

شیشه های بیوفعال و شیشه- سرامیک ها

مفهوم شیشه های بیوفعال، ابتدا بوسیله ی Hench و همکارانش (1971) پیشنهاد شد. ترکیب بیوشیشه ها (Bioglass) در واقع حاوی یک سری از گروه های طراحی شده ی خاص است که حاوی سیستم Na_2 O-CaO-SiO_2 می باشد. P_2 O_5 ، B_2 O_3 و CaF_2 نیز می تواند به عنوان افزودنی به این سیستم ها اضافه شود (جدول 3). یک لایه ی هیدروکسی- کربنات آپاتیت (HCA) بر روی سطح شیشه های بیواکتیو ایجاد می شود. این کار می تواند هم به صورت آزمایشگاهی و هم به صورت داخل بدنی، انجام شود. این فاز HCA به صورت شیمیایی و ساختاری معادل فاز مینرالی در استخوان است و بنابراین، موجب اتصال دهی مستقیم بین بافت میزبان و امپلنت می شود. این ممکن است که یک گستره از خواص شیمیایی را در شیشه های بیوفعال، کنترل کرد و نرخ اتصال دهی نیز در این مورد قابل کنترل می باشد. برخی از کامپوزیت های خاص حاوی این بیوشیشه ها (یعنی گرید 45S5)، می توانند به بافت های نرم متصل شوند، مشابه با استخوان (هم در حالت بالک و هم در حالت پودری).

شیشه- سرامیک های آپاتیت- ولاستونیت (A-W) با ذرات آپاتیت ریز، می تواند به صورت مؤثر موجب تقویت بتا- ولاستونیت شوند. این مواد نه تنها مواد بیوفعالی هستند، بلکه همچنین استحکام مکانیکی بالایی دارند. استحکام خمشی، تافنس شکست و مدول یانگ شیشه- سرامیک های A-W بالاترین میزان در بین شیشه ها و شیشه- سرامیک ها، می باشد (جدول 1). این خواص موجب می شود تا این مواد، در کاربردهای باربر (در حالت فشاری) مانند پروتزهای مهره ای مورد استفاده قرار گیرد.
ابداع بیوشیشه ها، موجب شد تا طراحی کامپوزیت های شیشه ای جدید و شیشه- سرامیکی، مقدور شود. یکی از این شیشه سرامیک ها، شیشه سرامیک های Ceravital می باشد. واژه ی Ceravital به معنای یک تعداد از کامپوزیت های مختلف شیشه و شیشه- سرامیک است و به معنای یک محصول خاص نیست. یکی از مزیت های شیشه های Ceravital، این است که حلالیت این ماده می تواند بواسطه ی افزودن اکسیدهای فلزی، تنظیم شود (جدول 3). البته افزودن این مواد افزودنی موجب ایجاد اثرات منفی بر روی عملکرد سلولی و توسعه و تکامل زمینه های خارج سلولی می شود.
شیشه- سرامیک های بیواکتیوی با قابلیت ماشین کاری، که Bioverit نامیده می شوند، به طور موفقیت آمیز در گوش میانی، بینی و فک و بخش های عمومی سر و گردن مورد استفاده قرار گرفته اند. این بیوسرامیک ها، جایگزین مهره های قفسه سینه ی بیمارانی شده است که از تومرهای سرطانی رنج می برند. وجود فاز میکایی در شیشه- سرامیک ها، موجب می شود تا قابلیت ماشین کاری در انها ایجاد شود. این ماشین کاری با استفاده از ابزارهای کاری فلزی استاندارد انجام می شود و حتی این کار می تواند در حین عمل نیز انجام شود.
عموماً مزیت های شیشه های بیوفعال سرعت فعالیت سطحی و قابلیت تغییر ترکیب شیمیایی می باشد. بنابراین، این مواد قابلیت اتصال دهی انواع مختلف از بافت ها را دارا می باشند. یکی از محدودیت های این محصولات، خواص مکانیکی آنها می باشد زیرا این مواد دارای استحکام خمشی و مدول یانگ، نسبتا پایین می باشند. تلاش های زیادی برای بهبود تافنس شکست ضعیف کامپوزیت های شیشه ای بیوفعال و کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با ذرات هیدروکسی آپاتیت، انجام شده است.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Tissue Engineering Using Ceramics and Polymers / Aldo R. Boccaccini

سرامیک ، صنعت سخت

تهیه کننده : مجید مکاری
منبع : راسخون

مقدمه

چند سالی است لغت سرامیک در ایران و بین طبقات مختلف مردم شایع و رایج و روز به روز استعمال آن بیشتر می‌شود و آن را بیشتر می‌شنویم .
«سرامیک» به معنای خاص که فقط به یک فن مربوط باشد در مجامع صاحب صلاحیت دنیا مورد قبول قرار نگرفته است در سال ۱۹۲۰ در کنگره‌ای که تشکیل شده بود این لغت برای تمام لوازم و موادی که از سیلیکاتها ساخته و حرارت داده می‌شد انتخاب گردید ریشه آن از یونانی و به معنای پخته شده می‌باشد ولی ریشه قدیمی‌تر آن در زبان سانسکریت معنای چیزهای پخته شده را دارد به هر تقدیر سرامیک امروز به تمام صنایعی اطلاق می‌گردد که به نحوی از انحاء با مواد اولیه سیلیکاتی ساخته و سپس در درجات حرارت معین پخته و محکم گردیده باشد و معنی عام دارد. چینی – شیشه – بلور – سفال، آجرهای نسوز و معمولی، کاشی، لوازم بهداشتی ، وان و دستشویی – ظروف فلزی لعابی – لعاب مینا سازی و بسیاری دیگر از صنایع سیلیکات همه جزو فن سرامیک محسوب می‌گردد. بطوریکه محاسبه کرده‌اند یک سوم صنایع موجود دنیا را صنایع سرامیک تشکیل می‌دهد.
از جمله رشته های سرامیک تهیه و پرداخت اشیاء هنری از خاک و سنگ می‌باشد که از قدیم به نام کاشی و سفال سازی درکشور ما رواج کامل داشته است.

● سابقه تاریخی

اگر از اشیاء سرامیک مصریان قدیم صرفنظر کنیم قدیمی‌ترین ظروف سرامیک در کشور ما کشف گردیده است . این اشیاء که هر یک به تنهایی نمونه ای است از ذوق و ابتکار ایرانیان قدیم و نشان دهنده چگونگی زندگی آنها تاریخ قدیم ما را روشن می‌کند این اشیاء که تحت لیست ظروف سفالین ماقبل تاریخ در موزه ایران باستان و سایر موزه های بزرگ دنیا نگهداری می‌شود و بیشتر منقوش است از نظر فرم و چگونگی نقش در کمال استحکام و انسجام بوده و سرمشق هنرمندان بسیاری قرار گرفته و می‌گیرد.
هنر سرامیک در دوره هخامنشیان آثار ارزنده‌ای برای ما به یادگار گذارده است که با ارزش‌ترین آثار سفالین آن عصر دنیا می‌باشد بعد از اسلام تا دوره سلجوقی ظروف مختلف بوسیله هنرمندان ساخته می‌شد سپس هنر سفال سازی در تزیین بنا بصورت کاشی و کاشیکاری به کار رفت و پس از حمله مغول ظروف سازی با سفال بیشتر تحت نفوذ هنر سرامیک چین قرار گرفت ولی تزیین ساختمان و کاشیکاری رواج بیشتر یافت در دوره صفویه ارزنده‌ترین آثار کاشیکاری تزئینی بنا بود بوجود آمد که در دنیا بی نظیر و شاید هرگز مانند آن ساخته نشود توجه هنرمندان دوره قاجاریه نیز بیشتر معطوف به تزیین بنا و کاشیکاری و تقلید از دوره صفویه بود که با مقداری رنگهای جدید‌‌الورود خارجی از قبیل زردهای تند و قرمز رزی مخلوط و ارزش رنگ آمیزی بدیع دوره صفوی را از دست داد.
در دوره رضا شاه کبیر وقتی لزوم احیای صنایع مستظرفه احساس شد کارگاه کاشی سازی نیز تاسیس گردید و از شش هزار سال پیش جنبشی برای پیشرفت دادن هنر سرامیک در هنرهای زیبا آغاز شده است که نتایج آن به تدریج به دست می‌آید.

● چگونگی تهیه

اشیاء سرامیک غالبا‌ً دارای لعاب می‌باشند بنابراین هر شیئی سرامیکی از دو قسمت ساخته می‌شود یکی از قسمتی که اسکلت اصلی شیئ را تشکیل میدهد و در اصطلاح به آن بدنه می‌گویند و دیگری قسمتی که به اسکلت اصلی شفافیت رنگ و نقش میدهد و لعاب نام دارد.
▪ اول بدنه :
خاک رس معمولی را همه دیده‌ایم و می‌شناسیم وقتی با آب مخلوط و گل می‌شود چسبناک می‌گردد در اصطلاح می‌گویند خاک رس پلاستیک است یا پلاستیستیه خاک رس خوب است. این گل رس را بهر شکلی که می‌خواهید درآورید و سپس بگذارید خشک شود و پس از آن که مطمئن شدید که خشک شده است و هیچ گونه رطوبت ندارد آن را در کوره بگذارید و بتدریج درجه حرارت کوره را بالا ببرید وقتی پس از ۵ تا ۶ ساعت درجه حرارت به ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد رسید کوره را خاموش کنید و بگذارید به تدریج سرد شود گل شما که قبل از پختن اگر با آب تماس حاصل می کرد وامی‌رفت و مجدداً به توده ای از گل تبدیل می‌شد این بار محکم و بادوام و در مقابل آب مقاوم است. پایه و اساس ساختمان بدنه روی پخت خاک می‌باشد بدیهی است برای ساختن هر نوع بدنه نوع خاک فرق می‌کند و اغلب با یک خاک تنها نمی‌توان بدنه مورد نظر را ساخت و لازم است چندین خاک یا پودر سنگهای مخصوص معدنی را با نسبتهای معین ترکیب کرد تا پس از پخت بدنه مورد نظر بدست آید.
گاه چسب خاک زیاد است و گاه مواد ناخالص خاک آنرا غیر قابل مصرف می‌نماید زمانی پس از آنکه ظرف مورد نظر ساخته شد در موقع خشک شدن ترک می‌خورد و یا در کوره و هنگام پخت ترک برداشته و یا می‌شکند و این عیوب همه با ترکیب کردن خاکها و سنگها با نسبتهایی که در آزمایشگاه بدست می‌آید برطرف می‌گردد. در ساختن گلهای مختلف اغلب انواع خاک رس انواع کائولن انواع کوارتز و کوارتزیت و انواع فلدسپات و گاهی موادی از قبیل کربنات کلسیم و اکسید روی و تالک به کار می‌رود.
وقتی خاکهای مختلف ترکیب شد در آسیابی که به شکل استوانه است و در آن گلوله‌هایی از جنس چینی سخت یا سیلکس وجود دارد با آب برای مدتی می‌گردد تا کاملاً نرم شود سپس مخلوط گل و آب که بصورت دوغ آب یا به قول فرنگی‌ها slip می‌باشد در دستگاهی به نام آژیتاتور که دارای پروانه متحرکی است ریخته می‌شود و از الک ریزی می‌گذرد و آب زیاد آن به وسیله دستگاه فیلتر پرس گرفته می‌شود. قالبهای گل پس از خروج از دستگاه فیلتر پرس برای مدتی نزدیک به یک ماه در انبارهای گل انبار می‌گردد تا تخمیر لازم انجام گیرد.
این گل سپس به دست هنرمندان ارزنده و شایسته‌ای که هر یک در کار خود استاد می‌باشند روی چرخ کوزه‌گری رفته و یا با دست و به صور مختلف کوزه و گلدان و پایه آباژور و بشقاب و کاسه و مجسمه و دهها فرم دیگر درمی‌آید . هنرمندانی که در این رشته کار می‌کنند و به توده گل فرم میدهند و آثار بدیع هنری را به وجود می‌آورند عبارتند از : آقای محمد شب بویی که در فن چرخ کاری کمال مهارت را دارد و سالیان دراز در این رشته کار و کوشش نموده است تا امروز می‌تواند با ارزش ترین آثار را به وجود آورد . آقای محمد فخارنیا که عمری را در چرخ کاری گذرانده است . آقای منجذب طراح که خود می تواند ظروف مختلف را نیز بسازد و سپس نقش لازم را در روی آن بوجود آورد . خانم شاهین امیرخازن و خانم منیره برومند دو بانوی هنرمندی هستند که هم ظروف مختلف را می‌سازند و هم آنرا نقاشی می‌کنند.
در چند سال اخیر برای تهیه گل و سایر مراحل تهیه بدنه هنرهای زیبای کشور اقدام بخرید ماشین آلات جدیدی نمود که در نوع خود برای اولین بار وارد ایران می‌شد و بتدریج سایر کارگاهها و موسسات نیز با راهنمائی هنرهای زیبا اقدام به تهیه ماشین آلاتی از آن نوع نمودند.
چرخهای کوزه گری از صورت ابتدائی خود درآمد و بصورت بهتری ساخته شد. هنرمندان توجه بیشتری به پیشرفت و ترقی هنر خود نمودند د آثار ارزنده و بهتری را به صاحبان ذوق عرضه داشتند.
بدنه پس از آنکه ساخته شد با دقت کافی خشک می‌گردید و سپس در کوره تا درجات حرارت مختلف برای هر نوع مختلف پخته می‌شود. برای پخت این ظروف کوره‌هایی قدیمی درهم ریخته شده و کوره‌هایی جدید و روی اصول صحیحتری بنا گردید بطوری که تا حرارتی برابر با ۱۳۰۰ الی ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد که در صنعت و هنر سرامیک ایران بی سابقه بود می‌توان بالا رفت. پس از آنکه بدنه پخته شد آماده است تا روی آن لعاب داده شود و یا با لعاب نقاشی گردد.
▪ دوم لعاب کاری: لعاب از ترکیب چند نوع خاک و سنگ از قبیل کائولن و کوارتز و فلاسیات و بعضی مواد شیمیایی مثل کربنات سدیم و براکس و اسید بور یک و در پاره‌ای از مواقع بعضی مواد مخصوص ساخته می‌شود.
لعاب پس از آنکه آماده و به رنگهای مختلف ساخته شد به طرق مختلف روی اشیاء ساخته شده داده می‌شود و یا بوسیله هنرمندان به وسیله نقوش طراحی شده روی آن ثابت می‌گردد اشیاء لعاب شده برای پخت مجدد در کوره قرار می‌گیرد و پس از پخت اشیاء آماده برای استفاده می‌گردد.

● رابطه سرامیک و زندگی

ظروف غذا خوری – سرویسهای چای خوری – لوازم دستشویی و حمام – مقره‌های برق – چینی های داخل لوازم الکتریکی – آجر بنا – مواد نسوز مورد مصرف در صنایع مختلف همه از اشیاء سرامیک است بستگی زندگی ما با این اشیاء طوریست که شاید اصولاً با عدم استفاده از آن امکان زندگی راحت وجود نداشته باشد. علاوه بر آن بشر برای تزیین ساختمان، برای تزیین محل زیست یا کار خود از وسایل گوناگون استفاده می‌کند تا به اعصاب خود آرامش دهد و روح نو طلب خویشتن را راضی دارد. در اینجا یکی از بهترین وسایل تزئین را ظروف و اشیاء سرامیک تشکیل می‌دهد.
پایداری و استحکام و مقاومت لوازم سرامیک در مقابل شرایط سخت جوی و تغییرات درجه حرارت محیط زیست و عدم زنگ زدگی آن و مقاومت در مقابل عوامل مخربی مثل باکتریها و موریانه و غیره عمر آنرا زیاد می‌نماید و اگر جز این بود امروز اطلاعی از زندگی و تمدنهای درخشانی که در نقاط مختلف دنیا قبل از دوران تاریخ مدون وجود داشته است اطلاعی در دست نداشتیم.

● اقدامات هنرهای زیبا

هنرهای زیبا در چند سال اخیر با توجه به اهمیت این هنر و اینکه در چند ده سال اخیر اروپائیان به نحو اعجاز آمیزی در این فن ترقی کرده‌اند اقدامات لازم را برای احیای این هنر گرفت.
آزمایشگاه کاشی سازی را تاسیس نمود، لوازم قدیمی و بدون استفاده را به وسائل جدید تبدیل کرد و هنرمندان با ارزش این فن را تشویق نمود. در هنرستان تبریز اقدام به تاسیس کارگاه کرد و از وجود هنرمندان با ارزشی چون محمد علی معمار زاده برای این کار استفاده نمود. چندین مسجد را در تهران کاشی کاری کرد که از آن جمله است: مسجد امین در خیابان فردوسی و مسجد حاج شیخ محمد حسن در خیابان بوذرجمهری دو نمایشگاه در تهران و یک نمایشگاه در آبادان دایر نمود که در نوع خود بی نظیر بود. در نمایشگاههای بین‌المللی برو کسل در ۱۹۵۸ و نمایشگاه بین‌المللی سرامیک در ۱۹۵۹ در بلژیک شرکت نمود.
آثار هنرمندانه ساخته شده را در فروشگاه فردوسی و در غرفه‌های هنرهای زیبا در معرض تماشا گذارده و به هنر دوستان و خریداران عرضه داشت.
در همین مدت آزمایشگاه کاشی‌سازی مطالعه کاملی روی انواع مواد اولیه قابل دسترس انجام داد و در حدود سه هزار نوع مختلف رنگ تهیه نمود.
برای اولین بار ظروف مختلف سرامیک به استن‌ورstonware و لعاب مربوطه آنرا که در ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد پخته می‌شود ساخت.
امروز هنرهای زیبا و کارگاه کاشی سازی کوشش دارد هر چه بیشتر در رفع نواقص خود بکوشد و راه برای هنر نمائی هنرمندان هر چه بیشتر و بهتر باز دارد.

انواع سرامیک

1- ارتن ور Earthen Ware:
قطعه ای از سرامیک را نامند که بین 850 درجه سانتیگراد تا 1000 درجه سانتی گراد آتش دیده و دارای تخلخل نامرتب باشد. ارتن ور از لحاظ ترکیب به چندین نوع تقسیم شده که به شرح ذیل می باشد :
الف ـ ارتن ور طبیعی Natural Earthen Ware: که معمولا از یک نوع ماده اولیه ودارای حداکثر ناخالصی است.
ب ـ ارتن ور ظریف Fine Earthen Ware: عبارت است از قطعه ایی که مرکب ازمواد اولیه پرچسب و کم چسب و دارای حداقل ناخالصی است.
ج ـ ارتن ور تالکی Earthen Ware Talc: که نوعی از ارتن ور با استحکام زیاد است و بعلت ریزی دانه های تالک محصول مرغوبی را بدست می دهد.
دـ- ارتن ور نیمه شیشه ای Semivitruse Earthen Ware: که از ترکیب سه ماده اصلی تشکیل شده و دارای تخلخلی متوسط بوده وحاوی درصد جذب آب کم می باشد. این نوع ارتن ور سفید رنگ برخی اوقات شفاف نیز بوده و به علت عدم اتصال ( آلومینیوم سیلیکات) بین ذرات، بسیار ترد و شکننده می باشد. بدین لحاظ اکثر اوقات با چینی اصل اشتباه شده و در زبان عرف بنام بدل چینی مشهور است.
2- استون ور Stone Ware:
قطعه ایی است لعاب دار و یا بدون لعاب که قسمت اعظم آن از مواد دیرگداز تهیه شده و تا نیمه شیشه ای شدن (درجه بحرانی) گرما دیده و در درجات c˚1200 تا c˚1300 در مسیر حرارت قرار گرفته است.
3ـ چینی China:
این نوع سرامیک دارای بدنه ای کاملاً سفید و شفاف با درصد تخلخل کم و گاهی صفر است. لعاب چینی همواره ترانسپرانت و شیشه ای می باشد. درجه پخت این محصول بین c˚1200 تا c˚1450 می باشد . چینی از مواد اولیه مرغوب و کاملاً خالص تهیه شده است .
4- پرسیلن Porcelain:
پرسیلن ها یک بدنه کاملاً سخت و شفاف سرامیکی اند که معمولاً دارای ترکیبات سه ماده ایی می باشند. این نوع اجسام ابتدا در حرارت (c˚900 الی c˚ 950) آتش داده شده و سپس لعابی که معمولاً شفاف است با درجه حرارت بالاتر (بین 1300 الی 1500) بر روی آن داده می شود. در مورد بعضی از پرسلین ها مانند پرسیلن های الکتریکی هردوی این اعمال در یک جا انجام می گیرد. در زبان فنی عرفی اکثر قطعات فنی و مهندس و نیز چینی های بدون لعاب را که دارای درصد تخلخل صفر باشد پرسلین می نامند.
5- سرامیک های خاص Special Ceramics:
بخشی از این نوع سرامیک برای قطعات غیر مادی جهت صنایع الکترونیک بوده که شامل تیتانیت ها Titanite و فریت ها . Ferrites می باشد. همچنین سایر قسمت ها شامل بدنه های دیرگداز بسیار نرم، اجسام شیمیائی، پرسلین های دندانپزشکی، بدنه های مقاوم در برابر شوک های حرارتی، ابزارهای برش سرامیکی و بدنه های انتقال دهنده اشعه مادون قرمز می باشد.

تعریف

• از نظر واژه: سرامیک به کلیه جامدات غیر آلی و غیر فلزی گفته می‌شود.
• از نظر ساختار شیمیایی: کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گداز ناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند.

نقش اجزای سه‌گانه در سرامیک

• خاک رس: موجب نرمی ‌و انعطاف و تشکیل ذرات بلوری سرامیک می‌شود.
• ماسه: قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل ذرات بلوری سرامیک را کاهش می‌دهد.
• فلدسپار: در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه‌اى و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است.

خواص سرامیک‌ها

خواص سرامیک‌ها بسته به نوع و درجه خلوص هر یک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده‌هاى موجود در محیط ، تغییر می‌کند. در قرن حاضر صنعت سرامیک سازی توسعه و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است.
سرامیک‌های ویژه
• مقره‌های برق:
که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 ، Zr2O3 استفاده می‌شود.
• سرامیک‌های مغناطیسی:
در در این نوع سرامیک از اکسیدهای آهن استفاده می‌شود. مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است.
• سرامیک‌های شیشه‌اى:
وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می‌شود و خاصیت شکنندگی آن کم می‌گردد و بر خلاف شیشه‌های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی‌باشد،‌ یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی‌کنند. از این نوع سرامیک‌ها برای تهیه ظروف آشپزخانه یا ظروفی که برای حرارت دادن لازم باشند، استفاده می‌شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می‌نامند.
لعابها و انواع آنها
لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را در بر می‌گیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب (PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمی‌‌آورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه‌ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت می‌دهند. پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می‌نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می‌کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بار دیگر حرارت می‌دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روی آن بادوام‌تر می‌شود.
لعابها در انواع زیر وجود دارند:
لعاب بی‌رنگ: این نوع لعاب که برای پوشش سطح چینی‌های بدلی ظریف بکار می‌رود، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می‌شود.
• لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2O) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می‌شود.
• لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چپنی‌های بدلی معمولی بکار می‌رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می‌‌شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در می‌آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه‌ور می‌کنند.
ظروف لعابی
ظروف لعابی درواقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می‌پوشانند. البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب کرد و یا اینکه تحت ضربه قرارداد، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می‌ریزد.

انواع چینی

چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می‌‌شوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا سخت و چینی‌های بدلی تقسیم می‌شوند.
• چینی‌های اصل:
o چینی ظرف: که می‌توان آن را نوعی شیشه کدر دانست، مانند ظرف چینی معروف به سور. از ویژگیهای این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می‌‌گیرد.
o چینی سیلیسی: این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است، درکشورهای فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می‌‌شود. مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است.
o چینی آلومینیوم‌دار: این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می‌‌شود و دارای Al2O3 , SiO2 , CaO است.
• چینی‌های بدلی: خمیر این نوع چینی‌ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی‌های ظریف است. در نتیجه سختی آنها از چینی‌های اصل کمتر است. از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند. این نوع چینی‌ها خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:
o بدل چینی‌های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشانیده می‌شود.
o بدل چینی ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی‌رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست. معمولا سطح این نوع چینی‌ها را از لعاب بی‌رنگ ورنی مانند و شفاف می‌پوشانند تا ظاهری مانند چینی اصل پیدا کنند.

طبقه‌بندی سرامیک‌ها

سرامیک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
سرامیک‌های سنتی (سیلیکاتی)
سرامیک‌های مدرن (مهندسی)
سرامیک های اکسیدی
سرامیک های غیر اکسیدی
سرامیک‌های اکسیدی را از لحاظ ساختار فیزیکی می‌توان به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:
سرامیک‌های مدرن مونولیتیک (یکپارچه)
سرامیک‌های مدرن کامپوزیتی
سرامیک‌های سنتی
این سرامیک‌ها همان سرامیک‌های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و ...
سرامیک‌های مدرن
این فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اولیهٔ خالص و سنتزی ساخته می‌شوند. این نوع سرامیک‌ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده‌اند.
سرامیک‌های اکسیدی

برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:

برلیا (BeO)
تیتانیا (TiO2)
آلومینا (Al2O3)
زیرکونیا (ZrO2)
منیزیا (MgO)
سرامیک‌های غیراکسیدی
این نوع سرامیک‌ها با توجه به ترکیبشان طبقه‌بندی می‌شوند که برخی از پرکاربردترین آنها در زیر آمده‌اند:
1. نیتریدها
BN
TiN
Si3N4
GaN
2.کاربیدها
SiC
TiC
WC
شیمی سرامیک
مواد اولیه سرامیکها
سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می‌شود. خاک رس ،‌ همان سیلیکاتهای آلومینیوم هیدراته است که به صورت کانی‌های مختلفی یافت می‌شوند.

طبقه‌بندی کانی‌های رس

کانی‌های سیلیکاتی دو لایه‌ای
• کائولینیت : بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در کائولینیت نشان می‌دهد. لایه اول شامل واحدهای 2-Si2O5 چهار وجهی است و لایه دوم از واحدهای هشت وجهی 2-Al2(OH)4 تشکیل شده است. از اتصال دو لایه ، یک لایه واحد بوجود می‌آید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می‌سازد.
• هالوی‌سیت : کانی دیگر ، هالوی‌سیت است که در مقایسه با کائولینیت کاربرد کمتری دارد.
کانیهای سیلیکاتی سه لایه‌ای
• مونت موری لونیت : مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهاروجهی‌های سیلیکاتی و لایه وسط به صورت گروه‌های هیدروکسی آلومینات است. به علت توانایی گیر انداختن سیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند.
• ایلیت : ساختمان ایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می‌باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانیهای دیگر است فرمول دقیقی نمی‌توان برای آن در نظر گرفت.
ترکیبات ثانوی خاک رس و تاثیر آن بر سرامیکها
ترکیبات ثانوی ، شامل ترکیبات آهن ، ماسه ، کربناتهای کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنها در انواع خاک رس متغیر می‌باشد. ترکیبات آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها و هیدروکسیدهای آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل از پخت به زرد متمایل به قهوه‌ای و بعد از پخت به صورتی متمایل به قرمز تیره می‌شوند. ماسه ،‌ باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبندگی می‌شود.

کربناتهای کلسیم و منیزیم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیدگی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می‌شوند. نمکهای سولفات و کربنات و کلریدهای فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس می‌شوند. ترکیبات وانادیوم لکه‌های زرد متمایل به سبز ، روی محصول ایجاد می‌کنند. ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستری می‌شوند.

انواع سیلیکا

دی‌اکسید سیلیکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد. دی‌اکسید سیلیکون در حالت سنگ به صورت کوارتز یافت می‌شود که در این حالت خیلی کمیاب است. به علت خالص بودن بهترین نوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک‌ها است. نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج می‌باشد. این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه‌بندی کرده ، می‌شویند. نوع پودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد.
نقش فلدسپارها در سرامیک‌سازی
فلدسپارها خاصیت سیال‌کنندگی دارند و امروزه نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می‌کنند. نقش این ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه‌ای در توده اولیه است.

انواع فلدسپارها در سرامیک

1. فلدسپار پتاسیم KO , Al2O3 , 6SiO2
2. فلدسپار سدیم Na2O , Al2O3 , 6SiO2
3. فلدسپار کلسیم CaO , Al2O3 , 6SiO2
از بین اینها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می‌روند، مخلوطی از فلدسپارهای مختلف هستند.

خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر

دیرگدازی بالا
سختی زیاد
مقاومت به خوردگی بالا
استحکام فشاری بالا
مواد سراميكي انعطاف‌پذير
محققان دانشگاه كُرنل با استفاده از نانوشيمي، يك گروه جديد از مواد تركيبيي را توليد كرده و به نام سراميكهاي انعطاف‌پذير نامگذاري كرده‌اند. مواد جديد، كاربردهاي گسترده‌اي، از قطعات ميكروالكترونيكي گرفته تا جداسازي مولكولهاي بزرگ، مانند پروتئينها خواهند داشت.
آنچه در اين زمينه، حتي براي خود محققان، بيشتر جلب توجه مي‌كند آن است كه ساختمان مولكولي مادة جديد در زير ميكروسكوپ الكتروني (TEM) كه به صورت ساختمان مكعبي است، با پيشگوييهاي رياضي قرن گذشته مطابقت مي‌كند. اولريش ويسنر، استاد علوم و مهندسي مواد دانشگاه كُرنل، مي‌گويد: "ما اكنون در تحقيقات پليمري به ساختمانهايي برخورد مي‌كنيم كه رياضيدانها مدتها قبل وجود آنها را از نظر تئوري اثبات كرده‌اند."
ساختمان مادة جديد، خيلي پيچيده‌تر از آن ماده‌ا‌ي است كه"Plumber’s nightmare" ناميده شده‌است.
ويسنر در گردهمايي سالانة جامعة فيزيك آمريكا در مركز گردهمايي اينديانا، در مورد سراميكهاي انعطاف‌پذير جديد، ‌گفت: "رفتار فازي كوپليمر، موجب جهت دهي تركيبهاي نانوساختاري آلي/معدني مي‌شود." به عقيدة وي، اين ماده يك زمينة تحقيقاتي مهيج و ضروري است كه نتايج علمي و تكنولوژيكي بسيار هنگفتي از آن بدست مي‌آيد.
گروه تحقيقاتي ويسنر از طريق شكلهاي كاملاً هندسي كه در طبيعت يافت مي‌شوند، به طرف نانوشيمي هدايت شد. يك مثال كاملاً مشهود براي ساختار ظريف دو اتميها، جلبك تك‌سلولي است كه ديواره‌هاي پوستة آن از حفره‌هاي سيليكاتي كاملاً جانشين‌شده[9] ساخته شده‌است. ويسنر مي‌گويد: "كليد طبيعي اين جانشيني، كنترل كامل شكل آنها از طريق خود ساماني تركيبات آلي، در جهت رشد مواد غيرآلي (معدني) است." محققان دانشگاه كُرنل تصديق كرده‌اند كه ساده‌ترين راه تقليد از طبيعت، استفاده از پليمرهاي آلي
-‌مخصوصاً موادي موسوم به كوپليمرهاي دي‌بلاك[10]– است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند به‌طور شيميايي به صورت نانوساختارهاي با اَشكال هندسي مختلف ساماندهي شوند. اگر پليمر بتواند به طريقي با مواد غيرآلي (معدني) -‌يك سراميك، خصوصاً يك ماده از نوع سيليكاتي- ذوب شود، مادة تركيبي حاصل، تركيبي از خواص زير را خواهد داشت:
ü انعطاف‌پذيري و كنترل ساختار (از پليمر)
ü عملكرد بالا (از سراميك).
ويسنر مي‌گويد: "خواص مواد حاصل، فقط جمع سادة خواص پليمرها و سراميك نبوده، حتي ممكن است اين مواد خواص كاملاً جديدي نيز داشته ‌باشند." محققان دانشگاه كُرنل تاكنون فقط تكه‌هاي كوچكي از سراميك انعطاف‌پذير، با وزن چند گرم ساخته‌اند كه البته براي آزمايش خواص مواد، كافي است. مادة حاصل، شفاف و قابل خم‌كردن است، در عين حال مقاومت قابل توجهي داشته و بر خلاف سراميك خالص خُرد نمي‌شود.
دربعضي موارد، اين ماده، يك هادي يوني بوده و قابليت كاربرد به صورت الكتروليت‌ باتريهاي با كارآيي بالا را دارد. همچنين مادة جديد ممكن است در پيلهاي سوختي بكار برود.
در بعضـي مـوارد هندسـة 6 وجهـي مـاده-كه از طريـق جفت‌شـدن حاصـل مي‌شـود -بسيار بـه ساختـار دو اتميها شبيـه است. در عـوض ويسـنرمي‌گويد: "با دستيابي به اين ساختار مولكولي تقريباً مي‌توان گفت كه به طبيعت كامل‌شده‌ا‌ي دست يافته‌ايم."
ساختار متخلخل سراميكهاي انعطاف‌پذير وقتي شكل مي‌گيرد كه ماده در دماهاي بالا عمليات حرارتي شود. به عقيدة ويسز، اين در حقيقت اولين ماده با چنين هندسه و توزيع كم اندازة حفره‌هاست. چون ماده فقط حفره‌هاي 20-10 نانومتري دارد. محققين دانشگاه كُرنل، در تلاشند تا دريابند كه "آيا اين مواد مي‌توانند براي جداسازي پروتئينهاي زنده استفاده شوند؟"
ويسنرعقيده دارد كه به‌خاطر قابليت خود ساماندهي اين مواد، مي‌توان آنها را به صورت ناپيوسته و در مقياس زياد توليد كرد. او مي‌گويد: "ما مي‌توانيم ساختار را كاملاً كنترل كنيم. ما مي‌توانيم با كنترل خيلي خوبي اين ماده را به مقياس نانو برسانيم. ما حالا مي‌دانيم كه چگونه مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي با شكل و اندازه حفره‌هاي يكسان، بسازيم."
محققان دانشگاه كُرنل اين عمل را با كنترل "فازها" و يا با معماري مولكولي ماده بوسيلة كنترل‌كردن مخلوطي از پليمر و سراميك انجام مي‌دهند. ماده از چند مرحلة انتقالي عبور مي‌كند؛ از مكعبي به 6 وجهي و سپس به ‌نازك و مسطح و بعد به 6 وجهي وارونه و مكعبي وارونه. ماده پس از مرحلة مسطح و قبل از مرحلة 6 وجهي وارونه، به صورت ساختمان مكعبي دوگانه موسوم به Plamber’s nightmare مي‌باشد كه قبلاً در سيستمهاي پليمري يافت نشده‌بود. اين ساختمان اولين ساختار با چنين قابليت انطباق بالايي است كه بوسيلة تركيب خاصي از پليمرها و سراميكها توليد مي‌شود. ويسنرمي‌گويد: "اين شانس وجود دارد كه ما به مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي دوگانة ديگر كه در پليمرها وجود دارد و ديگران چيزي در مورد آنها نمي‌دانند، دست پيدا كنيم. ما راه را براي يافتن هرچه بيشتر چنين ساختارهايي باز كرده‌ايم."

نانوذرات هيدروژل نرم

محققان مؤسسه فناوري جورجيا، خانواده‌اي از نانوذرات با پايه هيدروژل را بوجود آورده‌اند كه مي‌توانند براي تشكيل كريستالهاي فوتوني مورد استفاده قرار گيرند. مي‌توان ويژگيهاي نوري اين كريستالها را بوسيله تنظيم مقدار ذرات موجود در آب -توسط حرارت- دقيقاً تنظيم كرد.
اين ذرات كروي يكدست و نرم مي‌توانند مبنايي براي "سيال فوتوني" باشند ؛ اين سيال را مي‌توان به منظور تشكيل ساختارهاي خودسامان كه طول موجهاي ويژه‌اي از نور را از خود عبورمي‌دهند، مورد استفاده قرار داد. موارد كاربرد اين ساختارها عبارتند از: سوئيچهاي نوري، ارتباطات راه دور، روشهاي جديد تشخيص بيماري با استفاده از ذرات حساس به مولكولهاي زيستي.
آندرليون، استاديار شيمي و بيوشيمي اين موسسه گفت: " ما روش بسيار ابتدايي و ساده‌اي براي بدست آوردن يك نوع ذره و توليد انواع مواد نوري از آن داريم و ديگر لازم نيست كه براي هر ماده نوري، يك ذرة جديد تهيه كنيم. ما محلولي پليمري داريم كه مي‌تواند به روشهاي معمولي مانند لايه‌نشاني چرخشي، قالبگيري و ريخته‌گري تهيه شود كه اين روشهاي معمولي را نمي‌توان براي انواع ديگر مواد فوتوني كلوئيدي بكار برد."
ليون و همكارانش تقريباً صد نوع مختلف از ذرات هيدروژل با قطرهايي حدود 50 نانومتر تا 2 ميكرون را ساخته‌اند. دماي كريستــاله شدن ذرات در طــي فرآيند تشكيــل، بطــور شيميايي در محدوده °C60-10كنترل مي‌شود.
اين نانوذرات ازاتصال پلي-ان-ايزوپروپيل اكريل‌آميد (pNIPAm) با متيلنبيس (اكريل‌آميد) (BIS) حاصل مي‌شوند. پس از رسوب پليمر در محلول، ذرات با يك فرآيند گريز از مركز ساده از آب جدا مي‌شوند. نتيجه كار، ماده ژلاتيني شفافي است كه آبي كمرنگ، سبز يا قرمز بوده و گرانروي[11] آن بيشتر از عسل است.
به منظور دستيابي به ويژگيهاي نوري مطلوب و دلخواه براي ماده ژلاتيني، بايد آن را تا بالاتر از دماي تغيير فاز ذرات سازنده هيدروژل گرم كرد. در اين حالت، كريستالهاي فوتوني نظم خود را از دست داده و مقداري از آب نانوذرات كاسته مي‌شود. پس از دفع مقدار كمي از آب، اين امكان به ذرات داده مي‌شود كه خنك‌شده، دوباره آب جذب كرده و دوباره كريستاليزه شوند. اين سيكل گرمايي موجب مي‌شودكه ذرات هيدروژل نرم، آرايش شش‌وجهي سه‌بعدي پيدا كرده و ساختاري دي‌الكتريك تناوبي بيابند.
-كه براي ويژگيهاي نوري لازم است.- مرحله گرم كردن و دوباره سرد كردن[12] حدوداً 15 مرتبه تكرار مي‌شود تا ساختار كريستالي با ويژگيهاي نوري دلخواه بدست آيد.
محققين بوسيله كنترل هيدراته شدن ذرات، مي‌توانند رنگ مواد را تحت كنترل بگيرند. بنا به اظهارات دكتر ليون، آنها كنترل خيلي خوبي در هر دو زمينه دامنه انتقال و دقت فرآيند داشته و توان طراحي رنگ مواد را دارند.
در دماي بالاتر از دماي تغيير فاز، مواد سريعاً به حالت مايع در‌آمده و مي‌توان آنها را با استفاده از روشهاي استاندارد تهيه پليمر، بر روي سطوح پخش كرده و شكل‌دهي كرد.
با آنكه ممكن است امكان كاربرد عملي اين ذرات تا چندين سال ديگر طول بكشد، اما محققين موارد استفاده‌اي را در صنعت ارتباطات پيش‌بيني مي‌كنند؛ بدين ترتيب كه كريستالهاي فوتوني با قابليت تنظيم دقيق مي‌توانند به منظور استخراج اطلاعات ضبط شده بر روي فيبرهاي نوري در طول موجهاي ويژه، مورد استفاده قرار گيرند. فرستادن سيگنالهاي كددار در طول موجهاي مختلف اين امكان را به فيبرها مي‌دهد كه طي فرآيندي موسوم به multiplexing حجم زيادي از اطلاعات را انتقال دهند. كريستالهاي قابل تنظيم كه از طريق فرآيند جورجيا تهيه مي‌شوند فقط محدوده باريكي از طول موجها را از خود عبور داده وامكان بازيافت جريانهاي خاصي از اطلاعات را از فيبرهاي نوري فراهم ‌كنند.
بعلاوه، اين گروه در مواردي كه نانوذرات به دما حساس باشند، ذراتي ساخته‌اند كه انتقال فاز در آنها براساس حساسيت به ميزان PH و حضور يونهاي فلزي صورت مي‌گيرد. آنها همچنين مشغول كار بر روي ذراتي هستندكه به پروتئينهاي خاص يا ديگر مولكولهاي زيستي حساسيت نشان مي‌دهند؛ و اين مي‌تواند در علم پزشكي براي پي بردن به علائم بيماري و تشخيص آنها مفيد واقع شود.
با اين وجود هنوز كارهاي زيادي باقي‌مانده كه بايد بر روي مواد مورد بحث انجام شود. ليون معتقد است كه مي‌توان نوعي نانوپودر به همان روش تهيه كريستالها توليد كرد كه قادر به انعكاس طول موجهاي ويژه‌اي باشد. به عقيدة وي، اين مواد به علت خودسامان بودن، پايداري ترموديناميكي زيادي دارند؛ بنابراين خواص نوري اين ذرات حاصل آرايش خاص ترموديناميكي آنهاست و اين، امكان توليد موادي با ماهيت بسيار پايدار را به ما مي‌دهد.
سرعت توليد، پايداري و تكرار‌پذيري اين فرآيند از جمله مزاياي آن به شمار مي‌رود.

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی

در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:

1. الکتریکی و مغناطیسی

عایق‌های ولتاژ بالا (AlN- Al2O3)
دی الکتریک (BaTiO3)
پیزوالکتریک (ZnO- SiO2)
پیروالکتریک (Pb(ZrxTi1-x)O3))
مغناطیس نرم (Zn1-xMnxFe2O4)
مغناطیس سخت (SrO.6Fe2O3)
نیمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO2)
رسانای یونی (β-Al2O3)
تابانندهٔ الکترون (LaB6)
ابررسانا (Ba2LaCu3O7-δ)

2.سختی بالا

ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (2O3TiN-Al)
مقاومت مکانیکی (SiC- Si3N4)

3.نوری

فلورسانس (Y2O3)
ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف) (SnO2)
منحرف کنندهٔ نوری (PLZT)
بازتاب نوری (TiN)
بازتاب مادون قرمز (SnO2)
انتقال دهندهٔ نور (SiO2)

4.حرارتی

پایداری حرارتی (ThO2)
عایق حرارتی (CaO.nSiO2)
رسانای حرارتی (AlN - C)

5.شیمیایی و بیوشیمیایی

پروتزهای استخوانی P3O12(Al2O3.Ca5(F,Cl))
سابستریت (TiO2- SiO2)
کاتالیزور (KO2.mnAl2O3)

6.فناوری هسته‌ای

سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی
مواد کاهش‌دهنده‌ی انرژی نوترون
مواد کنترل کننده‌ی فعالیت راکتور
منابع :
فن و هنر سرامیک چیست؟ http://www.aftab.ir
شیمی سرامیک http://daneshnameh.roshd.ir
انواع سرامیک http://www.newdesign.ir
سرامیک http://fa.wikipedia.org
سرامیک http://daneshnameh.roshd.ir
مواد سراميكي انعطاف‌پذير http://ceramicyazd.blogfa.com/
/الف

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (1)

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : سایت راسخون

مقدمه

در این مقاله در مورد سفال گری صحبت می کنیم. بسیاری از تکنیک هایی که امروزه برای شکل دهی سرامیک های پیشرفته استفاده می شود. بوسیله ی سفال گران ابداع و استفاده می شده است. اما امروزه اینگونه فرآیندها اصلاح شده است و برای شکل دهی مواد درکاربردهای با فناوری بالا و سرامیک های جدید استفاده می شود.
ما تنها می توانیم پودر خشک را شکل دهی کرده وآن را زنیتر کنیم. اما این مسئله مرسوم است که مقداری مایع به پودر اضافه می شود. و سپس فرآیند شکل دهی و پخت اتفاق می افتد. (دقیقا همانند استفاده کردن از آب در سفال گری). تغییر فرم های اتفاق افتاده در فرآیندشکل دهی باعث می شود تا مخلوط با استحکام پایین چسبنده شود و به بدنه ای محکم ومنسجم تبدیل شود.این بدنه را می توان به هندسه ی دلخواه در آورد. انتخاب عملیات شکل دهی برای یک محصول خاص به ابعاد و ثبات ابعادی محصول، ویژگی های زیرساختاری ، میزان قابلیت تکثیر شدن نمونه بوسیله ی آن، مسائل اقتصادی و نوع شکل بستگی دارد.

لغات

در صنعت شکل دهی سرامیک ها لغات خاصی وجود دارد. زیرا این صنعت یک هنر قدیمی است. سابقاً پودرهای اصلی در خلوص و اندازه ی ذرات مناسب تهیه می شد و بوسیله ی آنها می شد اشکال مد نظر را تهیه کرد. بسیاری از روش های شکل دهی برای محصولات سرامیکی مناسب هستند. این روش ها را می توان به سه گروه عمده طبقه بندی کرد:
1) فشرده سازی پودر: پرس خشک، پرس گرم، پرس ایزواستاتیک سرد و...
2) ریخته گری : بوسیله ی قالب و دوغاب سرامیکی
3) شکل دهی پلاستیک: اکستروژن ، قالب گیری تزریقی و... در این فرآیند از فشار برای شکل دهی بدنه ی خام سرامیکی استفاده می شود.

فشرده سازی پودر:

در این روش با فشردن پودر ماده ی سرامیکی ، قطعه تشکیل می شود. پودر ممکن است بوسیله ی فرآیند فشرده سازی خشک (بدون افزودن بایندر) ویا بوسیله ی افزودن مقدار اندکی از یک بایندر به قطعه تبدیل شود. فشار اعمالی نیز می تواند غیر محوری یا ایزواستاتیک باشد.انتخاب روش فشرده سازی (پرس کردن ) به شکل محصول نهایی بستگی دارد. ما می توانیم اشکال ساده را بوسیله ی اعمال فشار غیر محوری و قعطات پیچیده را بوسیله ی اعمال فشار ایزواستاتیک تولید کنیم.

سرامیک های ریخته گری شده

این نوع از سرامیک ها معمولا در دمای اتاق و بوسیله ی تهیه ی یک دو غاب حاوی ذرات پودر تهیه می شوند. لازم به ذکر است که این فرآیند شباهتی به فرآیند ریخته گری فلزی ندارد. دو غاب تهیه شده به داخل قالب ریخته شده و مایع آن بوسیله ی جداره ی قالب (دیفوزیون از جداره) خارج می شود. خروج مایع از قالب سبب پدید آمدن جسمی با استحکام مناسب در داخل قالب می شود. به این روش ریخته گری روش ریخته گری لغزشی (Slip Casting) می گویند. از این روش برای شکل دهی بسیاری از محصولات سرامیکی سنتی (مانند ظروف تزئینی) استفاده می شود. در سال های اخیر از این روش برای شکل دهی محصولات سرامیکی پیشرفته (مانند پرده ها ی توربین و روتور توربین گازی) استفاده می شود. برای تولید فیلم های ضخیم و صفحات از روش ریخته گری نواری (tape Casting) استفاده می شود.

شکل دهی پلاستیک

این روش بدین صورت است که به پودر سرامیکی به میزان مشخصی آب اضافه می شود . تا پودر خاصیت پلاستیک پیدا کند و بتوان آن را تحت فشار شکل دهی کرد. این روش ابتدائاً برای شکل دهی خاک رس استفاده می شده است که پس از آن با انجام اعمال اصلاحی بر روی آن برای شکل دهی مواد پلیمری نیز استفاده می شود. مایع مورد استفاده در سرامیک های سنتی بر پایه ی رس، آب است. برای سیستم های سرامیکی که بر پایه ی رس نیستند. مواد آلی نیز ممکن است به جای آب استفاده شوند. بایندرهای آلی معمولا از ترکیبات چند گانه ساخته شده اند تا بتوانند وسکوزیته ی مناسب را به سیستم سرامیکی بدهند و همچنین خصوصیات بعد از پخت خوبی داشته باشند.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (1)

جدول 1 روشهای اصلی موجود در سه گروه شکل دهی را نشان می دهد. که در هر مورد اشکالی را که می توانیم با این روش ها تولید کنیم نیز آورده شده است.
در ادامه برخی از واژه های مربوط به صنعت شکل دهی را بیان می کنیم.

بایندر (binder)

بایندر ترکیبی است که استفاده می شود تا پودر در کنار هم نگه داشته شود و بتوان پودر را شکل دهی کرد.

دوغاب (Slurry)

دوغاب سوسپانسیونی از ذرات سرامیکی دریک مایع است.

نرم کننده (plasticizer)

نوعی بایندر است که باعث می شود دوغاب نرم یا انعطاف پذیر شود. این افزودنی خواص رئولوژیکی دوغاب را بهبود می دهد.

نمونه ی خام (green)

قطعه ای سرامیکی است که هنوز پخت نشده است.

دوغاب لعاب (Slip)

مخلوطی سوسپانسیونی است که به صورت پوشش بر روی بدنه ی خام قرار می گیرد و پس از پخت بر روی بدنه تشکیل لعاب را می دهد.
برخی از روش های شکل دهی که در این مقاله به آنها می پردازیم، بدنه هایی سرامیکی تولید می کنند که فشردگی آنها تنها برای فرآیند ماشین کاری مناسب است (میزان استحکام آنها به حدی است که تنها بتوان آنها را ماشین کاری کرد.) به هر حال این بدنه ها کاملا متراکم نیستند و پیوند بین دانه ها در آنها ضعیف است.این حالت را خام بودن (green) می گویند.در واقع در این حالت، حالتی میان بدنه ی زنیتر شده ی با دانسیته ی بالا و پودر نرم است. روش های دیگری در شکل دهی سرامیک ها وجود دارد که در آنها با اعمال دمای بالا در حین شکل دهی بدنه های زنیتر شده با دانستیه ی بالا تولید می شود.

بایندر و نرم کننده ها

در اغلب موارد نیاز است تا به پودر سرامیکی مقداری بایندر اضافه کنیم. بایندر دو وظیفه دارد. در برخی روش های شکل دهی مانند اکستروژن، بایندر پلاستیسیته ی مورد نیاز برای شکل دهی را فراهم می کند. بایندر همچنین باعث می شد تا قطعه ی خام تولیدی پس از خشک شدن استحکام کافی را داشته باشد و در طی فرآیند ساخت و پخت دفورمه نشود. یکی از ویژگی های مهمی که بایندرها باید داشته باشند این است که بتوان بایندر را در طی فرایند پخت از بین برد و آن را از میان بدنه ی متراکم خارج کنیم، بدون آنکه بدنه معیوب شود. در اغلب موارد مواد پلیمری بایندرهای ایده آلی هستند.
در سفال گری اغلباً از آب به عنوان بایندر استفاده می شود. در این صنعت آب به میزان کافی به خاک افزوده می شود. تا گل حاصله پلاستیسیته ی مورد نیاز برای شکل دهی را بدست آورد. در واقع میزان آب در حدی است که نمونه در طی پخت ثبات خود را حفظ کند. برای بهبود خواص رئولوژیکی در اغلب موارد از نرم کننده استفاده می شود. در اصل افزودن نرم کننده به سوسپانسیون ها به صنعت سرامیک منحصر نیست و از آن در بسیاری از فرآیندهای پودری استفاده می شود. برخی اوقاف تفاوت میان نرم کننده و بایندر زیاد واضح نیست. بایندرها همچنین در فرآیندهای شکل دهی فلزات بوسیله ی پودر فلز نیز کاربرد دارند.

دوغاب

واژه ی دوغاب لعاب ( Slip) از لغتی انگلیسی آمده است که به معنای کرم (cream) است کرم سوسپانسیونی از ذرات شیر داخل مایع (آب) است که در فرآیند تولید پنیر بوجود می آید.
عموماً دوغاب لعاب شامل ذرات سرامیکی کوچک (زیر 10 میکرون ) است که در داخل یک محیط مایع معلق هستند. در سفال گری این مایع معمولا آب است. سوسپانسیون بوجود آمده می تواند حتی بیش از 60% حجمی ماده ی خشک داشته باشد. دی فلوکولانت ها (deflocculents) به دو غاب لعاب اضافه می شود تا محیط الکترویکی هر ذره را بهبود دهد. این مسئله موجب می شود ذرات همدیگر را دفع کنند.

دی فلوکولانت

دی فلوکولاسیون فرآیندی است که بوسیله ی آن توده های به هم چسبیده ی ذرات سرامیکی موجود در مایع متلاشی شده و به ذرات تبدیل می شوند. از این رو در فلوکولانت یک افزودنی است که این فرآیند را انجام می دهد. به عبارت دیگر دی فلوکولاسیون مخالف دلمه شدن (coagulation) است.

کلوئید

کلوئید عموما به عنوان هر ماده ای تعریف می شود که دارای ذرات مادی است که از محلول های معمولی بزرگ تر اما بسیار ریزتر از آن هستند که بدون بزرگنمایی نوری قابل دیدن باشند.
(تقریبا 10-1nm میکرون) . کلوئیدها می توانند به روش های مختلف به یکدیگر پیوند دهند . سیستم های کلوئیدی می توانند چندین شکل داشته باشند. فرضی که ما با آن روبرو هستیم بدین صورت است که یک ماده در دیگری پراکنده شده است. حرکت براوونی یکی از پدیده هایی است که در این مخلوط ها بوجود می آید. دوغاب یک کلوئید است. ما می توانیم خواص دوغاب را بوسیله ی افزودن فلوکولانت و یا دی فلوکولانت تغییر دهیم.

دوغاب

ذرات رس در مایع به صورت سوسپانسیون در می آیند.( این مایع در مورد سفال ، آب است) . همین طور که مقدار آب دوغاب کاهش می یابد، میزان صلبیت آن افزایش می یابد. لعاب های مورد استفاده در سفال گری دارای عملکردی شبیه به رس در مایع هستند (البته میزان آب لعاب بیشتر است). گل کوزه گری از یک دوغاب اولیه تولید می شود. این دوغاب از رس های طبیعی تولید شده است. دوغاب به طور مکرر فیلتر می شود تا ماده ای هموژن و با قابلیت ثبات بالا پدید آید. سپس قطعاتی از گل بوسیله ی تبخیر رطوبت از کلوئید بوجود می آید. محصول پایانی به مرحله ی اکستروژن می رود و سپس در بسته بندی های خاص قرار می گیرد تا رطوبت باقی مانده در آن از بین نرود.

فرایندها و تکنیک های مورد استفاده در تولید سرامیک ها (2)

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

خشک کردن محصولات سرامیکی

از قدیم الایام، بیشتر محصولات رسی به صورت طبیعی و با قرار دادن آنها در هوا و دمای معمولی، خشک می شدند. در بسیاری از بخش های اروپا، این عمل تنها در طی تابستان عملی بود. در صنعت آجرپزی و سفال های سقفی، استفاده از انبارهای خشک کن معمولی، متداول است. در این بخش ها، اجازه ی قرار گرفتن روی هم تعداد زیادی بدنه، زیر یک پوشش چوبی میسر می شود.
در صنعت سرامیک های مدرن، این ضروی است که سرعت، بازده گرمایی و میزان اتلاف مواد بهینه گردد. در حالتی که استفاده از فرایند خشک کردن آهسته میسر نباشد، این ضروری است که سرعت های حرارت دهی، دما و رطوبت، کنترل شود. امروزه حرارت مورد نیاز برای خشک کردن، از طریق مشعل های گازی و هوای خروجی کوره ها، مهیا می شود. حرارت مورد نیاز برای خشک کردن می تواند از طریق استفاده از سایر سوخت ها مانند زغال سنگ، بیوگاز یا کک نفتی نیز مهیا شود.
مواد اولیه ی سرامیکی نسبت به خشک کردن حساس هستند اما در شرایطی که میزان رطوبت بالاست، استفاده از یک دوره ی گرمایش اولیه پیش از اعمال فرایند اصلی خشک کردن، مزیت به شمار می آید. هر چه میزان آب کمتر شود، فرایند خشک کردن سخت تر انجام می شود و نیاز است تا هوای داغ تری استفاده شود. شکل های مختلفی از خشک کن ها در بخش های مختلف صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می گیرند. این شکل ها به طبیعت و اندازه ی اجزای سرامیکی تولید شده، بستگی دارد.
خشک کن های با کف داغ دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند و نمی توان آنها را مکانیزه کرد. به هر حال، این نوع از خشک کن ها، برای خشک کردن آرام بدنه های پیچیده و بزرگ مانند چینی آلات بهداشتی و یا برخی از محصولات دیرگداز، مفید می باشند. برخی آجرهای با شکل خاص نیز با این روش، خشک می شوند. همانگونه که از اسم این خشک کن ها، می توان فهمید، در این خشک کن ها، عمل خشک کردن از حرارت دهی مستقیم بخش کفی خشک کن، انجام می شود. همچنین جریان های همرفت نیز از بخش کف خشک کن به سمت بالای خشک کن، ایجاد می شود. در این نوع از خشک کن ها، جریان های جانبی هوا اندک هستند و تمام سطوح قطعه ی سرامیکی با سرعتی آهسته، خشک می شوند. با این کار، از ایجاد تنش های زائد بر روی بدنه در طی فرایند خشک کردن، جلوگیری می شود.

خشک کن های محفظه ای (متناوب)

این خشک کن ها شامل یک محفظه هایی هستند که مجهز به درب های خروجی و ورودی کاملا فیت است. این خشک کن ها معمولا به ریل های حامل اتاقک خشک کن، مجهز هستند. برخی از انواع این سیستم ها مجهز به سیستم های انتقال اتوماتیک هستند.
قطعات سرامیکی مانند آجرها، بلوک ها، لوله ها و اشکال دیرگداز بر روی قفسه ها قرار می گیرند و ماشین های خشک کن پر به داخل محفظه ی خشک کن انتقال داده می شوند. وقتی خشک کن پر شد، درب محفظه به طور کامل بسته می شود. در کارگاه های مدرن، تمام کارها به صورت اتوماتیک انجام می شود. دمای محفظه با سرعت کنترل شده ای افزایش می یابد. این کار با تزریق هوای گرم بداخل محفظه و یا اعمال غیر مستقیم حرارت بداخل محفظه، انجام می شود. چرخش هوا در داخل محفظه ی خشک کن، میزان بازده خشک کنندگی را بهبود می دهد. انتقال حرارت عمدتا از طریق همرفت انجام می شود. البته علاوه بر همرفت، اندکی حرارت تابشی از هوای گرم و سطوح گرم شده، انتقال می یابد. پروفایل های دمای ویژه- رطوبت برای تنظیم سرعت گرم کردن این محصولات مورد نیاز می باشد.
خشک کن های محفظه ای مخصوصا در وضعیت هایی مورد استفاده قرار می گیرد که بدنه های سرامیکی مختلفی در یک خط تولید، تولید می شود. از این خشک کن ها در هنگامی که تولید متناوب است نیز استفاده می شود. در صورتی که نیاز باشد، می توان محفظه ها را به سهولت گسترش داد.

خشک کن های تونلی (پیوسته)

این خشک کن ها دارای ساختاری طویل هستند که از داخل آن، یک خط از واگن های پر عبور می کنند. هوای با دمای بالا بخش انتهایی کوره، به داخل آن تزریق می شود. این جریان هوای داغ بوسیله ی یک یا دو فن به سمت ورودی خشک کن هدایت می شود. وقتی جریان هوا از انتها به ابتدای خشک کن حرکت می کند، حرارت از این هوا به بدنه ی سرامیکی انتقال می یابد. فن های مورد استفاده به صورت معمولی نصب می شوند تا بدین وسیله جریان اغتشاشی در داخل خشک کن ایجاد گشته و بدین وسیله بازده خشک کنندگی افزایش یابد. طول خشک کن تونلی به سرعت خروج محصولات و میزان آب موجود در بدنه ی سرامیکی، بستگی دارد.

خشک کن های سبدی عمودی

خشک کن عمودی عمدتا در صنعت تولید کاشی های سرامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. در این صنعت، کاشی ها به داخل سبدهایی تزریق می شوند که شامل چند دسته از غلطک ها هستند. این گروه از سبدها از داخل خشک کن حرکت می کنند. در داخل این خشک کن ها، گازهای گرم عبور کرده و عمل خشک کردن را انجام می دهد. دما در این نوع از خشک کن ها عمدتا کمتر از 200℃ است و سیکل خشک کردن در گستره ی زمانی 35تا 50 دقیقه طول می کشد.

خشک کن های غلطکی چند سطحه ی افقی

این خشک کن ها نیز به طور گسترده در تولید کاشی های سرامیکی مورد استفاده قرار می گیرند. خشک کن های افقی بر اساس قوانین موجود در زمینه ی کوره های با بستر غلطکی، ساخته شده اند. در این خشک کن ها، کاشی به صورت منفرد بر روی سطوح مختلف موجود در داخل خشک کن، به داخل کوره تزریق می شود و بوسیله ی غلطک های چرخنده و به صورت افقی از داخل کوره عبور می کنند. مشعل های تعبیه شده در اطراف این خشک کن، هوای داغ ایجاد می کند و این هوای داغ به صورت مخالف جهت، به بدنه برخورد می کند.
دمای ماکزیمم در این خشک کن ها معمولا بالاتر از انواع عمودی است (حدودا 350℃) و سیکل خشک کردن کوتاه تر است. سیکل خشک کردن در این نوع از خشک کن ها در حدود 15 تا 25 دقیقه می باشد.

خشک کن های نم گیر

این خشک کن ها عموما به صورت واحدهای متناوب هستند. این روش بر پایه ی ایجاد یک سطح رطوبتی مناسب در محفظه ی خشک کن استوار است. این میزان از رطوبت بسیار کمتر از حالت اشباع می باشد، از این رو، آب به طور پیوسته از بدنه ی سرامیکی، تبخیر می شود بدون آنکه نیاز به افزایش دما باشد. برای حفظ این اثر، بخار آب باید به طور مداوم از محفظه ی خشک کن، خارج گردد. این کار معمولا با استفاده از چرخش هوا بوسیله ی یک کندانسور، انجام می شود.
یک چنین خشک کن هایی باید به خوبی آب بندی شوند تا از وارد شدن رطوبت خارج به داخل آن جلوگیری شود. اندازه ی این خشک کن محدود است اما از این خشک کن ها می توان برای خشک کردن محصولات سرامیکی حساس به خشک کردن، استفاده کرد. این روش خشک کردن تنها بخار آب تولید می کند.
یکی دیگر از امکان ها، وارد نمودن یک جریان اشباع به داخل خشک کن تونلی می باشد. در این نوع خشک کن های تونلی، رطوبت هوای خشک کن در بخش های مختلف کاهش می یابد تا بدین وسیله خشک شدن کنترل شده ی بدنه، تضمین شود.

خشک کن های فروسرخ و میکروویو

خشک کن های فروسرخ و میکروویو همچنین به عنوان جایگزینی برای خشک کن های معمولی هستند.

عملیات سطحی و دکوراسیون محصولات سرامیکی

سطح محصولات گلی ممکن است به دلایل مختلفی، دارای بافت باشند. مثلا این بافت در کاشی های کفی مشاهده می شود که لعاب خور نیستند.
یک گستره ی وسیع از بافت ها نیز به منظور افزایش ویژگی های زیبایی بدنه، به آنها افزوده می شود. آجرهای گلی به دلیل برخوردهای آنها با سطح قالب، معمولا دارای الگوهای رندومی هستند. محصولات اکسترود شده نیز ممکن است دارای بافت باشند. این بافت به دلیل برخورد سطح ماده ی سرامیکی با قالب ایجاد می شود. یک روش برای برطرف کردن این مشکل، بریدن بدنه با اندازه ی بیشتر و سپس تصحیح دقیق بدنه با استفاده از سیم های برنده می باشد.
آجرهای پرسی نیز اغلب در حالت خام، بسیار سخت هستند و بعد از قرار دادن گروهی آنها بر روی نوار نقاله، بوسیله ی تیغه های برش چرخنده، بر روی آنها بافت ایجاد می شود.

سیقل کاری

آجرهای گلی به دلیل وجود ماسه در سطح داخلی قالب، دارای یک پوشش از ماسه هستند. این ماسه به این دلیل مورد استفاده قرار می گیرد تا رهایش قالب از آجر را تسهیل کند. با استفاده از ماسه ی مناسب می توان، انواع بافت های زیبا و رنگ های جالب را بر روی این آجرها ایجاد کرد.
در مورد آجرهای پرسی، اکسترود شده، سفال های و بلوک های سقفی، ماسه و سایر مینرال های گرانوله می تواند با استفاده از سری های خاصی (مانند سری های سندبلاست) بر روی سطح اعمال گردد و بوسیله ی این کار، ویژگی های سطحی بهبود می یابد. در بسیاری موارد، پیگمنت ها به این ماسه ها یا مینرال ها افزوده می شود و بدین صورت سطح نهایی زیبایی پدید می آید.

لعاب زنی، انگوب کردن و سایر روش های دکوراسیون

بازار تخصصی اندکی برای آجرهای لعاب زده وجود دارد. لعاب زنی در تولید کاشی کف و دیوار، چینی آلات بهداشتی و مظروف متداول است. انگوب کردن عمدتا در تولید سفال های سقفی و کاشی های دیوار و کف، مرسوم است.
در نهایت، اجزای لعاب آسیاب شده که به آن فریت گفته می شود، به عنوان سوسپانسیون در آب تهیه می شوند. ویسکوزیته و خواص سوسپانسیون های تولیدی از این پودرها، با توجه به روش اعمال لعاب (اسپری، لعاب زنی آبشاری، لعاب زنی خشک یا دکوراسیون)، تنظیم می شود. در طی فرایند لعاب زنی، لعاب بواسطه ی یکی از فرایندهای متداول، بر روی بیسکویت بدنه اعمال می شود. این لایه ی اعمال شده بعد از پخت در دمای مناسب، حالت شیشه ای پیدا می کند.
یک انگوب معمولا بعد از فرایند خشک کردن اعمال می شود. در برخی موارد، محصولات به صورت خام و در برخی موارد دیگر، به صورت پخته شده، انگوب کاری می شوند. در طی فرایند انگوب کردن، یک لایه ی رنگی یا غیر شفاف از سرامیک بر روی سطح ایجاد می شود. این کار بواسطه ی غوطه وری یا پاشیدن انجام می شود.
چاپ شابلونی یکی از فرایند های دکوراسیون مورد استفاده در صنعت کاشی و سرامیک محسوب می شود. این روش چاپ به سهولت در خط لعاب زنی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش شامل ایجاد طرح با استفاده از یک یا چند شابلون می باشد. فرایند آماده سازی این شابلون ها نیز فرایندی جالب توجه است که بوسیله ی مسدود کردن برخی از سوراخ های شابلون با استفاده از لاک های خاص، انجام می شود. با اعمال رنگ بر روی شابلون، رنگ از سوراخ های شابلون عبور کرده و طرح مورد نظر بر روی کاشی ایجاد می گردد.
سایر تکنیک های دکوراسیون عبارتند از روش حکاکی و روش چاپ میدانی فلسکو (flexo space printing). در این تکنیک ها، الگو به صورت مستقیم بر روی یک یا چند غلطک، انتقال می یابد. جوهر از طریق این غلطک ها بر روی کاشی اعمال می شود. با این تکنیک می توان لبه های کاشی ها و یا کاشی های برجسته را نیز دکوراسیون کرد. همچنین تکنیک چاپ جوهر افشان امروزه به بازار آمده است. در مورد چینی آلات مظروف، اغلب روش چاپ دستی و تزیین با روش غوطه وری، مورد استفاده قرار می گیرد.

پخت

اهداف پخت

پخت یک فرایند کلیدی در تولید محصولات سرامیکی است. با اعمال این فرایند، بسیاری از خواص نهایی بدنه، بهبود می یابد. این خواص شامل استحکام مکانیکی، مقاومت به خرد شدن، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی و مقاومت در برابر شعله می باشد. س

تغییرات فیزیکوشیمیایی در حین پخت

مواد خام مورد استفاده در تولید بدنه های سرامیکی، معمولا از مخلوطی از مینرال های پیچیده ی رسی تشکیل شده اند. این مواد شامل کوارتز، فلدسپارها، کربونات ها، ژیپس، اکسید آهن و برخی اوقات، مواد آلی هستند. محصولات دیرگداز نیز از گستره ی وسیعی از مینرال های غیر رسی، تولید می شوند. این مینرال های غی رسی با افزودنی ها و بایندرهای خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی محصولات سرامیکی بر پایه ی رس، در کوره پخت می شوند، رطوبت اضافی آنها در دمایی بین 100 تا 200℃ خارج می شوند. اگر مواد آلی و پیریت های آهن در این محصولات وجود داشته باشند، اکسیداسیون در دمایی بین 300 تا 500℃ انجام می شود. آب ساختاری مواد رسی (آب کریستالی)، معمولا در دماهایی بین 500 تا 650℃ خارج می شود، در حالی که کربونات هایی مانند کلسیت و دولومیت با آزادسازی کربن دی اکسید در دمایی در گستره ی 750 تا 950℃، تجزیه می شوند.
مهمترین تغییرات ایجاد شده در خواص مواد سرامیکی، شامل شکسته شدن ساختار شبکه ی مینرال های رسی، تشکیل ترکیبات کریستالی جدید و فازهای شیشه ای می باشد. دمایی که در آن زجاجی شدن اتفاق می افتد، با توجه به مینرالوژی رس، تغییر می کند. زجاجی شدن معمولا از دمای 900℃ شروع می شود و در دمای 1050℃ برای آجرهای رسی و در حدود 1100℃ برای خاک نسوز دیرگداز، به پایان می رسد.
در طی مرحله ی زجاجی شدن در فرایند پخت سرامیک ها، بسیاری از مینرال های غیر رسی مانند کوارتز، اکسیدهای آهن، ترکیبات آهکی و قلیایی در بدنه ی پخته شده، ایجاد می شوند. برخی مواقع زینترینگ رخ می دهد و گاها محلول های جامد ایجاد می شود. همچنین در سطح مشترک دانه های مینرالی و فازهای ذوب شده، واکنش های یوتکتیک رخ می دهد.
محصولات غیر رسی مانند برخی از محصولات دیرگداز همچنین به زینترینگ، زجاجی شدن یا مراحل کریستالیزاسیون مجدد وابسته اند اما در برخی موارد، دماهای بالاتر برای حصول خواص مناسب، ضروری است. در شکل 1، گستره های دمایی مورد نیاز برای گروه های محصولات مختلف بیان شده است.

دمای ضروری برای فرایند پخت، عمدتا با استفاده از سوزاندن گاز طبیعی و نفت کوره، بوجود می آید. در برخی موارد، سوخت های جامد، بیوگاز و برق الکتریکی نیز برای ایجاد حرارت مورد استفاده قرار می گیرد.

کوره های متناوب (دوره ای)

این کوره ها به دو گروه کوره های شاتلی و کوره های کلاهکی تقسیم می شوند. این کوره ها از محصولات سرامیکی پر می شوند که قبلا خشک شده اند. بعد از آن، کوره آب بندی می شود و تحت سیکل گرمایشی معین، حرارت دهی می شود. مشعل های گازی معمولا برای ایجاد گرمایش مورد استفاده قرار می گیرد و بدین وسیله کنترل مناسبی بر روی دما و اتمسفر کوره ایجاد می شود.
الکتریسیته نیز می تواند برای گرمایش کوره ها مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، در تولید سرامیک های فنی می توان از الکتریسیته برای گرمایش استفاده کرد. کوره های خاص که برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از پرس ایزواستاتیک گرم، کوره های دما بالا و کوره های با اتمسفر کنترل شده.
کوره های متناوب معمولا برای تولید محصولات خاص در مقیاس کوچک مانند آجرهای با اشکال خاص، اتصالات لوله، اتصالات سفال های سقفی، محصولات دیرگداز و ... مورد استفاده قرار می گیرد. این کوره ها در زمانی که ترکیب بدنه ی سرامیکی به طور مداوم تغییر می کند، دارای انعطاف پذیری بیشتری هستند. در برخی موارد این کوره ها میزان مصرف انرژی کمتری دارند. شکل 2 سطح مقطع یک کوره ی شاتلی را نشان می دهد.

کوره های پیوسته

کوره های محفظه ای (هافمن)

این کوره ها شامل یک سری از محفظه های به هم متصل است که به صورت پیوسته پر می شوند، آب بندی می شوند و مشعل های آنها به صورت شبه پیوسته، روشن می شود. در این کوره ها، گازهای داغ از یک محفظه به محفظه ی دیگر می روند. این سیستم به هم پیوسته بواسطه ی داشتن ساختار با خلل و فرج خاص، اجازه می دهند تا بدنه ها پیش گرم شوند. این پیشگرم شدن بواسطه ی گازهای گرم خروجی از یک محفظه انجام می شود به همین علت، بازده گرمایی افزایش یافته و موجب می شود تا هزینه ها نسبت به کوره های متناوب، کمتر شود. این کوره ها هم اکنون با استفاده از گاز، گرم می شوند اما می توان از نفت یا زغال سنگ نیز برای گرمایش آنها استفاده کرد. از این کوره ها عمدتا در تولید محصولات خاص مانند آجرهای رنگی خاص، استفاده می شود.

کوره های تونلی

این کوره ها از تونلی آسترکاری شده با مواد دیرگداز تشکیل شده اند که دارای مسیرهای ریلی برای عبور واگن های حمل بدنه می باشد. این واگن ها در زمان بندی مشخص، از داخل کوره کشیده می شوند. یک جریان هوا به صورت مخالف با جهت حرکت واگن، در داخل کوره (بوسیله ی فن ها) ایجاد می شود و بدین وسیله بدنه های سرامیکی خام گرم می شوند. بیشتر کوره های تونلی که هم اکنون مورد استفاده قرار می گیرند، از طریق گاز طبیعی گرم می شوند. بدنه های وارد شده به داخل این کوره ها به وسیله ی جریان هوای گرم ایجاد شده در نقطه ی جهنم کوره، پیش گرم می شوند، در حالی که هوای وارد شده به کوره، بدنه های گرم را سرد کرده و برای ایجاد احتراق، پیش گرم می شود. بخشی از هوای نقطه ی سرد کننده معمولا از خشک کن های مجاور حاصل می شود تا بدین صورت میزان بازده مصرف سوخت افزایش یابد.
محفظه ی سوخت و واگن های کوره معمولا بوسیله ی آب بندهای ماسه ای در برابر نفوذ هوای ثانویه، محافظت می شوند. نسل های بعدی این نوع کوره ها بوسیله ی آب و یا سایر روش های مکانیکی، آب بندی شده اند. این روش ها موجب می شود تا زمان پخت و مصرف سوخت کاهش یابد. در واقع این کاهش در مصرف سوخت به دلیل کاهش میزان هوای ثانویه ی ورودی به این کوره ها از طریق خلل و فرج ناخواسته، انجام می شود.

شکل 3 و 4 شماتیکی از طرح اولیه و سطح مقطع یک کوره ی تونلی را نشان می دهد.

کوره های دارای بستر غلطکی

کوره های غلطکی تک بستر متداول ترین نوع کوره است که در تولید کاشی مورد استفاده قرار می گیرد. زمان پخت در برخی از این کوره ها، کمتر از 40 دقیقه است. در این کوره ها، کاشی از میان غلطک های کوره عبور کرده و حرارت مورد نیاز برای گرمایش آنها، از طریق مشعل هایی فراهم می شود که با گاز طبیعی کار می کنند. این مشعل ها در کناره های کوره کار گذاشته می شوند. مکانیزم های اصلی در انتقال حرارت در این کوره ها، همرفت و تابش می باشد. این کوره ها غیر مافلی هستند. یعنی مواد حاصل از احتراق با بدنه های در حال پخت در تماس هستند. به دلیل غیر مافلی بودن این کوره ها، بازده انتقال حرارت بالا می رود و از این رو میزان انرژی مصرفی در این کوره ها، کاهش می یابد. کوره های با بستر غلطکی همچنین برخی اوقات برای تولید سفال های پشت بام، لوله های رسی زجاجی، چینی آلات بهداشتی و چینی آلات مظروف، نیز مورد استفاده قرار می گیرند. شکل 5 سطح مقطع یک کوره ی با بستر غلطکی را نشان می دهد.

کوره های لغزشی بت (sliding bat kiln)

این کوره ها همچنین کوره های سریع نامیده می شوند و عملکرد آن مشابه کوره های با بستر غلطکی می باشد. به هر حال، بدنه ها در این نوع کوره، بر روی واگن های دیرگدازی قرار داده می شوند که بوسیله ی چرخ از میان مسیر مناسبی در کوره، عبور می کنند. کوره های لغزشی بت می تواند بدنه هایی با شکل ها و اندازه های غیر منظم را تحت عملیات پخت قرار دهد، در حالی که کوره های با بستر غلطکی تنها می توانند برای بدنه های با شکل منظم مورد استفاده قرار گیرد.

پخت کلمپ

یک میزان محدود از تولید آجرهای سنتی هنوز با استفاده از پخت کلمپ انجام می شود. در این روش پخت، آجرهای خشک شده که دارای افزودنی های سوختی جامد (مانند کک آسیاب شده) هستند، به صورت مثلثی و متراکم چیده می شوند. این چیدمان بر روی یک بخش آجرکاری دیرگداز قرار داده می شود. تنوره هایی از آتش از زیر این بخش قرار داده می شود و لایه های کک به صورت پیوسته شروع به شعله ور شدن می کنند. کلمپ ها معمولا عایق کاری می شوند.
در هنگام شعله ور بودن تنوره ها، آتش به صورت آهسته و با احتراق سوخت در داخل آجرها، گسترش می یابد. سوختن کلمپ ها هفته ها به طول می انجامد. این زمان شامل زمان سرد شدن نیز می باشد. بعد از خنک شدن، کلمپ به صورت دستی جداسازی می شود و آجرها طبقه بندی می شوند.

کوره های دوار

یک کوره ی دوار از یک سیلندر طویل تشکیل شده است. این سیلندر معمولا با شیب اندکی نسبت به زمین دارد و حول محور سیلندر می چرخد. این کوره بوسیله ی مشعلی گرم می شود که در انتهای پایینی آن قرار گرفته است. کوره های دوار برای تولید آگریگیت های رسی سبک مورد استفاده قرار می گیرد.
کوره های دوار همچنین برای کلسیناسیون خاک نسوز، دولومیت و منیزیت نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این مقاله در مورد فرایندهای جانبی کلسیناسیون صحبت نمی کند و می توان اطلاعات بیشتر در این زمینه را از مقالات دیگر کسب نمود.

بسترهای مایع

یک بستر مایع بستری است که در آن ذرات جامد در حالت سوسپانسیون گازی قرار گرفته اند. این سوسپانسیون ها شبیه به مایع عمل می کنند. پودری که می خواهیم به سوسپانسیون گازی تبدیل شود، بر روی یک بستر متخلخل قرار می گیرد و از میان آن یک گاز با فشار وارد می شود. با این روش می توان پودر را کلسینه یا خشک نمود.

بازگردانی حرارت از مرحله ی سرد کردن

در جاهایی که امکان پذیر باشد، سرد کردن بدنه های سرامیکی با استفاده از چرخش هوای، تسریع می شود. این کار می تواند به محض خروج نمونه از بخش جهنم کوره انجام شود. این مسئله موجب می شود تا میزان قابل توجهی هوای تمیز و گرم از این فن ها خارج شوند. از این هوا می توان در فرایند خشک کردن استفاده کرد. این روش بازگردانی حرارت مخصوصا زمانی مؤثر است که از کوره ی تونلی استفاده می شود.

عملیات های پایانی

ماشین کاری

عملیات های ماشین کاری ممکن است برای ایجاد ابعاد و اشکل مناسب در محصولات سرامیکی مورد استفاده قرار گیرد.

سمباده زنی تر

ما از این روش برای کاهش ابعاد قطعه و رساندن ابعاد آن به ابعاد دلخواه استفاده می کنیم. سمباده زنی فرایندی انفرادی است یعنی در این فرایند، قطعات بر روی یک میز ثابت می شوند و سمباده زنی بواسطه ی سری های ماشین کاری، انجام می شود. سطوح زیری آجرهای تولیدی برخی اوقات بوسیله ی سمباده زنی تر، صیقلی می شوند. این کار به منظور تسهیل در چسبندگی دو آجر مجاور بوسیله ی چسب، انجام می شود.

سمباده زنی خشک

سمباده زنی خشک سطح آجرهای رسی با استفاده از سیستم های ساینده ی الماسه یکی از فرایندهایی است که به منظور تسهیل چسبندگی میان آجرها با استفاده از لایه ای نازک از ملات، انجام می شود. در مورد سمباده زنی خشک، وسایل سنباده زنی به طور کامل در داخل یک محفظه ی محافظت کننده قرار دارند.

سوراخ کاری

محصولات سرامیکی مخصوصا محصولات دیرگداز ممکن است نیازمند سوراخ کاری باشند. با استفاده از این فرایند، حفراتی که در طی فرایند ساخت نمی توان آنها را تولید کرد، را می توان ایجاد نمود.

اره کاری

این فرایند یک فرایند پایانی است که برای تغییر ابعاد آجرهای سرامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این روش برای تغییر شکل آجرها مخصوصا آجرهای دیرگداز مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی نیاز به اره کاری این محصولات باشد، آجرها در ابعادی بزرگتر نسبت به ابعاد مورد نیاز، شکل دهی و پخت می شوند.
آجرهای نما ممکن است بواسطه ی فرایند اره کاری بریده شوند و ابعاد و شکل های مورد نیاز در این آجرها ایجاد گردد. در تمام فرایندهای ماشین کاری، یک سیستم آب گرد به منظور روان سازی و خارج کردن ذرات بریده شده مورد استفاده قرار می گیرد. با این سیستم میزان گرد و غبار ایجاد شده در محیط نیز کاهش می یابد.

پولیش کاری

در برخی موارد، مخصوصا برای کاشی های پرسلانی، سطح پخته شده پولیش می شود تا سطحی هموژن و درخشان در سطح بیسکوییت بدون لعاب، ایجاد گردد.

غنی سازی با کربن (محصولات دیرگداز)

محصولات دیرگداز در محیط های بسیار خورنده مورد استفاده قرار می گیرد و برای برخی کاربردها، این ضروری است که بدنه ی پخت شده را با قیر نفتی، اشباع کرد. حضور کربن در محصول نهایی دارای چندین مزیت است:
این ماده مانند روانساز عمل می کنند و برای سطوح لغزنده نقش مهمی دارد.
رسانایی گرمایی نسبتا بالای کربن، مقاومت به شوک حرارتی محصول را افزایش می دهد.
کربن به عنوان یک پرکننده ی تخلخل ها عمل می کند و میزان تراوایی محصول را کاهش می دهد. این مسئله موجب افزایش مقاومت به ورود مذاب ها و سرباره های فلزی به داخل دیرگداز می شود.
اشباع کردن با قیر نفتی یک فرایند سری کاری است. این فرایند در داخل محفظه های سیلندر مانند سرپوش دار انجام می شود. محصولی که نیاز به فرآوری دارد، در داخل یک سبد فلزی قرار داده می شود و به داخل محفظه فرستاده می شود. بدنه در ظرف اول تا دمایی در حدود 200 درجه ی سانتیگراد حرارت دهی می شود. این کار از طریق برخورد جریان هوای داغ انجام می شود. سپس سبد فلزی و محتویات آن به داخل محفظه ی بعدی وارد می شود. این محفظه که در واقع یک اتوکلاو است، دمای نمونه را در دمایی مشخص حفظ می کند. این اتوکلاو سپس با استفاده از قیر مذاب پر می شود. با از بین رفتن خلأ اتوکلاو، اشباع شدن رخ می دهد و بعد از آن نیتروژن با فشار بالا به داخل این محفظه اعمال می شود. بعد از خشک شدن، سبد و محتویات آن به محفظه ی سومی انتقال می یابد تا با سرعت مناسبی عملیات سرد کردن بر روی آن ها انجام شود.
در نهایت، این ضروری است تا میزان بالایی از مواد فرار قیر زدوده شود. وجود این مواد فرار بر روی عملکرد محصول دیرگداز در حین سرویس دهی، اثر نامطلوبی دارد. معمولا این کار در داخل یک آون انجام می شود. با استفاده از افزایش دما، این اطمینان حاصل می شود که مواد فرار قیر از آن جداسازی شده اند.
محصولاتی که تحت این فرایند قرار می گیرند، پوششی ترد و شکننده از رسوبات کربن دار بدست می آورند که این پوشش باید پیش از بسته بندی آنها، زدوده شود.

جلا دادن آجرهای نما

آجرهای نمای خاصی وجود دارد که سطح آنها با استفاده از عبور آنها از میان یک غلطک رابری چرخنده، حالت قدیمی پیدا می کند. این غلطک دارای ساختار پیچیده است و دارای گوشه های تیز می باشد. در برخی موارد، از خرده های کلسیم کربنات، دوده و یا رنگ برای تغییر ظاهر این آجرها استفاده می شود.

افزودن مواد معین

مواد اتصال دهنده (لوله ها)

از آنجایی که برای عبور فاضلاب، آب راهه ها و ... نیاز است تا لوله های قابل اطمینانی در زیر زمین نصب گردد، مهره و ماسوله ها و آب بندهایی بوسیله ی صنعت ساخته شده است.

موانع آبی یا سیلیکون ها

قطعات رسی تولید شده دارای حجم تخلخل بالایی هستند و اسپری کردن یا غوطه وری بدنه ها در داخل محلول های سیلیکونی برخی اوقات موجب می شود تا میزان ناتراوایی افزایش یابد و از نفوذ مواد آلی بر روی سطوح این قطعات جلوگیری شود. این روش مخصوصا در سفال های پشت بام، مورد استفاده قرار می گیرد.

مواد عایق کاری

مواد عایق کاری مانند پلی استایرن یا پشم سنگ در داخل حفرات بلوک های رسی و بلوک های LWA وارد می شود و بدین وسیله خواص عایق کاری گرمایی آنها بهبود می یابد.

پرداخت و روکش کاری (آجرهای دیرگداز)

برای افزایش خاصیت نصب محصولات دیرگداز و آزمودن کوره ها و آسترهای آنها، صفحات نازک از فلز ممکن است بر روی یک یا چند سطح از آجرهای پخته شده، نصب شوند. یک صفحه مانند یک اتصال انبساطی عمل می کند و وقتی کوره در دمای بالا کار می کند، می سوزد و خارج می شود. در برخی مواقع، ذوب شدن این صفحه ی فلزی موجب می شود تا اتصال مؤثری میان دو آجر مجاور ایجاد گردد.

چسب ها

چسب های پایدار (معمولا بر پایه ی اپوکسی) برای اتصال بخش های فیت کننده ی سفال های پشت بام، آجرهای رسی و بلوک ها مورد استفاده قرار می گیرند.

مونتاژکاری نهایی

مونتاژکاری برخی محصولات پیچیده است. برای مثال، ثابت کردن لبه های فلزی بر روی عایق ولتاژ بالا و ثابت کردن این لبه های فلزی در داخل غلاف ها، ترانسفورماتورها و سایر کاربردها.

طبقه بندی، بسته بندی و ذخیره سازی

طبقه بندی و بسته بندی ممکن است یک فرایند دستی باشد. این کار در تولید آجرها، سفال های پشت بام، محصولات دیرگداز و چینی آلات مظروف و بهداشتی به صورت دستی انجام می شود. به هر حال، در سال های اخیر، کنترل های دقیق تر در زمینه ی فرایند پخت سرامیک ها موجب شده تا کاهش قابل توجهی در تعداد بدنه های شکسته ایجاد شود و در این سال ها تمایل به استفاده از سیستم های اتوماتیک افزایش یافته است. حتی رنگ نیز امروزه بوسیله ی وسایل قابل اندازه گیری می باشد. این مسئله در تولید کاشی های سرامیکی مهم می باشد.
بدنه های سرامیکی با شکل منظم مانند آجرها، بلوک ها، لوله ها و محصولات دیرگداز به طور عمومی در بسته بندی های استاندارد به فروش می رسند. این بسته بندی ها عمدتا از جنس پلی اتیلن هستند.
بسته بندی این محصولات سرامیکی باید به گونه ای باشد که از آسیب دیدن بدنه در حین حمل و نقل جلوگیری شود.

مورد استفاده در تولید سرامیک ها (5)" class="image" src="/userfiles/Article/1393/01/2/0048118.JPG">

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

کاشی های کف و دیوار

فرایند تولید کاشی کف و دیوار شامل یک سری از مراحل متوالی است که می تواند به صورت زیر خلاصه شوند:

1) ذخیره سازی مواد اولیه
2) آماده سازی بدنه ( پرس پودر و یا اکستروژن)
3) شکل دهی
4) خشک کردن بدنه های خام
5) آماده سازی لعاب و لعاب زنی
6) پخت ( به همراه لعاب یا بدون لعاب)
7) طبقه بندی و بسته بندی

بسته به اینکه آیا محصول لعاب می خورد یا نه، و اینکه فرایند پخت تک مرحله ای، دو مرحله ای و یا سه مرحله ای است، کاشی می تواند در یک فرایند لعاب بخورد یا نخورد. شکل 1 شماتیکی از فرایند تولید کاشی کف و دیوار را نشان می دهد.

فرایندها و تکنیک های مورد استفاده در تولید سرامیک ها (5)

مواد اولیه

رس ها و کائولن ها متداول ترین مواد اولیه ی پلاستیکی هستند که در تولید کاشی های کف و دیوار موورد استفاده قرار می گیرند. شاموت، کوارتز، فلدسپار، کلسیم کربنات، دولومیت و تالک، مواد غیر پلاستیکی هستند که هر کدام دارای عملکرد خاصی در بدنه می باشند. همین مواد با فریت، اکسیدهای فلزی و مواد رنگی مخلوط می شوند و به عنوان لعاب مورد استفاده قرار می گیرند. الکترولیت هایی مانند سدیم سیلیکات و دی فسفات ها برای کاهش مصرف انرژی در فرایند خشک کردن مورد استفاده قرار می گیرند. این کاهش در مصرف انرژی با کاهش در مصرف آب بوجود می آید.
مواد اولیه ی تشکیل دهنده ی بدنه به صورت توده ای ذخیره می شوند. این ذخیره سازی در سیلوها، جعبه ها و بخش های مشابه، انجام می شود. توده های کوچکتر از مواد اولیه در جعبه و کانتینرها ذخیره سازی می شوند. مواد مایع نیز در تانک ها ذخیره سازی می شوند.

آماده سازی مواد اولیه

آماده سازی مواد اولیه شامل عملیات ها و تکنیک های مختلف است. این عملیات ها با توجه به شکل بدنه، انجام می شود.
مقادیر مشخص از مواد اولیه بوسیله ی توزین مخلوط می شوند. در این اندازه گیری، رطوبت مواد اولیه نیز در نظر گرفته می شود. مقادیر اندکی از مواد رنگی، اکسیدهای فلزی و رنگدانه به بدنه اضافه می شود تا بدین صورت، رنگ بدنه تنظیم گردد. مواد اولیه ی درشت در آسیاب کاری اولیه، خردایش می شوند. بعد از توزین مواد اولیه،‌ مواد پیش خردایش شده، آسیاب می شوند. این آسیاب کاری در آسیاب های استوانه ای و به صورت تر (به همراه آب و الکترولیت) انجام می شود. با استفاده از قرارگیری مواد اولیه و آب در داخل تانک های آرامش، عملیات های همو‍ژن سازی و همگن کردن بر روی مواد اولیه انجام می شود. سوسپانسیون مواد اولیه از این تانک ها به داخل آسیاب های استوانه ای منتقل می شود. درصد آب این سوسپانسیون در حدود 35 % است.
بعد از آسیاب کردن و کاهش اندازه ی ذرات سوسپانسیون (کمتر از 0.1 میلی متر) سوسپانسیون از میان الک عبور داده می شود و در تانک های مخصوص ذخیره سازی می شود. این سوسپانسیون هم می تواند به صورت خمیر درآمده و با روش اکسترود کردن،‌شکل دهی شود و هم می تواند به پودر تبدیل شده و با استفاده از فرایند پرس پودر، شکل دهی شود. تولید و فرآوری با استفاده از روش ریخته گری دوغابی، یک روش غیر متداول در تولید کاشی های دیوار و کف می باشد.
خمیرهای مورد استفاده در اکسترود کردن، معمولا در آسیاب های ماهیتابه ای یا واحدهای لامیناسیون آماده سازی می شود. برای تولید خمیرهای مورد استفاده در اکستروژن، سوسپانسیون در فیلتر پرس، آب گیری می شود. و میزان آب موجود در آن به میزان 20 تا 25 %‌ کاهش می یابد. مواد آلی و غیر آلی اضافه شده به خمیرها موجب می شود تا پلاستیسیته در این خمیرها به ماکزیمم حد خود برسد. برای مثال، می توان از موادی چون آلگانات، دکسترین، لیگنین، متیل سلولز، اتیل سلولز و پارافین، به عنوان افزودنی استفاده کرد.
یک فرایند خاص برای آماده سازی مواد اولیه به منظور استفاده در اهداف شکل دهی، استفاده از آسیاب کاری خشک مواد اولیه می باشد. بعد از آنکه ذرات مواد اولیه به حد کافی ریز شدند، این مواد با 20 % آب مخلوط می شود.
کاشی ها عمدتا از طریق پرس پودر تولید می شوند. پرس پودر می تواند به صورت تر و خشک انجام شود.
در فرایند تر، سوسپانسیون از تانک های مجهز به همزن، و با استفاده از پمپ، به داخل اسپری درایر فرستاده می شود. فرایند خشک کردن در دمایی بین 350 تا 450 درجه ی سانتیگراد انجام می شود و درصد آب به حدود 5 تا 9 درصد،‌ کاهش می یابد. حرارت مورد نیاز در اسپری درایر بوسیله ی گاز طبیعی یا نفت گاز تأمین می شود. افزودنی های آلی به دوغاب افزوده می شود تا خواص پودر حاصله از دوغاب،‌ ماکزیمم شود. افزودنی های مورد استفاده در دوغاب، ممکن است آلی یا غیر آلی باشند. متداول ترین افزودنی های مورد استفاده برای این بدنه ها، سدیم سیلیکات، سدیم تری فسفات و اکریلات هاست. استفاده از عوامل بایندری مانند کربوکسی متیل سلولز، متیل سلولز، پلی وینیل الکل و ... معمولا در این بدنه ها ضرورتی ندارد، زیرا درصد رس بالاست. البته در زمانی که بدنه های بزرگ تولید شود، باید از این بایندرها استفاده کرد.
فرایند خشک شامل آسیاب خشک مواد اولیه در آسیاب های مخروطی و چکشی، آسیاب کاری تر مواد و حصول رطوبتی در حد 5 تا 7 % می باشد.

شکل دهی

خمیر اکسترود در داخل یک اکسترودر با هندسه ی مستقیم، شکل دهی میشود و به قطعات با ابعاد معین بریده می شوند. محصولات تولید شده از این ترکیبات پلاستیک،‌ کاشی های منفصل (cleaving tiles) هستند. پودر تولیدی با استفاده از پرس های ضربه ای،‌ پرس های پروانه ای و پرس های هیدرولیک و در فشاری برابر با 35 Mpa شکل دهی می شود. معمولا پرس هایی برای این کار مورد استفاده قرار می گیرند که به طور همزمان قابلیت پرس کردن چندین بدنه را در هر سیکل، دارا می باشد. بدنه های خام پرسی، پولیش می خورند و در داخل واگن کوره ی تونلی یا خشک کن غلطکی، قرار داده می شوند. این کار به طور دستی و اتوماتیک انجام می شود.

خشک کردن

بدنه های پرس شده عمدتا در داخل خشک کن های تونلی، خشک کن های غلطکی یا خشک کن های عمودی، خشک می شوند. حرارت خارج شده از کوره که معمولا ازگاز طبیعی حاصل می شود، به داخل خشک کن ها ارسال می شود. خشک کردن در دماهایی انجام می شود. این دما با توجه به نوعه تکنولوژی خشک کردن، انتخاب می شود. مثلا دمای خشک کردن برای خشک کن های عمودی، بین 200 تا 220 درجه ی سانتیگراد است. این دما در خشک کن های تونلی بین 300 تا 350 درجه ی سانتیگراد است. زمان خشک کردن نیز بسته به درصد آب بدنه ی خام، بین 1 تا 4 ساعت است. درصد رطوبت باقیمانده ی این بدنه ها بعد از فرایند خشک کردن،‌ کمتر از 1 % است. این میزان به خاطر این انتخاب می شود تا از بروز خطا درحین لعاب زنی و پخت،‌ جلوگیری شود.

پخت و لعاب زنی

کاشی ها محصولاتی لعاب خورده یا بدون لعاب هستند. این محصولات را گاهش اوقات، دوبار لعاب می زنند و یا حتی سه بار آنها را پخت می دهند. در فرایند پخت دوتایی، ابتدا بیشکوییت کاشی ها پخت می گردد. پخت بیسکوییت در دمایی در گستره ی 1050 تا 1150 درجه ی سانتیگراد انجام می شود. این پخت در کوره های تونلی معمولی و به مدت 20 تا 50 ساعت، انجام می شود. البته پخت این بیسکوییت ها در کوره های با بستر غلطکی مدرن طی 1 تا 2 ساعت انجام می شود. کوره های متناوب به ندرت در پخت بیسکوییت مورد استفاده قرار می گیرند. بعد از مرحله ی پخت بیسکوییت، کاشی ها به طوراتوماتیک ذخیره سازی می شوند و برای فرایند لعاب زنی انتقال می یابند. لعاب با استفاده از اسپری کردن و یا غوطه وری بر روی کاشی اعمال می شود. ماشین های لعاب زنی به واحدهای پرداختی مجهز هستند که می تواند منجر به ایجاد حالت مرمری در کاشی شود. علاوه براین، ماشین های چاپ شابلونی می تواند برای اهداف دکوراسیون مورد استفاده قرار گیرد. دکوراسیون می تواند با تکنیک های حکاکی و فلکسوگرافی نیز انجام شود. مواد اولیه ی لعاب زنی اغلب از فریت تشکیل شده اند. تمام اجزای موجود در فریت، به طور مناسبی تهیه، پخت و آسیاب کاری شده اند. موادی چون سرب به صورت مولکولی در ساختار فریت وجود دارد به نحوی که آب نمی تواند این ماده را از سیستم سرامیکی فریت، خارج کند.
پخت نهایی در کوره های با بستر غلطکی، کوره های تونلی یا کوره های متناوب، انجام می شود. کاشی های لعاب خورده بر روی نگهدارنده ها قرار داده می شوند و در دمایی بین 1050 تا 1300 درجه ی سانتیگراد، در کوره ی تونلی یا کوره های با بستر غلطکی پخت می شوند (بدون استفاده از نگهدارنده). کاشی های با شکل خاص در کوره های شاتلی یا تونلی و در دمایی بالاتر از 1100 درجه ی سانتیگراد، پخت می شوند. جدول 1 مثال هایی ازداده های عملیاتی مربوط به کوره های تونلی و کوره های با بستر غلطکی را نشان می دهد.

عملیات های ثانویه

بعد از پخت نهایی، برخی انواع از کاشی ها ( عمدتا کاشی های پرسلانی بدون لعاب)، پولیش یا سایش داده می شوند. در نهایت، کاشی ها به صورت دستی یا اتوماتیک، ذخیره سازی، بسته بندی و شرینک می شوند. پالت هایی تشکیل شده از بسته های کاشی، با استفاده از ماشین آلات خاصی، بسته بندی و شرینک می شوند.
رویه ی کلی فرایند تولید کاشی های دیوار و کف در شکل 2 نشان داده شده است.

محصولات آرایشی و خانگی (سرامیک های خانگی)

فرایند تولید سرامیک های خانگی ازمراحل زیر تشکیل شده است: ذخیره سازی مواد اولیه، آماده سازی مواد اولیه، شکل دهی، خشک کردن، پخت، لعاب زنی، دکوراسیون و عملیات های ثانویه. به عنوان یک مثال از سرامیک های خانگی، شکل 3 فرایند تولید پرسلان های مظروف را نشان می دهد.

مواد اولیه

رس های پلاستیک، فلدسپار و کوارتز، عمده ترین مواد اولیه ی مورد استفاده در تولید سرامیک های خانگی هستند. اجزای مختلف بدنه و لعاب این نوع از محصولات، در سیلوهای کارخانه ها ذخیره سازی می شود. روش ذخیره سازی به درصد رطوبت مواد اولیه و اندازه ی ذرات مواد اولیه، بستگی دارد. برای حصول وی‍ژگی های مناسب در بدنه، چندین ماده ی اولیه با پارمترهای مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد.
جدول 2 و 3 گستره ی ترکیب شیمیایی و مینرالی مواد اولیه ی مورد استفاده در تولید محصولات سرامیکی خانگی را نشان می دهند.

آماده سازی مواد اولیه

آماده سازی مواد اولیه برای تولید سرامیک های خانگی با استفاده از فرایند تر و خشک، انجام می شود. خمیر مخصوص اکسترود کردن و پودر مورد استفاده در پرس پودر،‌ به طور جداگانه آماده سازی می شوند. اگر اجزای کائولنی در آب حل شود، می توان از اندازه گیری حجمی نیز برای آماده سازی درصد های مشخصی از مواد اولیه، استفاده کرد. عموما، مواد اولیه ی مورد استفاده در لعاب سازی، به صورت وزنی اندازه گیری می شوند،‌ نه حجمی. اجزای پلاستیک بدنه در آب حل شده و در تانک های معلق سازی، ذخیره سازی می شوند. برای یکنواخت کردن و سایش این مواد اولیه، می توان از آسیاب های مجهز به همزن یا آسیاب های استوانه ای استفاده نمود. اجزای سخت مورد استفاده در بدنه نیز باید دارای دانه بندی مناسبی باشند، از این رو باید از فرایند آسیاب کاری برای آنها استفاده کرد. مواد آسیاب شده از الک عبور داده می شوند تا اطمینان حاصل شود ذرات درشت به داخل بدنه وارد نشوند. اجزای سخت و پلاستیک بدنه در آسیاب ها یا مخلوط کن ها، با هم مخلوط می شوند. اجزای آهنی نیز با استفاده از فریت های خاص، خارج می شوند. این کار در میدان های الکترومغناطیسی انجام می شود. دوغاب بدنه با استفاده از فیلتر پرس، آب گیری می شوند. کار آب گیری نیز می تواند در اسپری درایر انجام شود. برای تولید خمیر مورد نیاز برای اکسترود کردن، میزان آب موجود در دوغاب از میزان 65 % به مقدار 20 الی 25 % کاهش می یابد. کار آب گیری می تواند در فیلترهای چرخشی نیز انجام شود. کیک حاصل از فیلتر پرس، هموژن می شود و برای فرایند اکستروژن مورد استفاده قرار می گیرد. برای تولید پودر مخصوص پرس پودر، درصد آب به 5 الی 8 % کاهش می یابد. دوغاب با استفاده از پمپ های مخصوص دوغاب، به داخل اسپری درایر، فرستاده می شود. درصد آب با ایجاد جریان گازهای گرم، کاهش می یابد.
افزودنی های آلی و عوامل بایندری مورد استفاده در دوغاب، موجب می شوند تا خواص و ویژگی های پودر حاصله از اسپری درایر، اصلاح گردد. کربوکسی متیل سلولز، متیل سلولز، سلولز اتر، پلی وینیل الکل، پلی وینیل استات و پلی ساکارید، از جمله افزودنی های مورد استفاده می باشد. اولئین، روغن معدنی، اسید استآریک و واکس نیز از جمله ی این موادها هستند که مورد استفاده قرار می گیرند. مقدار افزودنی های مورد استفاده در تولید پودر مخصوص پرس پودر، در حدود 0.2 تا 0.4 وزنی می باشد. پودر مخصوص پرس پودر که از طریق فرایند بستر مایع تولید می شوند، می توانند میزان افزودنی های کمتری داشته باشند. بنابراین مشکلات و عیوب حاصل از این افزودنی ها در این روش نیز، کاهش می یابد.
گرانول سازی با استفاده از روش بستر مایع یکی از روش های جایگزین برای روش های متداول گرانول سازی است. مصرف انرژی در روش بستر مایع بیشتر از روش اسپری درایر است اما گرمای ویژه ی مورد استفاده، کمتر است.
اگر خمیر مخصوص اکستروژن که برای شکل دهی پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد، با استفاده از پودر تولید شده با اسپری درایر، تولید شود، این پودر با میزان 20 الی 25 % آب مخلوط می شود. توده های استوانه ای از ماده ی اکسترود شده، به مدت کمی ذخیره سازی می شود تا میزان رطوبت آن تنظیم گردد. افزودنی های آلی و عوامل پیوند دهنده ی غیر آلی مانند منیزیم کلرید، منیزیم سولفات، فسفات و یا بوراکس نیز برای افزایش استحکام اجزای پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرند.
کیک فیلتر ضایعاتی حاصله از فرایند شکل دهی، در آب حل می شود و برای تولید محصولات ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرایند درصد آب بین 25 تا 35 %‌ می باشد. برای اطمینان حاصل کردن از این موضوع که خواص ریخته گری در این کار، مناسب است،‌ افزودنی هایی مانند کربنات سدیم، سدیم یا پتاسیم سیلیکات و اسیدهای خورنده و سوزآور مورد استفاده قرار می گیرد.

شکل دهی

سه نوع مختلف از فرایند های شکل دهی در تولید سرامیک های خانگی وجود دارد. ظروف پهن مانند بشقاب و دیس ها عمدتا با استفاده از فرایند پرس خشک تولید می شوند. بدنه های توخالی مانند گلدان ها با استفاده از روش ریخته گری و فنجان ها با استفاده از فرایند شکل دهی پلاستیک تولید می شوند.
در فرایند پرس خشک، پودر آماده سازی شده (با 5 % آب) به صورت ایزواستاتیک تحت پرس قرار می گیرد. پودر آماده سازی شده به داخل قالب ریخته می شود و بخش های بالایی و پایینی این پرس، بر روی پودر فشار اعمال می کنند. در بخش پایینی، جزء ایزواسیتاتیک به صورت فشاری عمل می کند. پرس های افقی با استفاده از سری های با اشکال مختلف، محصولات مختلفی با بازده بالا تولید می کنند. پرس های با سری دوگانه می توانند در یک ساعت،‌ تا 1200 قطعه تولید کنند. پودر مورد استفاده در فشاری برابر با 30 Mpa شکل دهی می شود. مزیت این روش مقدار آب کم در بدنه ی تولیدی است.
در فرایند شکل دهی پلاستیک، خمیر اکستروژنی با میزان آب بین 20 و 25 %‌،‌ در ماشین های جیگر و جولی شکل دهی می شوند. در این روش محصولاتی که دارای دینامیک متعادل هستند، در قالب های گچی تولید می شوند. قطعات استوانه ای تشکیل شده از ماده ی پلاستیک، به قطعات کوچکی بریده می شود و بر روی دستگاه جیگرینگ شکل دهی می شود. طول عمر مفید قالب های گچی مورد استفاده، بین 100 تا 150 قطعه برای هر قالب می باشد. اخیرا، قالب های متخلخل از جنس مواد پلیمری برای افزایش طول عمر این قالب ها مورد استفاده قرار می گیرد.
محصولاتی که دارای تعادل دینامیکی نیستند، با استفاده از فرایند ریخته گری، تولید می شوند. تشکیل بدنه در این روش با آب گیری از دوغاب،‌در سطح قالب،‌ انجام می شود. فرایند ریخته گری جامد، عمدتا برای تولید بدنه های مسطح مورد استفاده قرار می گیرد. گلدان ها و ظروف کوزه ای نیز با استفاده از فرایند ریخته گری تولید می شوند. در این روش، ابتدا بدنه با ضخامت مورد نظر بر روی سطح قالب تشکیل می شود و سپس باقیمانده ی دوغاب از قالب خارج می شود. برای تولید بدنه در مقیاس صنعتی از ماشین های ریخته گری دوغابی و برای تولید بدنه در مقیاس کوچک،‌ از ریخته گری دستی استفاده می شود. زمان تشکیل بدنه تحت اعمال فشار بر روی دوغاب، کاهش می یابد. ریخته گری تحت فشار، در قالب های پلیمری مختخلخل و در فشار 4 Mpa انجام می شود. ریخته گری تحت فشار سریع تر از روش ریخته گری معمولی است و بنابراین، سیکل های ریخته گری در این قالب ها تنها 2 تا 3 دقیقه طول می کشد.
پرس پلاستیک نیز یک فرایند دیگر است که در تولید سرامیک های خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. محصولات در این روش در قالب های گچی یا پلیمری دو قطعه ای، تولید می شوند. در مقایسه با روش ریخته گری معمولی، این فرایند زمان تشکیل بدنه را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.

خشک کردن

محصولات تولید شده با استفاده از فرایند ریخته گری دوغابی یا فرایند شکل دهی پلاستیک، در خشک کن های مخصوص،‌ خشک می شوند. بعد از خشک کردن، درصد آب این بدنه ها به 2 %‌ می رسد. خشک کن های محفظه ای و تونلی با استفاده از حرارت اتلاف شده در کوره های تونلی، گاز طبیعی یا نفت کوره،‌ گرم می شوند. خشک کن های فروسرخ و میکرو ویو، فرایندهای خشک کردنی هستند که جایگزین روش های متداول خشک کردن می شوند. این خشک کن ها برای پیش خشک کردن اجزای ریخته گری شده و همچنین خشک کردن قالب های جدید و قدیمی مورد استفاده قرار می گیرد. خشک کن های میکروویو به صورت محفظه ای و تونلی ساخته می شوند.
زبری سطحی ایجاد شده در طی فرایند ریخته گری، با استفاده از تراشیدن،‌ از بین می رود. تراشیدن با استفاده از چاقو انجام می شود و اثرات حاصل از این برش ها، بوسیله ی اسفنج های رابری، از بین می رود. سطح محصولات پرسی و تولید شده با استفاده از روش جیگرینگ، سطوحی صاف می باشد. از بین بردن زبری سطحی سایر محصولات نیز به صورت دستی انجام می شود. برای اینکه کار در مقیاس صنعتی انجام شود، فرایند شکل دهی، خشک کردن و تراشکاری،‌ در یک بخش انجام می شود.

پخت،‌ لعاب زنی و دکوراسیون

پخت سرامیک های خانگی در یک تا 4 مرحله انجام می شود. این مراحل به روش تولید بستگی دارد. در مرحله ی اول، پخت بیسکوییت موجب می شود تا محصول به طور نسبی آماده گردد. با اعمال این پخت، استحکام و جاذبه ی لازم برای فرایند لعاب زنی، حاصل می شود. پخت بیسکوییت در دمایی در حدود 900 تا 1050 درجه ی سانتیگراد،‌ انجام می شود. این پخت به مدت 18 تا 30 ساعت انجام می شود. البته زمان پخت در کوره های پخت سریع، در زمانی بین 3 تا چند ساعت، انجام می شود.
لعاب زنی دقیقا بعد از فرایند پخت انجام می شود. لعاب شامل ترکیبات شیشه ای با درصد عوامل گدازآور بالاست. محصولات توخالی (به جز فنجان) به صورت دستی و با استفاده از فرایند لعاب زنی غوطه وری، انجام می شود. بدنه های مسطح و فنجان ها به صورت اتوماتیک و با استفاده از فرایند لعاب زنی ریزشی،‌ انجام می شود. این در حالی است که برای تولید این محصولات در مقیاس کوچک،‌ از روش لعاب زنی دستی (غوطه وری) استفاده می شود. بدنه های مسطح همچنین با استفاده از روش اسپری کردن، لعاب زنی می شود. عوامل چسبنده (مانند پلی آمین و دکسترین) به عنوان عوامل اتصال دهنده و چسب مورد استفاده قرار می گیرد. الکترولیت ها با لعاب مخلوط می شوند تا سرعت خشک کردن افزایش یابد.
پخت لعاب معمولا در محیط اکسیدکننده یا کاهش دهنده و در دمایی در گستره ی 1320 تا 1430 درجه ی سانتیگراد انجام می شود. کوره های پخت لعاب از نوع کوره های تونلی هستند و دارای واگن های مخصوص این کار تولید می باشند. همچنین می توان از کوره های با بستر غلطکی، کوره های تونلی پخت سریع،‌ کوره های اسلبی و یا کوره های مجهز به نوار نقاله نیز‌ استفاده کرد. کوره های متناوب مانند کوره های محفظه ای،‌ کوره های شاتلی و کوره های هودی نیز می تواند در این کاربردها استفاده شود ولی محدودیت این کوره ها،‌ نرخ تولید پایین این کوره هاست. بدنه هایی که باید پخت شوند،‌بر روی زیرلایه هایی قرار داده می شوند. زمان پخت لعاب در کوره های تونلی، بین 25 تا 36 ساعت است. این زمان در کوره های با پخت سریع،‌ بین نیم تا 5 ساعت است. در این نوع از کوره ها،‌ از زیرلایه برای قرار دادن بدنه استفاده نمی شود.
جدول 4 و 5 مثال هایی از داده های عملیاتی مربوط به کوره های با عملکرد متناوب و پیوسته را نشان می دهد.

لعاب در طی فرایند پخت،‌ ذوب می شود و در داخل تخلخل های بدنه را پر می کند. با انجام این فرایند،‌ سطح بدنه نرم و صاف می شود. بعد از پخت لعاب، محصولات با توجه به کیفیت آنها، طبقه بندی می شوند. نواحی بدون لعاب،‌سایش پیدا کرده و پولیش می خورند تا با این کار،‌ کیفیت محصول بالا رود.
چینی آلات استخوانی مخصوص ساخت مظروف و سرویس های چای خوری هستند. مهم ترین مواد اولیه مورد استفاده در تولید این چینی آلات، رس کورنیش انگلیس، سنگ کورنیش انگلیس است و بیش از 50 % از این بدنه ها را استخوان کلسینه شده ی گاو،‌ تشکیل می دهد. دمای پخت لعاب ها این بدنه ها در گستره ی 1250 تا 1350 درجه ی سانتیگراد و دمای پخت بیسکوییت آنها بین 1100 تا 1150 درجه ی سانتیگراد می باشد. اتمسفر کوره های مورد استفاده در پخت لعاب دارای اجزای لعاب بخار شده هستند تا بدین صورت اطمینان حاصل شود، سطح لعاب تشکیل شده،‌ به طور مناسب صاف باشد.
فرایند دکوراسیون بعد از این فرایند موجب می شود تا ارزش محصول بالاتر رود و رضایتمندی مشتری حفظ گردد. رنگ های رو لعابی،‌ داخل لعابی و زیر لعابی و اجزای فلزی برای دکوراسیون سرامیک ها مورد استفاده قرار می گیرند. در فرایند دکوراسیون رو لعابی، محصولات لعاب خورده و آماده،‌ دکوراسیون می شوند. مواد دکوراسیونی اعمال شده در فرایند رو لعابی، با اعمال فرایند پخت،‌ ذوب می شوند. در فرایند دکوراسیون داخل لعابی، پیگمنت های رنگی در داخل لعاب قرار می گیرند. در فرایند دکوراسیون زیرلعابی، محصولات پیش از لعاب زنی، تحت فرایند دکوراسیون قرار می گیرند. فرایندهای نمونه وار دکوراسیون عبارتند از چاپ مجدد، چاپ شابلونی مستقیم، چاپ افست، پوشش دهی، برش دهی، مهر زنی، اسپری کردن، استنسیل کردن و فرایند اچ کردن است. علاوه بر دکوراسیون دستی، ماشین های چاپ سیلک، و ماشین های چاپ نیز مورد استفاده قرار می گیرد. اکسیدهای مختلفی در این کار به عنوان عوامل گدازآور مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین اکسیدهای مختلفی دیگری نیز به عنوان عوامل اپک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این اکسیدها، رنگ وارد لعاب می شود. مثال هایی از داده های عملیاتی مربوط به کوره های مختلف به همراه فرایند دکوراسیون در جداول 6 و 7 آورده شده است.

یکی دیگر از فرایندهای تولید سرامیک های خانگی که در دهه های اخیر مورد استفاده قرار می گیرد، فرایند تک پخت می باشد. این فرایند می تواند برای تولید محصولات بدون دکور و محصولاتی که دکوراسیون آنها پیش از لعاب زنی انجام می شود، مورد استفاده قرار گیرد. پخت در کوره های شاتلی و به مدت 20 ساعت (در دمای 1260 درجه ی سانتیگراد) انجام می شود. طلا،‌ پلاتین وسایر رنگ های فلزی در دمایی کمتر از 890 درجه ی سانتیگراد،‌ پخت می شوند. ُ
در فرایند تولید سرامیک های خانگی، عمدتا از گاز طبیعی و LPG به عنوان منبع انرژی استفاده می شود. سوخت هایی مانند LPG به ندرت در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد.

عملیات های ثانویه

بعد از دکوراسیون و کنترل کیفیت، محصولات ذخیره سازی می شوند. عملیات های ثانویه ی تر با استفاده از ماشین های ساینده و پولیش دهنده انجام می شود و موجب می شود تا سطح این محصولات صاف شود. محصولات خاصی هستند که پیش از بسته بندی، فرایند های سایش و پولیش بر روی آنها انجام می شود. برای تولید چینی آلات مظروف جدید،‌ محصولات پیش پخت شده، به صورت اتوماتیک از بخش های مختلف عبور می کنند.
در شکل 4، روند تولید سرامیک های خانگی، نشان داده شده است.

استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.
ادامه دارد...

منبع: راسخون ( http://rasekhoon.net/article/show/893959/ )

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:53 توسط مهندس ایمان رستگار |

بررسی سرامیک های مورد استفاده در صنایع دندانسازی (1)

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

مفاهیم زمینه ای در علم سرامیک و شکست

برای آشنایی با مواد سرامیکی ، بهتر است به دو مفهوم توجه کنیم که در این مقاله سعی داریم که این مفاهیم را توضیح دهیم . اولین مفهوم این است که تنها سه بخش عمده از مواد سرامیکی داریم که در صنعت دندانسازی مورد استفاده قرار می گیرند . این سه گروه به شرح زیر هستند :
1 ـ مواد شیشه ای ( glass materials )
2 ـ شیشه های پر شده با ذرات ( particle-filled glasses )
3 ـ سرامیک های پلی کریستال ( polycrystalline ceramics )
که خواص و ویژگی های هر یک از این گروه ها را مورد بحث قرار می دهیم .
دومین مفهوم این است که هر یک از این مواد سرامیکی به طور بالقوه می توانند به صورت ترکیبی ( کامپوزیتی ) عمل کنند که این بدین معناست که این مواد می توانند به صورت ترکیبی از دو یا چند گروه بالا مورد استفاده قرار گیرند . از این لحاظ بسیاری از موادی که به ظاهر متفاوت هستند ، هنگامی که از دیدگاه ما مورد بررسی قرار گیرند ، روابط و شباهت های یکسانی را در ترکیبات ( کامپوزیت ها ) ایفا می کنند .
بررسی های تاریخی از استفاده ی مواد سرامیکی در صنعت دندانسازی دو رویه را درطی زمان بیان می کند . این دو رویه به شرح زیر هستند :
1 ـ سرامیک های دندانسازی که حالت آمورف ( شیشه ای ) دارند ، از لحاظ زیبایی نسبت به انواع دیگر سرامد هستند . و این در حالی است که سرامیک هایی که مقاومت کششی بالاتری دارند ، عمدتاً ساختاری کریستالی دارند . و البته در ساخت مواد دندانسازی هر دو فاکتور زیبایی و استحکام برای ما مهم است .
2 ـ درطی گذر زمان ، حرکت به سمت استفاده از مواد با ساختار پلی کریستال کامل ، انجام شده است . در جداول 1 و 2 جزئیاتی از ترکیبات پایه و مثال های تجاری از مواد سرامیکی مورد استفاده در دندانسازی آمده است . این موارد را بر اساس سه گروه اصلی مواد مورد استفاده در صنعت دندانسازی طبقه بندی کردیم .

جدول1

جدول2

سرامیک های شیشه ای ( glassy ceramics ) :

مواد سرامیکی شیشه ای ، بهترین تطابق را با خواص اپتیکی دندانها و عاج آنها دارند .
شیشه یک شبکه ی سه بعدی از اتم هاست که الگوی منظم فضایی ندارد . در این مواد ، بین نزدیک ترین همسایه و همسایه ی بعدی ، الگوی منظم فضایی ( از لحاظ فاصله یا زاویه ) وجود ندارد ؛ بنابراین ساختار شیشه آمورف است . ( یا ساختاری بی شکل دارد )
به طور کلی شیشه های مورد استفاده در سرامیک های دندانی از یک گروه مینرالی معدنی با نام فلدسپارها ، مشتق می شوند و برپایه ی سیلیکا ( اکسید سیلیسیم ) و آلومینا ( اکسید آلومینیوم ) ساخته شده اند . از این رو پرسلان های فلدسپاتی به خانواده ای تعلق دارند که به آنها شیشه های آلومینوسیلیکاتی می گویند . شیشه هایی که برپایه ی فلدسپار هستند ، نسبت به تبدیل شدن به حالت بلوری درطی پخت مقاومت نشان داده و دارای گسترده پخت وسیعی هستند ( پایداری آنها اگر دما به بالاتر از حد بهینه برسد ، یکباره افت می کند) این مواد زیست سازگار هستند . در شیشه های فلدسپاتی ، شبکه ای متشکل از اتصالات پل مانندی وجود دارد که این پل ها از اتصال بین سیلیسیم با اکسیژن تشکیل شده اند . این اتصالات گاه و بی گاه به وسیله ی کاتیون هایی مانند سدیم ( ) یک بار مثبت و یا پتاسیم یک بار مثبت ( ) شکسته می شوند . حضور این بارهای مثبت موجب اصلاح شیشه و بالانس بارهای اتم های اکسیژن غیر پل می شوند . کاتیون های اصلاح کننده ، خواص مهمی از شیشه را تغییر می دهند ؛ برای مثال : دمای پخت یا ذوب را کاهش می دهند و یا موجب افزایش انبساط و انقباض حرارتی می شود .

شیشه های پر شده با ذرات ( Partic - filled glasses ) :

در این نوع از مواد ، ذرات پر کننده به ترکیب اولیه ی شیشه اضافه می شوند . این اضافه شدن ذرات موجب بهبود خواص مکانیکی و کنترل اثرات اپتیکی مانند ماتی ( opalescence ) ، رنگ ( color ) و شفافیت ( opacity ) می شود . این پر کننده ها معمولاً از مواد کریستالی انتخاب می شوند ولی این امکان وجود دارد که این مواد از ذرات شیشه ای با نقطه ذوب بالاتر نسبت به شیشه ی پایه نیز انتخاب شوند . یک چنین ترکیباتی که بر پایه ی دو یا چند ماده ی مجزا ( فاز مجرا) تشکیل شده اند ، با عنوان کامپوزیت ( composites ) معروف اند . البته نام کامپوزیت در نوشته های مربوط به دندانپزشکی بیشتر به معنای کامپوزیت های با پایه ی رزین ( resin based composites ) است . این تصویر که اکثر سرامیک های دندانی ، مواد کامپوزیتی هستند ، برای درک بهتر در مورد آنها ، مفید می باشد . برای اینکه در مطالعه ی شیشه های پر شده با ذرات گیج نشویم ، این مواد را بر اساس نوع ذرات پر کننده و مقدار آنها ، علت اضافه کردن ذرات و چگونگی اضافه شدن ذرات به شیشه پایه ، طبقه بندی می کنیم .
اولین پر کننده ای که برای سرامیک های دندانی استفاده شد ، ذرات کریستالی ، مینرالی است که لوسیت نامیده می شود . این پر کننده برای تولید پرسلان هایی ( چینی هایی ) استفاده می شود که بتوانند به خوبی و بر اساس فلزات مورد استفاده در ساختارش آتش بگیرد . ضریب انبساط گرمایی لوسیت بالا است . در زیر ضریب انبساط گرمایی برای عده ای از مواد آمده است :

ضریب انبساط گرمایی	نوع ماده
	لوسیت
	شیشه های فلدسپاتی
	آلیاژهای دندانی

اضافه کردن تقریباً 17 ـ 25 درصد وزنی پر کننده ی لوسیت به شیشه ی مورد استفاده در دندانسازی ، پرسلانی تولید می کند که در هنگام پخت با آلیاژهای دندانسازی همگون است . ( از لحاظ گرمایی ) . سیستم های سرامیک ـ فلز که اولین بار در سال 1962 تولید شدند ،برای تولید 70 تا 80 درصد از پروتزهای ثابت کننده ( Fixed prostheses) استفاده می شود .
افزایش در استحکام میانگین در قطعات پروتزها نیز به وسیله ی پر کننده ی مناسب و یکنواختی در پراکندگی پر کننده در فاز شیشه ای ، به دست می آید . بر اساس چیزی که گفتیم یک تکنیک با نام استحکام بخشی دیسپرشن ( dispersion strengthening ) به وجود آمده است . اولین سرامیک استحکام داده شده به وسیله ی این روش ، از شیشه های فلدسپاتی با پر کننده ی ذرات آلومینیوم اکسید ( با درصد وزنی 55 % ) ساخته شد . البته از لوسیت با درصد 45 ـ 55 درصد وزنی نیز برای تولید قطعات استحکام داده شده به وسیله ی این روش ، استفاده شده است که این درصد استفاده شده از لوسیت از مقدار مورد نیاز برای سرامیک ـ فلز بیشتر است . سرامیک های تجاری با پر کننده ی به هم چسبیده از لوسیت نیز وجود دارند که این نوع سرامیک را با پرس کردن پودر و مواد اولیه ی لازم ، در داخل یک قالب تولید می کنند . به غیر از رفتار انقباضی در سرامیک های دندانسازی ، گفته شده است که این دو مزیت را در زیر می بینیم :
1 ـ لوسیت به خاطر ضریب شکستش که به ضریب شکست شیشه های فلدسپاتی نزدیک است ؛ مورد توجه قرار دارد . این نزدیکی ضریب شکستها ، موجب باقی ماندن حالت نیمه شفافی در این نوع شیشه هاست .
2 ـ لوسیت با سرعت بیشتری نسبت به شیشه ی بدون لوسیت اچ می شود . و موجب پدید آمدن خاصیت اچ شدن انتخابی ( selective etching ) می شود که درطی عمل اچ شدن شیشه ی حاوی لوسیت ، تعداد زیادی برجستگی ایجاد می شود که این برجستگی ها موجب افزایش قدرت پیوند میکرومکانیکی بین لوسیت و شیشه می شود .

شیشه ـ سرامیک ها ( زیر مجموعه ی ویژه ای از شیشه های پر شده با ذرات ) :

ذرات پر کننده ی کریستالی می توانند به صورت مکانیکی به شیشه اضافه شوند ، برای مثال این کار را می توان با مخلوط کردن ذرات کریستالی پر کننده باپودر شیشه ، قبل از پخت انجام داد . در تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر، ذرات پر کننده در داخل جسم شیشه ای ، رشد داده می شوند . در واقع این کار پس از شکل دهی نمونه ( مانند یک پروتز ) انجام می شود .
پس از انجام عمل شکل دهی ، جسم شیشه ای تحت عملیات حرارتی خاصی قرار می گیرد که این عملیات حرارتی موجب رسوب و رشد فاز کریستالی در داخل شیشه می شود .
به دلیل اینکه پر کننده ها از لحاظ شیمیایی از خود اتم های شیشه مشتق شده اند ، ترکیب شیشه ی باقی مانده درطی این پروسه که Ceraming نام دارد ، عوض می شود . این ماده ی به وجود آمده که در اصل یک کامپوزیت پر شده با ذرات است ، شیشه سرامیک نامیده می شود . ( Dentsply ) material dicor اولین شیشه ـ سرامیک تجاری است که برای تولید پروتزهای ثابت کننده ، استفاده شد . این شیشه ـ سرامیک شامل ذرات پر کننده ای از یک نوع میکای کریستالی ( با درصد حجمی تقریباً 55 درصد ) است .
به علاوه ، اخیراً یک شیشه ـ سرامیک حاوی 70 درصد حجمی پر کننده ی دی سیلیکات لیتیم برای استفاده های دندانپزشکی به صورت تجاری ، تولید شده است .

سرامیک های پلی کریستال ( polycrystalline ceramics ) :

سرامیک های پلی کریستال هیچ قسمت شیشه ای ( آمورف ) ندارد . و همه ی اتم هایش به صورت متراکم و در یک آزمایش منظم قرار گرفته اند که این امر باعث می شود که یک ترک با سختی و مشکل بیشتری نسبت به شیشه های با دانسیته ی کمتر و شبکه ی نامنظم ، گسترش پیدا کند . از این رو ، سرامیک های پلی کریستال به طور عمومی از سرامیک های شیشه ای محکمتر هستند و تافنس ( چقرمگی ) آنها نیز بیشتر است .
تولید اشکال پیچیده ( به عنوان مثال یک پروتز ) از سرامیک های پلی کریستال ، مشکل تر از تولید این قطعات از سرامیک های شیشه ای است . از این رو ، پروتزهایی با کارایی خوب که از سرامیک های پلی کریستال ساخته شده باشد تا قبل از استفاده از وسایل کامپیوتری ( computer – aid manufacturing ) به صورت عملی مورد استفاده قرار نگرفت .

به طور کلی این سیستم های کمکی کامپیوتری از یک دستگاه داده ی سه بعدی برای نشان دادن وضعیت دندان ها ، یا مدل مومی شکل از زیر ساختار مطلوب ، استفاده می کند . این دستگاه داده ی سه بعدی برای ایجاد یک قالب بسط داده شده که پودر سرامیک در داخل آن قرار می گیرد ، استفاده می شود .
سرامیک های پلی کریستال تمایل به مات بودن بیشتری نسبت به سرامیک های شیشه ای دارد ، بنابراین این مواد در کلیه ی مکان های مورد نیاز در دیواره ی پروتزها استفاده نمی شود . این سرامیک ها که از لحاظ مکانیکی خواص بهتری نسبت به مواد شیشه ای دارند ، معمولاً با روکشی از مواد شیشه ای مورد استفاده قرار می گیرند تا حالت زیبایی پروتز تولیدی بیشتر شود .
سرامیک ها در حالت کلی نور را از خود عبور می دهند در حالی که فلزات حتی در ضخامت های بسیار کم نیز نور را از خود عبور نمی دهند . در واقع نحوه ی قرارگیری باندهای الکترونی در فلزات به نحوی است که طول موج مرئی را کاملاً جذب می کند . اما سرامیک ها دارای باندهای الکترونی هستند که طول موج مرئی را از خود عبور می دهد . حال این سوال پیش می آید که اگر سرامیک ها نور را از خود عبور می دهند ! پس چرا سرامیک ها حالت کدر مانند دارند ؟
در جواب باید گفت که اکثر سرامیک ها ، پلی کریستال اند و این پلی کریستال بودن آنهاست که موجب کدر بودن آنها می شود و در صورتی که بتوان یک سرامیک را به صورت تک کریستال تهیه کرد ، می توان آن را به صورت شفاف دید . البته در مورد سرامیک ها ، علاوه بر پلی کریستال بودن ، ضخامت نیز بر انتقال نور در آنها تاثیر دارد . در واقع در استفاده از سرامیک های پلی کریستال در دندانسازی به ضخامت بدنه ی سرامیکی نیز توجه می شود که این مساله باعث این می شود که یک بدنه راپوشش دهند ولی بدنه ی دیگری ( با ضخامت کمتری ) را پوشش ندهند .

فرایندها و تکنیک های مورد استفاده در تولید سرامیک ها (1)

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

مواد اولیه

یک گستره ی وسیع از مواد اولیه در صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می گیرد. علت استفاده از مواد اولیه متنوع، وجود تنوع در محصولات سرامیکی است. در این صنعت، مواد طبیعی و مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد.
فرمولاسیون یا بدنه ی سرامیک های رسی ممکن است شامل یک یا چند رس باشد. این رس با مینرال های اصلاح کننده مخلوط می شود که اصطلاحا به این مینرال های اصلاح کننده، مواد غیر پلاستیک می گویند. پودر کوارتز و فلدسپار از جمله ی این مواد غیر پلاستیک هستند.
مینرال های رسی متداول (رس های پلاستیک)، سیلیکات های آلومینیوم هیدراته هستند که از هوازدگی سنگ های دیگر ایجاد شده اند. در بیشتر مینرال های رسی، دو واحد ساختاری، وجود دارد. یکی صفحات سیلیسی که از تتراهدرال های SiO_4 تشکیل شده اند و دیگر واحد ساختاری، آلومینیوم هیدروکسیدها یا صفحات ژیپسی هستند. این صفحات ژیپسی از اکتاهدرال های Al(OH)_6 تشکیل شده اند. این صفحات اکتاهدرالی به صورت متراکم با صفحات سیلیسی ترکیب می شوند و مینرال های رسی را تشکیل می دهند.
گونه های مینرالی مختلفی وجود دارد اما مهم ترین آنها، کائولینیت، مونت موری لونیت و هالوسیت هستند.
محصولات سرامیکی پیشرفته که تنها شامل بخش اندکی رس هستند و یا حتی در آنها رس استفاده نشده است، عبارتند از اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها و بوریدهای آلومینیوم، منیزیم، منگنز، نیکل، سیلیسیم، تیتانیوم، تنگستن، زیرکونیوم و برخی از یون های فلزی دیگر. مثال های نمونه وار عبارتست از آلومینا، منیزیا، سیلیسیم کاربید، تیتانیوم نیترید و کاربید تنگستن.
رس ها یا مواد رس دار اغلب برای تولید آجر، کاشی های سقفی و لوله های رسی مورد استفاده قرار می گیرد. افزودنی های آلی (خاک اره، مواد چسبنده ی کاغذی، پلی استایرن) یا عوامل کمکی غیر آلی مانند سنگ چخماق یا پرلیت می تواند به بدنه ی سرامیکی اضافه شود تا بوسیله ی آنها، حجم تخلخل بالاتری حاصل شود. در صنایع آجرهای نما و سفال های پشت بام، اکسیدهای فلزی مانند MnO_2، TiO_2، 〖Fe〗_2 O_3، کرومیت ها و مینرال هایی مانند کلسیم کربنات، دولومیت می تواند به این مواد اضافه شود تا رنگ مناسبی در بدنه ایجاد گردد و تخلخل نهایی بدنه بهبود یابد. باریم کربنات می تواند برای کاهش شوره زنی در این بدنه ها، مورد استفاده قرار گیرد. یک چنین افزودنی هایی دقیقا قبل از فرایند شکل دهی این بدنه ها و یا در طی آماده سازی مواد اولیه، به این بدنه ها افزوده می شود.
محصولات دیرگداز شامل رس ها، شاموت (رس های پلاستیک خام که به صورت کلسینه و خرد شده مورد استفاده قرار می گیرند)، سنگ های طبیعی خاصی مانند کوارتز، دولومیت، بوکسیت و منیزیت و همچنین مواد مصنوعی اشاره شده در بالا مانند کوراندوم، سیلسیم کاربید و یا اسپینل هستند. برای تولید جرم های تراکم پذیر، بایندرها و آگریگیت ها به مواد اولیه ی آسیاب شده، اضافه می شوند.
در صنعت رس های منبسط شده از رس ها به همراه افزودنی های خاص ایجاد کننده ی انبساط مانند، فلاکس ها، کمک منبسط کننده ها و عوامل رهاسازی)، استفاده می شود.
محصولات تولید شده برای استفاده در کاشی های کف و دیوار، محصولات سرامیکی خانگی و چینی آلات بهداشتی اغلب شامل سیلیکات های آلومینیم و مینرال های رسی هستند. به هر حال، سرامیک های فنی و ساینده های با باند غیر آلی اغلب شامل مقادیر اندکی رس هستند. در برخی موارد میزان رس در این سرامیک ها صفر است. این نوع از بدنه های سرامیکی بر پایه ی بریدها، اکسیدها و نیتریدها تولید می شوند.
کوارتز، فلدسپار و در برخی موارد، آهک، دولومیت، ولاستونیت و میکا، به عنوان پرکننده و مواد گداز آور مورد استفاده قرار می گیرند. محصولات سرامیکی مختلف بوسیله ی لعاب ها و انگوب ها پوشانده می شوند.
علاوه بر مواد اولیه ی اشاره شده در بالا و عوامل افزودنی، افزودنی های دیگری مانند کمک ذوب ها، سوخت و عوامل جذب سطحی، برای تولید سرامیک ها مورد استفاده قرار می گیرند. افزودنی های مورد استفاده در دوغاب سازی مانند بایندرها به عنوان عوامل کمکی در فرایند شکل دهی مورد استفاده قرار می گیرند. عوامل تنظیم کننده ی جذب سطحی مانند کربنات کلسیم، هیدروکسید کلسیم و آهک در عملیات های تولید مورد استفاده قرار می گیرند.

فرایندهای تولید

تولید محصولات سرامیکی در انواع مختلفی از کوره ها و با استفاده از مواد اولیه ی مختلف، انجام می شود. این فرایند ها منجر به تولید محصولات با رنگ، شکل و اندازه ی مختلف می شود. به هر حال، فرایند عمومی تولید محصولات سرامیکی تقریبا یکسان است.
عموما، مواد اولیه با هم مخلوط می شوند و بعد از آن، قابل گیری، پرس و یا اکسترود می شوند. بوسیله ی این فرایندها، بدنه های سرامیکی، شکل دهی می شوند. آب یک ماده ی متداول در مخلوط کردن و شکل دهی مواد اولیه می باشد. این آب در خشک کن ها تبخیر می شوند و محصول به داخل کوره انتقال داده می شود و یا بر روی باربرهایی قرار داده می شود و از میان کوره های پیوسته عبور داده می شود. در بیشتر موارد، کوره ها با گاز طبیعی گرم می شوند اما سوخت های مایع مانند نفت گاز، نفت کوره، زغال سنگ، کک نفتی، بیوگاز یا الکتریسیته نیز در این کاربردها استفاده می شود.
در طی فرایند پخت در کوره، یک ساختار سرامیکی برگشت ناپذیر در ماده ی سرامیکی ایجاد می شود. پدید آمدن این ساختار نیازمند ایجاد گرادیان دمایی مناسب در طی فرایند پخت می باشد. با ایجاد این گرادیان دمایی، اطمینان حاصل می شود که محصولاتی با کیفیت مناسب حاصل شده اند. در طی فرایند پخت، و بعد از گذر نمونه ها از جهنم کوره، باید فرایند سرمایش کنترل شده مورد استفاده قرار گیرد به نحوی که محصولات گرمای خود را به آهستگی از دست می دهند و ساختار سرامیکی خود را حفظ می کنند. سپس این محصولات بسته بندی و به فروش می رسند.

ذخیره سازی و انتقال مواد اولیه

مینرال هایی مانند کائولن، مواد رسی، فلدسپار، کوارتز و سایر محصولات مورد استفاده در تولید محصولات سرامیکی، معمولا از معادن و یا ذخایر نزدیک به رودخانه ها استخراج می شوند. انتقال این مواد از معادن به کارخانه ها معمولا با استفاده از ماشین ها و یا خطوط ریلی انجام می شود. در صورتی که معدن ماده ی اولیه در نزدیکی کارخانه باشد، از نوار نقاله برای انتقال مواد اولیه استفاده می شود.
بسته به خواص و بخش فرآوری، مواد اولیه در بخش های باز انبار می شوند که این انبارها نیز به جعبه هایی تقسیم می شوند. این انبارها به نشانگرها، دریچه های اطمینان، فیلترها و واحدهای جابجایی گاز هستند. برخی مواد نیز به صورت محلول و یا دوغاب مورد استفاده قرار می گیرند. این محلول ها و دوغاب ها در تانک ها و ظروف دیگر ذخیره سازی می شوند.
وسایل مورد استفاده برای انتقال این مواد به داخل کارخانه، با توجه به ویژگی های مواد حمل شده مانند حالت ماده ( گرانوله بودن)، مقاومت در برابر سایش و میزان جاری شدن، دما، سرعت جریان و فضای تعیین شده برای ماده مورد نظر، انتخاب می شوند. این مواد با استفاده از وسایل انتقال معدن کاری مانند بالابرهای بیلی، نوار نقاله های زنجیری، نوار نقاله های بادی و ریل های لغزنده، انتقال می یابند.

آماده سازی مواد اولیه

کاهش اندازه ی ذرات مواد اولیه و هموژن سازی مواد اولیه معمولا با استفاده از فرایندهایی مشابه با فرایندهای معدن کاری، انجام می شود اما برای آماده سازی مواد اولیه ی برای تولید سرامیک های مدرن، باید فرایندهای دیگری نیز باید مورد استفاده قرار گیرد.

پیش خشک کردن

برخی اوقات، برای مواد اولیه ی خاصی، نیاز است تا فرایند پیش خشک کردن انجام شود. برای مثال، ماسه باید با استفاده از تکنولوژی بستر مایع و خشک کن های دوار، خشک شود. بسیاری از فروشندگان، مواد سرامیکی را به صورت آماده و در حالت خشک به فروش می رسانند.

پیش مخلوط کردن

پیش مخلوط کردن رس ها می تواند از معدن و با استفاده از یک فرایند حفر انتخابی و یا با استفاده از پشته سازی مواد در لایه های افقی، انجام شود و سپس، این توده ها مطابق حالتی که ذخیره شده اند، به سمت محل تغذیه ی کارخانه هدایت می شوند.

هوازدگی

در تولید آجر و سفال های پشت بام، نیاز است تا مقادیر زیاد از رس و مواد اولیه ذخیره سازی شود. ذخیره سازی اولیه ی این مواد در بخش های باز انجام می شود. در موارد خاص مخصوصا در فرایندهای که نیاز به شکل دهی پلاستیک است، ذخیره سازی مواد برای چند ماه، موجب می شود تا کارپذیری رس افزایش یابد. این فرایند، اصطلاحا فرایند ترش شدن نامیده می شوند. البته باید گفت، در طی دروه ی زمستان، هوازدگی نیز در این مواد اتفاق می افتد.

خردایش، سایش و سرندکنندگی اولیه و ثانویه

خردایش اولیه رس های خشک و ترد ممکن است بوسیله ی یک تعداد از غلطک های خردایش دندانه دار انجام می شود. این کار بوسیله ی آسیاب های خاصی انجام می شود. مواد اولیه ی بسیار سخت نیز با استفاده از سنگ شکن های مخروطی، خردایش می شوند.
آسیاب های چکشی، خردایش را با استفاده از نیروهای ضربه ای، انجام می دهند. در این آسیاب ها، مواد اولیه به داخل آسیاب ریخته می شود و با چکش های چرخنده ای برخورد می کنند و سایش پیدا می کنند.
آسیاب های با لبه های متحرک برای کاهش اندازه ی ذرات مواد اولیه ی پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد. وجود بستر با سوراخ های بسیار ریز موجب می شود تا اطمینان حاصل گردد، ذرات ماده ی اولیه ریز شود.
غلطک های خرد کننده به طور گسترده در صنایع رسی برای متلاشی کردن مواد اولیه، کاهش اندازه ی ذره و هموژن کردن ذرات رسی، مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم های خردایش، غلطک های موازیی از جنس فولاد سخت مورد استفاده قرار می گیرد. این غلطک ها به صورت خلاف جهت هم حرکت می کنند به نحوی که مواد اولیه از میان غلطک ها عبور می کنند. با گذشتن مواد اولیه از میان این غلطک ها، نیروهای برشی بر آنها وارد می شود. کنترل اندازه با ایجاد یک شکاف میان غلطک ها، انجام می شود.
برای ایجاد برش در مواد اولیه و بهبود میزان مخلوط شوندگی مواد رسی پلاستیک، می توان از آسیاب های غلطکی مجهز به غلطک های چاقویی استفاده کرد. تکه های رسی با فشار از میان شکاف های چاقویی عبور می کنند و تکه تکه می شوند.
خردکننده های دوار ضربه ای، دارای دو کفشک یا بخش ضربه زن است. آنها به سمت همدیگر حرکت می کنند و به طور مداوم می چرخند و بدین وسیله، عمل مخلوط شوندگی مواد اولیه انجام می شود.

آسیاب کاری خشک و تر

فرایندهای خردسازی که در بالا بدان اشاره شد، به طور نمونه وار می تواند به اندازه ذراتی در حدود 2 میلی متر و یا بیشتر دسترسی پیدا کند. در بسیاری از کاربردهای سرامیکی (مانند کاشی های کف و دیوار، محصولات دیرگداز و چینی آلات مظروف)، نیاز به کاهش بیشتر اندازه ی ذرات است. آسیاب های غلطکی تر و خشک برای تولید اندازه ی ذراتی در حدود 1 میلی متر، مورد استفاده قرار می گیرد. این آسیاب ها شامل غلطک های موازی است که به طور ثابت و حول محورشان، می چرخند. در بین این غلطک ها، بر مواد اولیه فشار اعمال می شود. مواد اولیه ای که ابتدا یک میزان اولیه خردایش بر روی آنها انجام شده است، وارد این آسیاب می شوند. این فرایند می تواند به صورت خشک و یا تر انجام شود. با استفاده از آسیاب های گلوله ای مداوم و غیر مداوم، آسیاب کاری بیشتر نیز بر روی مواد سرامیکی انجام می شود.
آسیاب های گلوله ای انتخاب متداول در صنعت تولید کاشی دیوار و کف می باشد. وقتی از این آسیاب ها در حالت تر استفاده می شود، امکان تولید پودرهایی با اندازه های زیر دویست میکرون نیز قابل حصول است.

سرند کردن و یا طبقه بندی بوسیله ی جریان هوا

برای بهینه کردن خواص محصولات سرامیکی تولیدی مانند دانسیته، برخی اوقات ضروری است تا مواد با اندازه ذرات معینی را با هم مخلوط کنیم. سرند کاری در حالت خشک معمولا با استفاده از سرندهای مجهز به ویبراتور، انجام می شود.
بخش های طبقه بندی کننده که بر اساس جداسازی با استفاده از سیکلون ساخته می شوند، نیز ممکن است برای طبقه بندی پودرهای خشک مورد استفاده قرار گیرد. در هر دو مورد، مواد با اندازه ی غیر مناسب، معمولا به بخش سایش بازگردانی می شود.

اسپری درایرها

این فرایند، به طور گسترده در صنعت تولید کاشی کف و دیوار، چینی آلات مظروفریال سرامیک های فنی و محصولات دیرگداز، مورد استفاده قرار می گیرد. سوسپانسیون آبی تولید شده از مواد اولیه که از آسیاب های گلوله ای تر بدست آمده اند، تحت فشار به داخل اسپری درایر فرستاده می شود. قطرات سوسپانسیون بعد از برخورد با هوای گرم، خشک می شوند. خشک شدن قطرات موجب می شود تا پودر بسیار یکنواختی ایجاد گردد. این پور یکنواخت گرانول هایی لوبیایی شکل هستند. این شکل از پودر دارای قابلیت جریان یافتن بالایی هستند و بدین دلیل قالب های تولید را به خوبی پر می کنند. امروزه، کارخانه های خاصی در تولید پودرهای اسپری دارایر شده، تخصص دارند. آنها مواد پیش آماده شده را به صورت مستقیم به کارخانه ها تحویل می دهند و سپس فرایندهای ثانویه بر روی آنها انجام می شود.

کلسینه کردن

برخی مواد اولیه ی سرامیکی پیش پخت می شوند. این کار معمولا در کوره های دوار، کوره های استوانه ای و کوره های تونلی انجام می شود تا بدین صورت خواص ماده بهبود یابد. برای مثال، اکسیدهای خاصی مانند دولومیت و منیزیت، نیازمند پخت در دمای بالا هستند. این مواد برخی اوقات در دماهایی بیشتر از 1800℃، پخت می شوند تا برای تولید محصولات دیرگداز مناسب شوند. کلسیناسیون رس ها (مانند کائولن)، میزان شریکیج پلاستیک بدنه های دارای این رس ها را کاهش می دهد و موجب می شود تا ثبات ابعادی این بدنه ها، افزایش یابد. یکی دیگر از اثرات اعمال این فرایند، سرعت بخشیدن به سیکل پخت می باشد. امروزه، شرکت های خاصی به صورت تخصصی در زمینه ی کلسیناسیون مواد کار می کنند. آنها مواد پیش آماده شده را به صورت مستقیم به کارخانه های تولید محصولات سرامیکی تحویل می دهند و سپس از این مواد در تولید بدنه استفاده می شود.
این مقاله به فرایندهای فرعی مانند فرایندهای کلسیناسیون نمی پردازد اما اطلاعات مفیدی در مورد اکسیدهای دید-برن (dead burned)، پیگمنت ها، شاموت های کلسینه و پرکننده ها به ما می دهد.

مواد اساسی مصنوعی

این نکته باید تذکر داده شود که برخی مواد مصنوعی مانند سیلیسیم کاربید ممکن است بوسیله ی تولیدکننده های خاصی به فروش برسد اما این مواد نیز نیازمند فرآوری می باشند.

فریت ها، لعاب ها و آماده سازی لعاب

در لعاب زنی کاشی دیوار و کف، مواد اولیه ی لعاب (شامل فریت ها) مورد استفاده قرار می گیرد. فریت ها ترکیبات زجاجی هستند که در آب حل نمی شوند و از مواد کریستالی تولید شده اند. این مواد کریستالی در دماهای بالا (1500℃) ذوب می شوند و به طور سریع سرد می شوند. فریت ها از شرکت های فریت سازی، تهیه می شود.
علاوه بر فریت، ترکیبات دیگری مانند سیلیس (شیشه ساز)، و افزودنی های دیگری مانند فلاکس ها (مواد قلیایی، قلیایی خاکی، مواد سرب دار، بور و ...)، اپک کننده ها (زیرکونیوم، تیتانیوم و ...) و عوامل رنگ زا (آهن، کروم، کبالت، منگنز و ...) مورد استفاده قرار می گیرد.
در فرایند لعاب سازی، فریت و افزودنی ها معمولا در یک آسیاب گلوله ای، سایش می یابد. لعاب از میان الک های مختلفی عبور می کنند. ویژگی های سوسپانسیون سپس تنظیم می شود که این مسئله به روش استفاده، بستگی دارد.
انواع مختلفی از لعاب ها، بسته به نوع محصول، دمای پخت و ... تولید شده اند.

مخلوط کردن اجزا

زمان مخلوط کردن، میزان مخلوط شوندگی و نحوه ی چیدمان مراحل کار، دارای اثر قابل توجهی بر روی خواص مخلوط ها و در نتیجه محصولات نهایی است. مواد اولیه ی آماده شده با ترکیب شیمیایی مشخص مخلوط می شوند تا یکنواختی فیزیکوشیمیایی مورد نیاز در آنها ایجاد شود. بسته به نوع محصول تولید شده، مخلوط شوندگی ممکن است از طریق عملیات های پیوسته و یا غیر پیوسته انجام شود.
بیشتر عملیات های شکل دهی سرامیک ها، نیازمند مواد اولیه ی هستند که در آنها میزان مشخصی بایندر، آب، افزودنی های رنگ زا و عوامل ضد کف وجود دارد. در تولید محصولات دیرگداز، خواص برخی محصولات با مخلوط کردن کسرهای مشخصی از پودرهای با اندازه ی معین، حاصل می شود. نسبت این کسرها با استفاده از کامپیوتر، تنظیم می شوند. در برخی موارد، عمدتا در تولید آجر، رس ها نیز با افزودنی های قابل اشتعال، مخلوط می شوند. با این کار زمان پخت، کاهش می یابد.

مخلوط کن های پیوسته

مخلوط کن های دو محوره: این مخلوط کن ها به طور گسترده در صنایع رسی سنگین مورد استفاده قرار می گیرند و دارای دو محور موازی هستند که نسبت به همدیگر می چرخند. این محورها با پاروها و چاقوها همراه هستند و به واسطه ی وجود این بخش ها، فرایندهای مخلوط شوندگی مختلفی انجام می شود. انتهای پاروهای این مخلوط کن ها، مواد را به سمت انتهای خروجی حرکت می دهند.
مخلوط کن های تک محوره: این مخلوط کن ها از مخلوط کن های دو محوره ملایم تر عمل می کنند و برای مخلوط کردن رس ها با آب، پیش از اکستروژن، مورد استفاده قرار می گیرند. این مخلوط کن ها معمولا به پنجره هایی محدود می شوند که در آنها گل متراکم می شود.
آسیاب های کفه ای (مخلوط کن میلر): در نوع خشک این آسیاب ها، کفه می چرخد و چرخ های بزرگ و سنگین که مولر نامیده می شوند، ثابت هستند. این در حالی است که در نوع تر این آسیاب ها، کفه ثابت و مولرها حول محور عمودی، می چرخند. در این نوع مخلوط کن ها خاک، آب و افزودنی ها به صورت خوبی مخلوط می شوند.
وسایل تکه تکه کننده ی خاک و سنگ شکن های چرخشی- ضربه ای: این نوع از وسایل دارای عملکرد دوگانه ای هستند. در واقع، علاوه بر مخلوط کنندگی، توانایی خردایش مواد اولیه را نیز دارا می باشند.

مخلوط کن های غیر پیوسته

مخلوط کن های با پره ی z شکل (مخلوط کن های مخصوص خمیر): این مخلوط کن ها دارای طراحی های مختلفی هستند اما تماما با یک قانون کار می کنند. آنها معمولا برای مواد پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرند اما می توان آنها را برای مخلوط کردن پودرهای خشک نیز استفاده کرد.
مخلوط کن های استوانه ای: این مخلوط کن ها برای مخلوط کردن پودرهای خشک با اندازه ی یکسان مورد مناسب می باشد. استوانه های پر شده از مواد اولیه برای دوره زمانی لازمه، می چرخند.
مخلوط کن های کفه ای چرخنده: این مخلوط کن ها مشابه با مخلوط کن های بتن می باشند. این مخلوط کن ها با میزان مناسبی از ماده ی اولیه پر می شوند در حالی که کف آن متحرک است. در این وسایل، بخش هایی وجود دارد که موجب می شوند میزان مخلوط شوندگی افزایش یابد.
مخلوط کن های با محور چرخنده: در این نوع از مخلوط کن ها، کف ثابت است و محور مرکزی می چرخد. این محور معمولا دارای پاروها و پره های چرخنده هستند.
تانک های همزن: این نوع از همزن ها برای مخلوط کردن یک گستره از دوغاب های آبی مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه عوامل سوسپانسیون ساز در این دوغاب ها وجود دارند، برای حفظ حالت معلق در این مواد سوسپانسیونی، نیاز است تا آنها را به هم بزنیم.

شکل دهی و فرم دهی بدنه

محصولات سرامیکی سنتی از مواد اولیه ی پلاستیک شکل دهی می شوند. این رویه از میلیون ها سال ادامه داشته است و یک رویه ی کلی است. در حال حاضر، تقاضا برای تولید محصولات با تلورانس ابعادی کمتر، دانستیه، استحکام، دوام و میزان دیرگدازی بالاتر، بالا رفته است. در بسیاری موارد، مسائل مربوط به زیبایی، از درجه ی اول اهمیت برخوردار است. روش شکل دهی بدنه می تواند دارای یک اثر قابل توجه بر روی خواص نهایی محصول می باشد. همچنین روش های شکل دهی مختلفی در بخش های مختلف تولید محصولات سرامیکی، ابداع شده است.

شکل دهی با روش پرس

پرس مکانیکی

این روش برای تولید آجرها (پرس نیمه خشک) و محصولات سرامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. جعبه های کاست قالب، با استفاده از گرانول های رسی پر می شود و با اعمال فشار از بخش بالا و پایین قالب، شکل دهی انجام می شود.

پرس هیدرولیک

پرس های هیدرولیک مدرن می توانند نیروهای فشاری بسیار بالا و میزان تولید بالا ایجاد کنند و همچنین به سهولت مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از پرس ها امروزه با واحدهای کنترل الکتریکی، ترکیب می شوند و بواسطه این بخش اطمینان حاصل می شود که ارتفاع و ضخامت بخش تولیدی چگونه است. بواسطه ی این واحدهای کنترل الکتریکی، توانایی تولید شکل های دیرگداز پیچیده وجود دارد. پرس های هیدرولیک به طور گسترده برای شکل دهی کاشی ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مورد کاشی های سرامیکی، پودر مرطوب (با رطوبت 5-7 %) در قالب های کم عمق، پرس می شوند، در حالی که سفال های سقفی معمولا با استفاده از روش اکسترود کردن، تولید می شوند.

پرس ضربه ای

این نوع پرس، دارای سرعت شکل دهی بالایی است. این سرعت شکل دهی بالا از طریق ضربه های مکانیکی- فشاری ایجاد می شود. با اعمال فشار، پودر ریخته شده در داخل قالب، کوبیده می شود. این تکنیک در تولید محصولات دیرگداز خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

پرش اصطکاکی

پرس اصطکاکی عموما برای تولید اشکال دیرگداز مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه این روش به طور تدریجی با پرس های هیدرولیک جایگزین شده اند.

پرس ایزواستاتیک

برخی محصولات با کیفیت بالا، نیازمند این هستند که پرس شوندگی به طور یکنواخت انجام شود. این کار با اعمال فشار به طور یکنواخت بر روی کل سطح، انجام می شود. در پرس ایزواستاتیک، قالب های رابری یا پلی یوریتانی با پودر سرامیکی پر می شوند و این قالب در داخل محفظه ای پر از مایع، قرار داده می شود. سپس، یک فشار ایزواستاتیک بالا بر روی قالب اعمال می شود. بعد از اعمال فشار، قالب از جسم خارج می شود. این روش در تولید مواد دیرگداز و سرامیک های فنی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این روش، در تولید کاشی و چینی آلات مظروف نیز استفاده می شود.

اکستروژن

اکسترود کردن به طور گسترده برای تولید آجرها و بلوک های رسی، لوله های رسی زجاجی و کاشی های سرامیکی کف و دیوار، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند همچنین برای تولید خشت های سرامیکی مورد استفاده در سفال های سقفی و شکل های دیرگداز، مورد استفاده قرار می گیرد. فرایند اکسترود نیازمند وجود یک ماده ی پلاستیک است که معمولا مواد پلاستیک دارای مقادیر قابل توجهی رس هستند. بدنه های پلاستیک با آب مخلوط می شوند و سپس از داخل یک قالب عبور می کنند. معمولا یک مرحله ی هواگیری از بخش پلاستیک، پیش از اعمال فرآیند الکسترود، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند منجر به بهبود کیفیت ماده در حین پخت می شود. بعد از اینکه نمونه ی اکسترود شده، به اندازه ی کافی از قالب خارج شود، این قطعه بوسیله ی یک وسیله ی برنده (معمولا یک سیم) بریده می شود.
اکسترود کردن برای تولیدهای پیوسته و در مقیاس بالای آجر، لوله ها و ... مناسب می باشد. این روش برای بدنه هایی مناسب است که دارای ساختار ساده می باشند.

قالب گیری

این یک روش بسیار قدیمی برای شکل دهی اشیاء گلی می باشد. اولین آجرهای قدیمی شناخته شده به 10000 سال پیش، بر می گردد. در بسیاری از بخش های جهان، سازه های تولید شده با خشت خام، هنوز نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در این روش از قالب گیری دستی استفاده می شود و از قالب های چوبی برای ایجاد اشکال و اندازه های یکنواخت، استفاده می شود. قالب گیری بدنه های گلی، نیاز به انرژی کمتری نسبت به روش اکستروژن و پرس، دارند اما نیاز است تا میزان آب بیشتری در این روش استفاده کرد. آب بیشتر استفاده شده در این بدنه موجب می شود تا میزان شرینکیج در حین خشک شدن، افزایش یابد و همچنین انرژی مورد نیاز برای خشک کردن این بدنه ها نیز بیشتر است.
آجرهای قالب گیری شده که از اعمال فرایند بر روی گل، ایجاد می شود، دارای بافت ویژه ای بوده و کیفیت زیبایی شناختی این آجرها نیز ویژه می باشد. استفاده از این آجرها در ترمیم آجرکاری های قدیمی اروپایی، متداول است. ساخت آجرهای دست ساز دارای هزینه ی بالایی است اما بسیاری از آجرهای قالب گیری شده هم اکنون به صورت مکانیکی و با استفاده از ماشین آلات پیچیده در اروپای غربی، تولید می شوند. در این ماشین ها، توده های گل به داخل قالب های شن پاشی شده، انداخته می شود. روش قالب گیری همچنین در بخش دیرگداز نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این روش، محصولات با اندازه ی بزرگ تولید می شوند. در این مورد، ویبراسیون برای ایجاد استحکام در مخلوط و پر کردن کامل قالب، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند، فرایند ریخته گری با کمک ویبراسیون نامیده می شود.

ریخته گری دوغابی

این فرایند به طور گسترده برای تولید چینی آلات بهداشتی و چینی آلات مظروف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین با استفاده از این روش، محصولات دیرگداز خاص و پیچیده و سرامیک های فنی نیز تولید می شود. در این روش، مواد سرامیکی با آب مخلوط می شوند و با اعمال یک فرایند آسیاب کاری، اندازه ی ذرات سرامیکی کاهش می یابد. این دوغاب پایدار به داخل قالب خالی می شوند. این قالب ها، از جنس گچ می باشند. با ایجاد مکش در حلال دوغاب در دیواره ی قالب، یک لایه ی سرامیکی در سطح قالب گچی ایجاد می شود. با گذر زمان، میزان ضخامت جداره ی سرامیکی افزایش می یابد.
چینی الات بهداشتی محصولاتی نسبتا بزرگ هستند و با استفاده از روش ریخته گری دوغابی معمولی و ریخته گری دوغابی تحت فشار، تولید می شوند.

ریخته گری مذاب

این روش هم از لحاظ مصرف انرژی و هم از لحاظ هزینه ها گران قیمت هستند. و مصرف آن در تولید محصولات سرامیکی خاص، محدود می شود. آجرهای دیرگداز بوسیله ی سرباره های مذاب، کلینکر و ... ، تحت حملات شیمیایی و فیزیکی قرار می گیرند. ریخته گری مذاب بدین صورت است که ابتدا مواد اولیه ذوب می شوند و سپس این مواد مذاب به داخل قالب ها ریخته می شوند. بخش های تولید شده با این روش دارای دانسیته ی بالا، میزانت تخلخل کم، و یکنواختی کریستالی بالایی هستند. این خواص مقاومت این بدنه ها را در برابر خوردگی و ایروژن افزایش می دهد. همچنین این بدنه ها دارای استحکام بالا در دماهای بالا هستند. یکی از ویژگی های این فرایند، بوجود آمدن بدنه های با شرینکیج بالا می باشد. در این بدنه ها شرینکیجی تا 15 % نیز ایجاد می شود. برای جلوگیری از شکسته شدن قطعات ریخته گری شده و کنترل فرایند کریستالیزاسیون، می تواند قطعات را به آهستگی سرد کرد.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : سایت راسخون

پرس ایزواستاتیک گرم

پرس ایزواستاتیک گرم (hot Isostatic Press) که به طور اختصار به آن HIP می گویند، به صورتی کا ر میکند که در یک زمان هم حرارت و هم فشار برای پرس کردن استفاده می شود. در این فرآیند یک کوره در داخل یک جداره ی با فشار بالا ساخته شده است و اشیاء در داخل کوره پرس می شوند. شکل 1 وسایل یک HIP را نشان می دهد.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

در این فرآیند دما می تواند بیشتر از 2000C° باشد و فشار نیز در گسترده ی 30-100MPa است. در فرایند HIP یک گاز برای ایجاد فشار استفاده می شود. برخلاف CIP که در آن از یک مایع استفاده می شود. متداوالترین گاز مورد استفاده در HIP، آرگن است البته گازهای اکسید کننده و فعال نیز در این فرآیند استفاده می شود. توجه داشته باشید که جداره ی با فشار بالا در داخل کوره قرار ندارد.
دو نوع HIP وجود دارد:
محفظه ای (ENCAPSULATED) : که از یک محفظه ی با قابلیت دفورمه شدن استفاده می کند.
بدون محفظه (Not encapsulated) : دراین روش ابتدا شکل دهی و زنیترینگ انجام می شود و سپس فرآیند پرس ایزواستاتیک گرم انجام می شود.
درروش اصلی HIP ، پودر سرامیک در داخل یک بخش فلزی انعطاف پذیر قرار می گیرد و این بخش با قابلیت تغییر فرم سپس حرارت داده شده و فشرده می شود. این روش سپس برای پودرهای با اندازه ی ذرات کوچک، اصلاح شد. در این فرآیند فشرده سازی پودر مانند فرآیندهای دیگر پرس کردن مانند پرس خشک و یا قالب گیری تزریقی انجام می شود. قطعه ی فشرده شده ی پخت شده سپس در داخل یک پوشش شیشه ای کپسوله می شود که این بخش شیشه ای پس از فرآیند HIP جدا می شود. (مانند شکل 2)

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

در نوع دوم فرآیند کپسوله کردن انجام نمی شود. دراین روش ابتدا پودر با یک روش شکل دهی دیگر مانند پرس خشک یا قالب گیری تزریقی شکل دهی می شود و سپس در دمای نسبتا ً بالا زنیتر می شود. فرایند زنیترینگ در یک کوره انجام می شود و هدف از این زنیترینگ از بین بردن تخلخل های سطحی نمونه است. بسته شدن تخلخل های سطحی باعث می شود که در HIP متعاقب، گاز بداخل این تخلخل ها (قطعه) نفود نکنند. مراحل این فرآیند که برخی اوقات به آن HIP زنیتر – پلاس (HIP -Sinter –plus)می گویند. در شکل 3 نشان داده شده است.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

امروزه فرایند پرس گرم ایزواستاتیک برای بسیاری از اجزای سرامیک ها مانند سرمته های بر پایه ی آلومینا و نازل های سیلیسیم نیتریدی مورد استفاده درصفحاد سولفورزدایی گازی، استفاده می شود. مزیت های فرآیند HIP باعث شده است تا استفاده از آن در فرآیندهای شکل دهی سرامیک های ساختاری مانند فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

بیشتر شود.
سرامیک های غیر اکسیدی را می توان به وسیله ی این فرآیندبه قطعات با دانسیته ی بالا تبدیل کرد . مزیت دیگر بدنه های تولیدی به این روش اندازه ی دانه ی کوچک و عدم نیاز به اضافه کردن افزودنی هاست. دانستیه ی بالا و اندازه ی دانه ی کوچک باعث تولید قطعاتی با دانسیته ی بالا و ریزدانه می شود. عیب این روش قیمت بالای آن است.

روش ریخته گری دوغابی

در این روش دوغاب به داخل یک قالب ریخته می شود. (معمولا قالب از جنس گچ قالب گیری است). قالب مورد استفاده به روش ریخته گری تولید شده است و به نحوه ای طراحی شده است که قطعه ی سرامیکی بوجود آمده از آن دارای شکل واندازه ی مورد نظر است. به دلیل اینکه ذرات پودر داخل دوغاب بسیار ریزند و همچنین به خاطرمساحت سطح بالا و وجود بارهای الکترواستاتیک ، ذرات در داخل دوغاب ته نشین نمی شوند. الکترو شیمی دوغاب واقعاً پیچیده است.
سیلیکات سدیم به دوغاب افزوده می شود تا از لخته شدن جلوگیری شود. پس از ریخته شدن دوغاب به داخل قالب گچی، آب دوغاب جذب قالب شده و از سوراخ های بسیار ریز آن خارج می شود و یک لایه ی سرامیکی بر روی جداره ی قالب پدید می آید. هنگامی که ضخامت این لایه به حد مطلوب رسید، دوغاب اضافی از داخل قالب خارج می شود و اجازه داده می شود تا لایه ی سرامیکی خشک شود.این مراحل در شکل 4 نشان داده شده است.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

این نوع از ریخته گری دوغابی که متداوالترین روش از آن است ، همچنین ریخته گری به روش آب کشی (Casting drain) نامیده می شود.
ریخته گری دوغابی روش کم هزینه برای تولید قطعات پیچیده است و در صنعت سفالگری سنتی روش مقبولی درتولید کوزه، قوری و مجسمه است.اجزای بزرگی مانند لگن دستشوئی و سایر بدنه های بهداشتی نیز بوسیله ی ریخته گری دوغابی تولید می شوند. علاوه بر تولید بدنه ها ی توخالی از ریخته گری دوغابی برای ساخت قطعات توپر بهره برده می شود. در ریخته گری توپر دوغاب به طور مداوم به قالب تزریق می شود. تا سرانجام قطعه ی مورد نظر به طور کامل بوجود آید.
ریخته گری دوغابی همچنین در ساخت برخی از سرامیک های ساختاری و فنی استفاده می شود. این روش روشی استاندارد درتولید بوته های ذوب فلز ساخته شده از آلومینا است و به صورت موفقیت آمیز برای ساخت اجزای سرامیکی ساختاری با اشکال پیچیده مانند روتورهای توربین گازی استفاده می شود.

اکستروژن

فرآیند اکستروژن (extrusion) بدین صورت است که یک قطعه از جسمی با قابلیت تغییر فرم از میان روزنه ی یک قالب عبور می کند(مانند خروج خمیر دندان از تیوپ آن) . از این فرآیند درتولید بسیاری از اجزای سرامیکی که دارای سطح مقطع یکسان و طول بزرگی هستند. استفاده می شود. مثلا در ساخت استوانه های سرامیکی از این روش استفاده می شود.(شکل 5)

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

گل با خواص رئولوژی مناسب برای فرآیند اکستروژن را می توان با افزودن میزان مناسب آب به خاک پدید آورد.مواد غیر رسی مانند فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

با مایعات چسبناک مانند پلی وینسیل الکل (PVA ) یا متیل سلولز و آب مخلوط می شوند تا جرمی پلاستیک پدید آورند. جدول 1 لیستی از بدنه های تولید شده بوسیله ی اکستروژن آورده شده است.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

فرآیند اکسترود کردن پلیمرها از دهه ی 1860 تاکنون استفاده می شود. دراصل این فرایند ابتدا برای شکل دهی رابر طبیعی استفاده می شده است. یک پرس اکستروژن شبیه به پرسی که در شکل 6 نشان داده شده است وسیله ای استاندارد برای سفال گران است.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

اکستروژن همچنین در تولید حفاظ های آلومینایی مورد استفاده در لامپ های بخار سدیم استفاده می شود. (این لامپ ها در وسایل کنترل کننده ی نشر اتوماتیک (derices automotive emission- Control) استفاده می شود.) پایه های کاتالیست بخاطر پدید آوردن مساحت زیاد ساخته می شوند. این بخش ها می توانند در هر سانتی متر مربع صدها سلول باز داشته باشند. برای تولید این اشکال پودر سرامیک کوئوردیریتی با رزین پلی پوریتان با قابلیت سفت شدن هیدرولیک مخلوط می شود. مخلوط حاصله به داخل یک حمام آب اکسترود می شود. سرعت اکسترود شدن بستگی به زمان گیرش پلی یوریتان دارد.این سرعت معمولا دو میلی متر بر ثانیه است. شکل حاصله سپس پخته می شود وسرامیک نهایی پدید می آید.

قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریقی یکی دیگر از فنونی است که به طور گسترده در شکل دهی پلیمرهای ترموپلاست استفاده می شود. پلیمرهای ترموپلاست این خاصیت را دارند که هنگام گرم شدن نرم می شوند و هنگامی که سرد می شوند. محکم می شوند. یک چنین رویه ای می تواند برای دفعات فراوان تکرار شود. اگر پودر سرامیکی با یک پلیمر ترموپلاست مخلوط شود، می توان از آن در شکل دهی اجزای سرامیکی استفاده کرد. هنگامی که فرآیند قالب گیری تزریقی برای مخلوط پودر سرامیک و پلیمر انجام شود، پلیمر به عنوان بایندر در نظر گرفته می شود. پودر سرامیک اضافه شده به بایندر معمولا با تعدادی ماده ی آلی دیگر مخلوط می شود تا خواص رئولوژی آن بهبود یابد. جدول 23.4 افزودنی هایی که برای شکل دهی SiCبوسیله ی قالب گیری تزریقی استفاده می شوند را نشان داده است. تقریبا 40 درصد حجمی مخلوط را بخش آلی تشکیل می دهد.
توده ی پلاستیک بوجود آمده از مخلوط پلیمر وسرامیک ابتدا حرارت داده می شود تا نرم شود.

فرآیندهای شکل دهی سرامیک ها (3)

سپس با فشار به داخل قالب ( مانند شکل 7) فرستاده می شود. مخلوط حرارت داده شده سیالیت بالایی دارد(این تفاوت میان این نوع قالب گیری با روش اکستروژن است). اجازه داده می شود تا مخلوط در داخل قالب سرد شود. سرد شدن مخلوط باعث سخت شدن پلیمر می شود. بخاطر آنکه حجم بالایی از مواد آلی در این مخلوط وجود دارد، شرینکیج اتفاق افتاده در طی زنیترینگ اجزای تولیدی بوسیله ی قالب گیری تزریقی بالاست. به طور نمونه وار این شرینکیج بین %20-15 است از این رو کنترل دقیق ابعاد قطعات تولیدی مشکل است. به هر حال اشکال پیچیده ی تولیدی به این روش در طی فرایند زنیترینگ به میزان کمی اعوحاج پیدا می کنند.
قالب گیری تزریقی برای تولید اجزای سرامیکی با شکل پیچیده استفاده می شود. علت آن این است که زمان سیکل تولید در این روش کم است و از این رو این فرآیند می تواند حجم زیادی تولید داشته باشد. محدودیت اصلی این روش این است که قیمت ابزار آلات اولیه ی این فرایند بسیار بالاست.مثلاً قالب مورد استفاده در ساخت پره های توربین بیش از 10000 دلار قیمت دارد. همچنین قالب مورد استفاده در ساخت روتور توربین ممکن است 100000 دلار قیمت داشته باشد .البته این قالب ها به خاطر عدم مواجهه با دمای بالا، طول عمر بالایی دارند.
منبع انگلیسی مقاله : Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

شیشه

۱۳۹۴/۰۱/۲۹ مواد و متالورژی 2,949 بازدید

نوشته های مرتبط

نام مقاله : شیشه

تهیه کننده : زینب درودی

دانشگاه مهندسی فناوری های نوین قوچان

شیشه

فهرست

قدمت شیشه
تاریخچه صنعت شیشه در جهان و ایران
شیشه
فرمول و مراحل ساخت شیشه
تئوری ساختاری شیشه سازی
تئوری سنیتیکی شیشه سازی
انواع شیشه و کاربرد ان
خواص شیشه
انواع شیشه های تجاری مهم
شیشه سرامیک ها
قدمت شیشه
اگر شیشه یا شیشه ای شدن را به معنی عمومی آن یک مرحله از ذوب وطریقه سرد شدن اجسام تعریف کنیم باید قدمت شیشه را تقریبا مساوی با سرد شدن پوسته جامد زمین بدانیم یعنی بگوئیم قبل از آنکه بشر موفق به ساختن شیشه مصنوعی بشود طبیعت آنرا به طور طبیعی بوجود آورده است. بدین طریق که مواد مذاب که دارای ترکیبات مخصوصی بودند از دهانه کوهها فوران نموده و به علت سریع سرد شدن به شیشه تبدیل شده اند البته باید توجه داشت که این شیشه ها تقریبا دارای کلیه خواص شیشه های مصنوعی هستند فقط ممکن است در اغلب مواقع شفاف نباشند یعنی نور به خوبی از آنها عبور نمیکند. انسانهای اولیه این گونه سنگهای شیشه ای را، شکسته و از قسمت تیز آن به عنوان آلت جنگ و شکار استفاده می نمودند. (استفاده از این آلت جنگی از نقاشیهائی که بر دیوار غارها کشیده اند، بخوبی مشخص است) ولی قدمت شیشه را به دقت نمی توان تعیین نمود اما تقریبا با توجه به آثار بدست آمده از حفاریها، نشان میدهد که بشر از پنج هزار سال پیش با شیشه آشنایی داشته واز آن استفاده می نموده است. گدانها وسایر ظروف بدست آمده از حفاریهای بین النهرین دارای قدمتی در حدود دو هزار سال قبل از میلاد مسیح می باشند الواح شیشه ای و گلدانهای بدست آمده از حفاریهای مصر قدمت پنج هزار ساله دارد.
رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته تر بودند. در ایران نیز ساختن شیشه قدمت چند هزار ساله دارد در حفاریها ی انجام شده در لرستان و شوش باستان شناسان قطعات شیشه ای سبز رنگ بدست آورده اند که قدمت آنرا ۲۲۵۰ سال قبل از میلاد می دانند.
تاریخچه صنعت شیشه در جهان و ایران
شیشه و فرآورده های شیشه ای امروزه بعنوان یکی از صنایع مهم در اغلب کشورهای جهان محسوب می گردد. تنوع پذیری فرآورده های شیشه ای، اختصاصی بودن بعضی از این محصولات و کاربردهای متعدد و روز افزون آنها باعث اهمیت این صنعت برای همگان گردیده است. صنعت شیشه سازی در ایران از سالیان متمادی بصورت سنتی متداول بوده است و حتی تا اوایل دهه ۱۳۴۰ این صنعت به صورت صنعتی ارائه نشده بود.
شیشه برای اولین بار در امواج آتشین آتشفشانهایی که به سردی گراییده بودند، در رنگ های متفاوت یافت گردید. انسانهای عصر برنز، شیشه طبیعی را گرم کرده و به شکل های مختلف در آورده و به زندگی خود وارد کردند.
مردم ایلام، مصر و بین النهرین حدود سالهای ۳۰۰۰ و ۴۰۰۰ قبل از میلاد مسیح شیشه را شناختند و توانستند آنرا بصورت خیلی ابتدایی بسازند. حدود ۱۰۰ سال قبل از میلاد مسیح این هنر از طریق مصر به ایتالیا رفت و رفته رفته کارگاههای شیشه سازی دررم بوجود آمد. بعد از آن شیشه سازی از رم به ممالک قلمرو آن کشور و سپس به اسپانیا، آلمان، انگلیس و سواحل شمالی دریای سیاه راه یافت. درحدود سال ۹۰۰ میلادی شیشه و آیینه سازی در ونیز توسعه فوق العاده یافت و با توجه به اینکه آن کشور تقریبا قدرت دریایی منطقه مدیترانه بود تجارت شیشه یکی از ارقام بزرگ صادرات بشمار می رفت. سربازانی که شیشه ساز بودند و در جنگهای صلیبی سال ۱۲۰۴ میلادی شرکت داشتند بعد از فاتح شدن، صنعت شیشه سازی را به امپراطوری بیزانس برده و آنرا توسعه دادند. مقارن با سالهای ۱۶۰۰تا ۱۷۰۰ میلادی صنعت شیشه سازی بطور سریع در جهان توسعه یافت بطوریکه ایتالیا صنایع و هنر شیشه سازی را به جزایر مورانو (Morano) انتقال دادند تا اسرار این صنعت به خارج نفوذ نکند و حتی مجازات مرگ را برای جاسوسان در نظرگرفتند در سال ۱۶۱۲ یک کشیش فلورانسی بنام آنتونی نری (Antoni Nery) مقداری از اسناد شیشه سازی را در شهر فلورانس منتشر نمود. از آن تاریخ این صنعت در کنار صنایع دیگر آن زمان جای گرفت و تاریخ مستند شیشه پایه گذاری شد. در ایران، قبایل ایرانی و ایلامی از اولین کسانی هستند که صنعت شیشه سازی را در آن مناطق توسعه دادند. ولی متاسفانه در گسترش و تحقیقات علمی و بصورت کلاسیک در آوردن این هنر و صنعت اصیل ایرانی اقدامات چشمگیری صورت نگرفت و حتی به آن توجه ویژه ای نشد.
شیشه سازی بصورت مدرن و صنعتی در ایران در حدود ۸۰ سال پیش آغاز گردیده است. شیشه و بلور سازی رشته ایست که با اتکا به منابع اولیه در داخل کشور و بدون نیاز به مواد اولیه از خارج می توان هر نوع وابستگی را از میان برد. با توجه به وفور مواد اولیه و انرژی ارزان در کشور، امید آن می رود که این صنعت و هنر اصیل جایگاه واقعی خود را در صنعت ایران بازیابد.
فرمول و مراحل ساخت شیشه
شیشه جسمی است شـفـاف که نور به خوبی از آن عبور می کند و پشت آن به طور وضوح قابل رویت است.شیشه به دلیل آرایش اتمی ملکولی خاص خود حالت جامد دارد ولی بر خلاف دیگر جامدها بلوری است. این حالت هنگامی رخ می‌دهد که ماده مذاب تشکیل دهنده شیشه قبل از رسیدن به دمای خاصی به سرعت سرد می‌شود .
شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . و در درجه حرارت های بالا مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ولی این ساختمان غـیر منظم دیگر متحرک نیست .
سختی شیشه حدود ۸ می باشد و همه چیز به جز الماس را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه ۵/۲ گرم بر سانتی متر مکعب بوده و بسیار ترد و شکننده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین عـلت ظروف آزمایشگاهی را از آن می سازند . فقط اسید فلوئوریک بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .
با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی ۳۰ سال گذشته بوجود آمده ، درخور توجه است که هنوز مانند ۲۰۰۰ سال پیش ، ۹۰ درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند
کمتر عنصری را در جدول عناصر می توان یافت که از آن شیشه به دست نیاید ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند در طی سالیان دراز در ترکیبات اصلی شیشه تغییرات کمی بوجود آمده است و تغییرات مهم در ترکیبات فرعی ، پدید آمده است .
ترکیبات اصلی 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 ) فـیزیکی : سولفات 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 .
برخی دیگر از افزونی های دیگر شیشه :
۱) استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .
۲ ) استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم که در اثر حرارت به سدیم اکسید و بورم اکسید تجزیه می شود و در واقع به جای هر دو ماده عمل می کند .
۳) استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .
۴ ) اکسید سزیم برای جذب پرتو مادون قرمز خورشید
۵) اکسیدبرم ، برای ازدیاد مقاومت حرارتی شیشه مورد استفاده قرار می گیرند .
دو نمونه از ترکیبات منجر به تولید شیشه
(۱) ترکیبات : اکسید سیلیسیم حدود ۷۴ تا ۸۰ درصد و بقیه شامل پر اکسید سـدیم تا ۱۵ درصد و اکسـید کلسیم ۷ تا ۱۲ درصد اکسـید منیزیم ۲ تا ۴ درصد و ۲ درصد هم عـناصر دیگر چون اکسید آهن ، اکسید آلومینیوم ، اکسید منیزیم ، فسفید تیتانیم ، سیلیسیم تری اکیسد .
(۲) ترکیبات : اکسـید سیلیسیم در حدود ۷۳ درصد ، اکسـید سـدیم ۱۵ درصد ، اکسـید کـلـسـیم ۵۵/۵
درصد ، اکـسـید منیزیم ۶/۳ درصد ، اکـسـید آلـومـیـنـیـوم ۵/۱ درصد ، اکـسـید بور و اکـسـید پتاسـیم
هر کدام ۴/۰ درصد ، اکـسـید آهن و اکـسید سـیلـیـسـیم ۶ ظرفـیتی هـریک ۳/۰ درصد .
عـلاوه بر موارد بالا هـمـیشـه مـقـداری خرده شـیشـه نیز با این مواد وارد کوره می گـردد .
مراحل ساخت شیشه
۱- تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین ۰٫۱ تا ۲ میلی‌متر
۲- توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با ۴ تا ۵ درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
۳- ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی ۲ تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.
بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.
در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.
۴- بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
۵- تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع
۶- پختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)
شکل دهی
شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.
به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:
• اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.
• دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.
تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.
با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.
تئوری ساختاری شیشه سازی
یکی از معروف ترین تئوری های ساختاری شیشه سازی، تئوری زاکازیاسن است که در ادامه مطرح می شود. به علت یکسان بودن خواص مکانیکی بلور و شیشه، نیروهای بین اتمی در یک شیشه اکسیدی باید مشابه بلور آن باشد. بنابراین، اتم های شیشه باید مانند بلور ها تشکیل شبکه های سه بعدی گسترده بدهند؛ ولی، الگوی پراش پرتو ایکس شیشه ها بر خلاف بلور ها فاقد خطوط مشخص است و این امر نشان دهنده عدم وجود تقارن و تناوب در ساختار شیشه است. ساختار شیشه دارای سلول واحدی بی نهایت بزرگ و دارای بی نهایت اتم است. به طور کلی قوانینی را که زاکاریاسن درباره اکسیدهای شیشه ساز مطرح کرد به این شرح است:
۱- هیچ آنیون اکسیژنی نباید به بیش از دو کاتیون وصل شود.
۲- تعداد اکسیژن های اطراف کاتیون باید کم باشد.
۳- چند وجهی های اکسیژن باید فقط رئوس خود را به اشتراک بگذارند و نه یال ها و وجوه خود را.
۴- حداقل باید سه راس هر چند وجهی به اشتراک گذاشته شود.
قوانین فوق پس از بررسی شیشه های پیچیده تر توسط زاکاریاسن به شکل زیر مطرح شد. یک شیشه اکسیدی در صورتی تشکیل می شود که:
۱- نمونه حاوی درصد بالایی از کاتیون های دارای عدد همسایگی ۳ یا ۴ باشد (این کاتیون ها توسط مثلث ها یا چهار وجهی های اکسیژنی محاصره شده باشند)
۲- این چهار وجهی ها یا مثلث ها تنها رئوس خود را به اشتراک بگذارند.
۳- برخی اتم های اکسیژن تنها با دو کاتیون مرتبط باشند و اتصالات بیشتری با کاتیون های دیگر برقرار نسازند.
هنگامی که ساختار شیشه ها بر اساس مدل زاکاریاسن مورد بررسی قرار می گیرد، معمولا اصطلاح اکسید شبکه ساز، برای اکسیدی که بخشی از شبکه شیشه ای را می سازد به کار می رود و اصطلاح اکسید دگرگون ساز را، برای اکسیدی که قادر به این کار نیست. اکسید های واسطه نیز به اکسید هایی گفته می شود که بسته به شرایط بتوانند گاه شبکه ساز و گاه دگرگون ساز باشند.
فرمول عمومی یک شیشه اکسیدی را می توان به صورت AmBnO نوشت. که در این جا m و n معمولا اعداد صحیحی نیستند. علامت B معرف کاتیون های شبکه ساز و A معرف کاتیون های دگرگون ساز است. بر اساس نظر زاکاریاسن کاتیون های A که کاتیون های بزرگ با بار کم مانند Na+، K+، Ca2+، Ba2+ و Pb2+ هستند، در داخل حفره های نسبتا بزرگ ساختار شیشه قرار گیرند. برای ساختار هایی که از چهار وجهی ها تشکیل شده اند، اشتراک حداقل سه راس هر چهار وجهی لازم است و در نتیجه، در فرمول AmBnO، n در محدوده ۰٫۳۳ و تا ۰٫۵ خواهد بود.
تا پیش از انتشار مقاله زاکاریاسن تلاش جدی در راستای تعیین ساختار های شیشه های ساده توسط پراش اشعه ایکس انجام نشده بود. وارن با کمک مطالعات اشعه ایکس نتیجه گرفت که ساختار شیشه سیلیسی درست به گونه ای است که زاکاریاسن پیشنهاد کرده بود. شکل روبرو نمایشی دو بعدی از ساختار یک شیشه سیلیکات سدیمی را به روایت وارن ارائه می دهد.
این ساختار مبتنی بر شبکه پیوسته ای از چهار وجهی های SiO4 است که در آن یون سدیم به صورتی نامنظم و اتفاقی در حفره های بزرگ شبکه قرار می گیرند. بر خلاف سیلیس آمورف، در اینجا تمام اکسیژن ها به دو اتم سیلیسم وصل نمی شوند، زیرا با وارد شدن Na2O، اتم های اضافی اکسیژن وارد شبکه شده و نسبت اکسیژن به سیلیسیم افزایش می یابد. اتم های اکسیژنی که فقط به یک اتم Si وصل می شوند، معمولا اکسیژن های تک اتصال یا غیر پل ساز، خوانده می شوند.
نظریه زاکاریاسن بعدها مورد انتقادات زیادی قرار گرفت ولی با وجود این انتقادات این تئوری به مدت طولانی و به طور وسیع مورد قبول واقع شد. محدودیت های این تئوری اخیرا کاملا تشخیص داده شده زیرا، شیشه های اکسیدی زیادی ساخته شده اند که از قوانین زاکاریاسن پیروی نمی کنند.
تئوری سینتیکی شیشه سازی
امروزه تئوری سینتیکی شیشه سازی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. تئوری سینتیکی شیشه سازی به این نکته اشاره می کند که تبلور یا عدم تبلور مایع در هنگام سرد شدن پیش از رسیدن به دمای Tg یک مسئله سینتیکی است که به سرعت جوانه زنی و رشد و سرعت خارج کردن انرژی حرارتی از سیستم بستگی دارد. تورنبال در مقاله مشهور خود اشاره می کند که می توان در هر دسته ای از مواد، اعم از کووالانسی، یونی، فلزی، واندوالس و هیدروژنی موادی با قابلیت شیشه سازی یافت. سرعت سرد کردن، میزان تمرکز جوانه ها و برخی از خواص ماده مانند کشش سطحی سطح مشترک بلور – مایع، انتروپی ذوب و غیره به عنوان عوامل موثر و مهمی هستند که توانایی مایعات مختلف را از نظر شیشه سازی تحت تاثیر قرار می دهند. در واقع در این نظریه این پرسش مطرح می شود که یک مایع باید با چه سرعتی سرد شود تا تبدیل به شیشه شود. در نتیجه، از نظر تئوری سینتیکی شیشه سازی، هر ماده ای می تواند تبدیل به شیشه شود به شرط این که با سرعت کافی سرد گردد.
برای این که مایعی در زیر دمای لیکوئیدوس به صورت جامد بلوری در نیاید یا به عبارت دیگر منظم نشود، باید سرعت تشکیل جوانه ها به قدری پایین باشد که در زمان داده شده فرصت منظم شدن یا تبلور به ماده داده نشود. ابتدا توجه محققان به سرعت رشد معطوف شد، در جدول زیر سرعت های تبلور برای مواد مختلف نشان داده شده است. این سرعت برای موادی که به آسانی شیشه ای می شوند، باید پایین ترین مقدار ممکن را داشته باشد. یکی از موارد قابل توجه در این جدول میزان گرانروی در نقطه ذوب است. بر اساس روابط موجود در مورد سرعت رشد و گرانروی، در مایعی که در نقطه ذوب گرانروی بالایی دارد، سرعت رشد بلور کم بوده و این ماده با سهولت بیشتری به صورت شیشه در می آید. سرعت سرد کردن مواد جدول زیر، بیش از حد بالاست و آن ها می توانند در عمل با سرعت سرد کردن بسیار کمتری به صورت شیشه در آیند، زیرا سرعت جوانه زنی این مواد اندک است. بنابراین آهسته بودن جوانه زنی یا رشد هر دو به شیشه سازی کمک می کنند.
انوع شیشه و کاربرد آنها
انواع شیشه برای مصارف گوناگون در ضخامتها، رنگها و طرحهای مختلف تولید می شود. این شیشه ها با توجه به شرایط منطقه ای و نظر مصرف کننده می توانند مقدار نور، انرژی خورشید، حرارت و مقدار صدا را کنترل نمایند.
انواع شیشه ضمن کنترل پارامترهای مذکور، شیک بوده و درطول سالهای متمادی تغییرکیفیت نمی دهند. از شیشه می توان جهت نمای ساختمانها و یا بصورت درب، پارتیشن، دکور داخل ساختمان، اطاقک شیشه ای، میز شیشه ای و به عنوان نرده استفاده کرد.
– شیشه های آبدیده (سکوریت)
انوع مختلف شیشه را می توان بصورت سکوریت (ایمن شده ) تبدیل نمود. در سکوریت کردن، شیشه ها تحت اثر عملیات حرارتی قرار می گیرند. این عملیات به شیشه خواص مکانیکی استثنایی می دهد، مقاومت آن افزایش پیدا کرده و در موقع شکستن، شیشه های آبدیده به تکه های کوچک تقسیم شده واحتمال بریدگی را کاهش می دهد.
– شیشه های دوباره حرارت دیده
شیشه هایی که موقع خروج از کوره دوبار گرم شده اند تنش های داخلی آنها از بین برود.
– شیشه های کنترل کننده نور و حرارت خورشید
۱- شیشه های رنگی غیر انعکاسی
این شیشه ها ضمن کاهش حرارت، تیزی نور آفتاب را هم می گیرد و اجازه می دهد نور طبیعی مورد نیاز وارد ساختمان شود. این نوع شیشه ها در ضخامتها و رنگهای مختلف وجود دارد که بشرح ذیل می باشد. البته درجات کنترل نور و حرارت آنها با هم متفاوت است.
زرد کهربایی ۳-۴-۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر
برنز ۳-۴-۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر
دودی اروپا ۳-۴-۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر
دودی ایتالیا ۳-۴-۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر
صورتی ۳-۴-۵-۶-۱۰ میلیمتر
سبز ۳-۴-۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر
شیشه های مذکور بصورت سکوریت نیز قابل استفاده است.
۲- شیشه منعکس کننده نور خورشید SUN – REFLEC
یک نوع شیشه بصورت مخصوص تولید می شود تا بتواند درصد بسیار بالایی از نور خورشید را منعکس نماید. این شیشه در ضخامت ۶ میلیمتر و رنگهای ساده و خاکستری وجود دارد. وقتی در نمای ساختمان استفاده می شود بصورت نقره ای بنظر می رسد.
۳- شیشه پارلیو PARELIO
شیشه های مختلف به ضخامتهای ۱۲-۱۰-۸-۶ را می توان موقع سکوریت کردن با استفاده ازمواد شیمایی حالت انعکاس خاصی به آنها داد بطوریکه می تواند درصد بالایی از اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز را منعکس نماید. (‌از ۴۲ درصد تا ۸۰ درصد) پارلیو با دو ترکیب ۲۴ و ۵۰ انجام می شود. رویه منعکس کننده پارلیو ۲۴ می تواند بطرف داخل یا خارج باشد ولی رویه منعکس کننده پارلیو ۵۰ باید بطرف داخل باشد (غیر از شیشه ساده پارلیو) پارلیو چون موقع سکوریت شدن ایجاد می شود قابل برش نمی باشد.
۴- شیشه جام رفلکس (منکس کننده) REFLECT
این نوع شیشه بصورت جام منعکس کننده نور بوده و می تواند بصورت سکوریت نیز مورد استفاده قرار گیرد. تفاوت این نوع شیشه با شیشه پارلیو در این است که شیشه پارلیو موقع سکوریت شدن بصورت منکس کننده در می آید. البته درجات کنترل نور و حرارت این دو نوع شیشه متفاوت است. این نوع شیشه در ضخامتهای ۵-۶-۸-۱۰ میلیمتر و رنگهای مختلف تولید می شود. هنگام کار با شیشه باید مواظب بود تا سطح منعکس کننده خراش بر ندارد.
۵- شیشه شاهکار انعکاس REFLECYA – COOL
این شیشه به گونه ای تولید می شود که بتواند درصد بالایی از نور و انرژی خورشید را منعکس و جذب نماید و رنگ و زیبایی مورد نظر را به ما بدهد. این نوع شیشه هزینه تهویه داخل ساختمان را به حداقل می رساند. وقتی این نوع شیشه در نمای ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد داخل ساختمان از ساختمانهای روبرو قابل رویت نمی باشد. این شیشه در سه نوع استاندارد تولید می شود بطوری که بتواند ۸ % ، ۱۴ % و ۲۰% نور را به داخل ساختمان انتقال دهد. این شیشه در رنگها و ضخامتهای ذیل تولید می شود:
ضخامت (میلیمتر) نوع
– ۱۰-۸-۶-۵-۴-۳ ساده
– ۱۰-۸-۶-۵-۴ زرد کهربایی
– ۶-۵ آبی
– ۱۰-۸-۶-۵-۴-۳ برنز
– ۱۰-۸-۶-۵-۴-۳ دودی اروپا
– ۱۰-۸-۶-۵-۴-۳ دودی ایتالیا
– ۱۰-۶-۴-۳ صورتی
– ۱۰-۸-۶-۵-۴-۳ سبز
۶- شیشه های دو جداره
سیستم شیشه دو یا چند جداره قطعه ای است شامل دو یا چند لایه شیشه که به طور موازی در فواصل مساوی از یکدیگر قرار گرفته اند و توسط فاصل (اسپیسر) در دور تا دور آن، از هم جدا شده اند. در فضای بین شیشه ها هوا یا گازهای خاص بدون رطوبت با فشاری تقریباً مساوی فشار هوای بیرون وجود دارد. در شیشه های دوجداره غالباً از اسپیسرهای آلومینیومی استفاده می شود که درون اسپیسر را با ماده رطوبت گیر پر می کنند که این ماده سبب جذب رطوبت هوای مابین دو شیشه می گردد و توسط مواد درزگیر مناسب، کاملاً آب بندی شده است و در داخل فاصل های استاندارد از مواد جاذب رطوبت استفاده می گردد.
در شیشه های دو جداره می توان از انواع شیشه های معمولی، رنگی، رفلکس، لمینت و سکوریت استفاده کرد.
خصوصیات شیشه دوجداره
– کاهش اتلاف انرژی
– کاهش آلودگیهای صوتی
– جلوگیری از نم زدگی شیشه
– ایمنی بیشتر نسبت به پنجره های تک جداره
۷ – شیشه های ایمنی
شیشه ایمنی به سختی می شکند و در مقابل نیروهای ناشی از ضربه انفجار، باد و زلزله مقاومت نموده و یا در صورت شکسته شدن به قطعات کوچک تبدیل می گردد به نحوی که خسارات جانی و مالی حادثه را به حداقل می رساند.
تغییرات بعدی روی شیشه ایمن شده ممکن نمی باشد بنابراین باید در تهیه نقشه های اجرایی ساخت این نوع شیشه دقت کافی بعمل آید. خواص مختلف در شیشه های ایمنی باعث گردیده که استفاده از یک لایه شیشه ساده تخت در کشورهای صنعتی و پیشرفته جهان تقریبا منسوخ گردد. شیشه ایمنی با انجام عملیات حرارتی بر روی شیشه معمولی تولید می گردد. شیشه را با توجه به ضخامت و شکل مسطح یا خم آن تا حدود ۶۰۰ الی ۷۳۰ درجه سانتیگراد حرارت داده سپس آنرا با دمش هوا با فشار ۲ تا ۶ کیلوگرم/ سانتیمتر مربع بسرعت و به طریقی سرد می کنند که تنش فشاری در سطح و کششی در مرکز شیشه باقی می ماند. این فرآیند باعث می گردد استحکام شیشه بالا رفته ونسبت به ضربه خمش وتنشهای حرارتی مقاومت زیادی نشان دهد. مقاومت خمشی شیشه معمولی حدودا ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم نیرو بر سانتیمتر مربع می باشد ولی این عدد برای شیشه ایمنی ۱۲۰۰ تا۲۰۰۰ است. شیشه ایمن شده به دلیل مقاومت مکانیکی بالا در ساخت پوشش نما و ورودی ساختمانهای مسکونی، اداری، تجاری و ورزشی، بانکها، هتلها و سایر ساختمانهای پر تردد، ویترین فروشگاهها، پارتیشنها، ‌شیشه های رومیزی، وسائط نقلیه عمومی و… کاربرد وسیعی دارد. همچنین به دلیل مقاومت حرارتی مناسب وجنبه های ایمنی از آن برای ساخت شیشه های درب اجاقها و بخاریهای گازی و.. استفاده می گردد. شیشه دو جداره به دلیل حفظ انرژی حرارتی و برودتی داخل، تجاری و… به جهت کاهش آلودگی در پنجره ساختمان بیمارستانها، کتابخانه ها، موزه ها وساختمانهای حاشیه خیابانهای پرتردد و یا نزدیک فرودگاه ها کاربرد وسیع دارد. همچنین برای ایمنی و آسایش بیشترپنجره های وسایل نقلیه عمومی مانند واگنهای قطار واتوبوسهای بین شهری نیز به شیشه های دو جداره مجهز می گردند. بنابراین استفاده از شیشه های دو جداره در پنجره ساختمانها برتریهای انکار ناپذیری به شرح ذیل دارد.
– حفظ انرژی وحفاظت محیط زیست:مقایسه ضریب انتقال حرارت برای شیشه های مختلف که در پنجره ساختمانها استفاده می شوند وهمچنین میزان مصرف سوخت سالانه که تولید کننده گازهای زیان آور برای محیط زیست مانند CO2 و SO2 می باشد بیانگر این واقعیت است که استفاده از شیشه های دو جداره در ساختمانها تا چه اندازه اهمیت دارد میزان صرفه جویی سوخت برای یک آپارتمان مسکونی که حدود سی متر مربع پنجره داشته و در آنها از شیشه دو جداره با گاز آرگون استفاده شده باشد سالانه ۱۵۰۰ لیتر می باشد که در این حالت تولید گازهای آلاینده نیز تا حدود ۷۰ درصد کاهش می یابد.
– کاهش آلودگی صوتی : متوسط تقریبی شدت سر و صدا در شهر های بزرگ در حدود ۶۵ تا ۷۰ دسیبل می باشد این در حالی است که شدت صوت مجاز برای بیمارستانها ومحیط هایی از این نوع حداکثر ۳۸ دسیبل می باشد.
استفاده بهینه از نور روز وکنترل انرژی: در مناطق گرمسیر با استفاده مناسب از شیشه های رنگی و رفلکس در پنجره های دو جداره میتوان میزان عبور نور ورودی را به دلخواه از حدود ۸ تا ۷۶ درصد نور تابیده شده کنترل نموده وانتقال انرژی از خارج به داخل نیز می تواند از ۲۵ درصد تا حدود ۶۱ درصد کل انرژی تغییر نماید همچنین برای مناطق سردسیر می توان با استفاده از یک لایه شیشه پوشش دار انرژی داخل را نیز حفظ نمود.
۸- انواع دیگر
غیر از مواردی که ذکر شد انواع دیگر شیشه برای مصارف گوناگون وجود دارد. این شیشه ها عبارتند از : شیشه طلقی، ضد آتش، ضد گلوله، شیشه حافظ مواد رادیو اکتیو، شیشه های نقش دار برای دکوراسیون داخلی ساختمان، شیشه های ویترین، آجر شیشه ای، شیشه خم برای اتومبیل وساختمان، شیشه ضد دزد، شیشه ضد صدا، شیشه مخصوص پشت بام کارگاهها و شیشه های مسلح (سیم دار)
شیشه مسلح
برای آنکه شیشه دارای مقاومت بیشتری در مقابل ضربه داشته باشد آنرا مسلح می کنند بدین طریق که یک صفحه توری سیمی بین دو لایه شیشه قرار می دهند. این نوع شیشه بیشتر به طریقه ریخته گری تهیه می شود بدین طریق که اول شیشه مذاب را روی سینی مسطحی که به همین منظور تهیه شده است می ریزند. ضخامت این لایه نصف ضخامت شیشه ایست که می خواهند تهیه کنند آنگاه روی آن توری سیمی که از قبل آماده شده است پهن می کنند آنگاه بلافاصله لایه دوم شیشه مذاب را روی آن می ریزند. کمی صبر می کنند که شیشه مذاب حالت خمیری به خود بگیرد و آنگاه آنرا به طریقه نورد یا غلتک بصورت شیشه مشجر و یا ساده در می آورند ضخامت شیشه های مسلح ۴ تا ۶ میلی متر می باشد و بیشتر برای درهای ورودی و یا کارگاه ها و… که امکان ضربه زدن به شیشه وجود دارد مصرف می نمایند.
شیشه ضد گلوله
اگر چند لایه شیشه را طوری به همدیگر بچسبانند که کلفتی آن بین ۳۰ تا ۶۰ میلی متر بشود این شیشه می تواند ضربه ناشی از شلیک گلوله را تحمل کرده و سوراخ نشود . شیشه های ضد گلوله می تواند شیشه سکوریت و یا شیشه معمولی باشد چسب به کار رفته از نوع شفاف می باشد که قابل رویت نیست.
شیشه مقاوم در مقابل حرارت
این شیشه که با نام تجاری پیرکس در بازار مشهور می باشد در مقابل حرارتهای زیاد مقاوم می باشد و بیشتر برای ساختن ظروف آزمایشگاهی و ظروف لوکس آشپز خانه مورد استفاده قرار می گیرد .ضریب انبساط و انقباض آن بسیار کم است و به همین دلیل می توان آنرا به سرعت حرارت داده و به سرعت سرد نمود این خواص را،مواد تشکیل دهنده این نوع شیشه در آن بوجود می آورد مواد تشکیل دهنده شیشه پیرکس به شرح ذیل می باشد:
– SiO2 در حدود ۸۰% – B2O3 در حدود ۱۲% – Na2O در حدود ۴% – Al2O3 در حدود ۲%
دو درصد هم مواد دیگر مانند Al2O3,K2O,MgO,CaO,Fe2O3 به آن اضافه می گردد. بعضی از انواع شیشه پیرکس با نامهای تجاری دیگر به بازار عرضه می گردد که بعضی از انواع آن در مقابل مواد شیمیایی نیز مقاوم است .کلیه ظروف آزمایشگاهی دارای این دو خاصیت می باشد.
۱- مقاوم در مقابل مواد شیمیایی ۲- مقاوم در مقابل حرارت و تغییرات سریع آن
شیشه مقاوم در مقابل صوت
واحدهای مسکونی که در مجاورت فرودگاهها و یا در مراکز شهر ساخته میشود و همچنین اطاقهای فرستنده رادیو و تلویزیون نیز که باید از صداهای خارجی محفوظ بوده و ضمنا بتوان از نور استفاده نمود باید در ساختمان آنها از شیشه ضد صوت استفاده کرد . شیشه ضد صوت از دو لایه شیشه معمولی تشکیل شده است که با فاصله چند سانتی متر(۳ تا ۴) از یکدیگر قرار گرفته اند. از این فاصله ارتعاشات صوتی نمی تواند عبور نماید.
شیشه های تار
بعضی از فضا در ساختمان احتیاج به روشنایی مختصری دارد و باید طوری باشد که از بیرون داخل آن دیده نشود. مانند حمامها، رختکنها و… بدین لحاظ در این مکانها از شیشه هایی که شفافیت آنها صددرصد نیست و فقط مقدار کمی نور از آن عبور می کند استفاده می نمایند مانند شیشه های مشجر که با نقشهای گوناگون به بازار عرضه می شود و اغلب این شیشه ها بوسیله نورد تهیه می گردد و نقش شیشه روی قطعات نورد حک شده است و خمیر شیشه حین عبور کردن از بین نورد ،مشجر می شود .ویا شیشه های تار مشجر که روی سطح شیشه مشجر که هنوز در حالت خمیری می باشد قبل از آنکه نورد بشود با فشار گرد سیلیس می پاشند .این گرد سیلیس را با اسید فلور مخلوط می نمایند تا بهتر سطح شیشه را کدر نماید و نور از آن کمتر عبور کند و یا به مواد خام شیشه ، اکسید قلع و یا فسفات کلسیم اضافه می کنند این مواد در هنگام پخت رنگ شیشه را شیری می کند.
در انتخاب شیشه باید عواملی مثل نور، سرما، گرما و صدا مورد توجه قرار گیرد.
خواص شیشه
۱- خواص آکوستیک (صوتی)
انتقال صدا در شیشه به جرم وسختی شیشه یعنی به ضخامت آن و به نوع اتصال آن به پنجره بستگی دارد. هرچه ضخامت شیشه بیشتر بوده واتصال آن به پنجره نرم و با استفاده از لاستیک باشد کمتر نوسان می کند و عمل عایق بودن را بهتر انجام می دهد. برای کنترل هرچه بیشتر صدا از شیشه های دو جداره، طلقی و شیشه های ضد صدا استفاده می شود. قدرت یک صدا را با شدت آن I و یا فشار آن P که به ترتیب با واحدهای وات بر متر مربع و پاسکال اندازه گیری می شوند مشخص می سازند. در عمل از سطح شدت و سطح فشار استفاده می شود که از روی یک مقیاس لگاریتمی که نقطه صفر آن آستانه شنوایی است تعیین شده و واحد آن دسیبل می باشد. گوش انسان به صداهایی که از ۱۶ تا ۲۰۰۰۰ هرتز است حساس می باشد. آکوستیک معماری فقط فاصله بین ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ هرتز را در نظر می گیرد. برای مکالمه عادی صدایی در حدود ۵۵ تا ۶۰ دسیبل کافی است. صداهای تا حدود ۸۰ دسیبل برای انسان قابل تحمل بوده و بیش از آن آزار دهنده خواهد بود. جهت آگاهی بیشتر، شدت صدا در اطراف منابع مخالف تولید صوت و حداکثر زمان مجاز تحمل این صداها ارائه شده است. چنانچه شدت صوت ۲ یا چندین منبع صوتی بدیگری اضافه شوند سطح شدت آنها با هم جمع نمی شوند مثلا دو منبع که هر یک ۴۰ دسیبل هستند مجموعا ۴۳ دسیبل صدا تولید می کنند (نه ۸۰ دسیبل)
– خودروهای سنگین ومبدلهای جوشکاری قوس ۹۰ دسیبل (۸ ساعت)
– ماشینهای مته کاری ۸۵ دسیبل (۲٫۵ ساعت)
– ماشینهای فرز چوب ۹۵ دسیبل (۴۵ دقیقه)
– ماشینهای اره گرد ۱۰۰ دسیبل (۱۵ دقیقه)
– چکش کاری ورقه ۱۱۵ دسیبل (۱٫۵ دقیقه)
– چکش پرچ کار ۱۳۰ دسیبل
– انواع هواپیما ۱۴۰ دسیبل
۲- خواص مکانیکی
– چگالی(جرم مخصوص): چگالی شیشه ۲٫۵ بوده و درنتیجه جرم هر متر مربع شیشه به ازاء هر میلیمتر ضخامت برابر ۲٫۵ کیلوگرم می باشد. یعنی هر متر مربع شیشه با ضخامت ۱۰ میلی متر ۲۵ کیلوگرم وزن دارد.
– سختی : سختی سطح شیشه برابر ۶٫۵ واحد یعنی تقریبا برابر سختی کوارتز می باشد. یعنی قابلیت خط تولید شدن سطح آن مثل کوارتز است.
۳- مشخصات اسپکتروفتومتری
هنگامیکه یک شعاع الکترومغناطیسی به یک شیشه برخورد می کند قسمتی از آن منعکس و قسمتی جذب و بقیه وارد اتاق می شود. نسبت هر یک از ۳ فلوی مذکور به فلوی تابشی بترتیب ضریب انعکاس، ضریب جذب و ضریب انتقال نامیده می شود. انواع مختلف شیشه وجود دارد که دارای ضرایب متفاوتی می باشند و با توجه به نیاز و مورد مصرف می توان ضرایب مورد نظر را انتخاب نموده و با استفاده از جداول مربوط شیشه مناسب را خریداری نمود.
۴- مشخصات انرژی
الف- انرژی تشعشعی طبیعی
مقدار انرژی که یک تشعشع آنرا حمل می کند تابعی از طول موج است و توزیع انرژی تشعشع خورشیدی هنگامیکه ارتفاع آن در آسمان ۲۰ درجه و هوا صاف است (برای سطحی عمود بر تشعشع ) بصورت زیر می باشد :
– برای ماورای بنفش۱ % – برای نور مرئی ۵۳ % – برای مادون قرمز ۴۶ %
ب – پدیده گلخانه ای
انرژی خورشیدی که بداخل یک اتاق وارد می شود بوسیله اشیاء و جدارهای داخلی آن جذب می گردد. این اشیاء وجداره ها گرم می شوند و به نوبه خود تشعشع حرارتی ساطع می کنند که در مادون قرمز دور قرار دارد . شیشه ها حتی اگر شفاف هم باشند نسبت به این طول موجها کدر هستند و در نتیجه انرژی خورشیدی که وارد اتاق می شود همانجا محبوس می گردد و باعث ازدیاد دمای درون اتاق می گردد. این پدیده را پدیده گلخانه ای می گویند.
انواع شیشه های تجاری مهم
از مهم ترین شیشه های تجاری می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱- شیشه سیلیسی (یا SiO2 آمورف)
۲- شیشه وایکور (Vycor)
۳- شیشه های دوتایی SiO2-R2O
۴- شیشه های دوتایی SiO2-RO
۵- شیشه های سیستم SiO2-Na2O-CaO
۶- شیشه بوروسیلیکاتی مقاوم در برابر حرارت
۷- شیشه کریستال
۸- شیشه فتوکرمیک
۹- شیشه اوپال
شیشه سرامیک
شیشه سرامیک ها (Glass ceramic) محصولاتی هستند که از طریق فرآیند معمول ساخت شیشه که عبارت است از ذوب مواد اولیه و شکل دادن آن (از طریق پرس، دمش، نورد، ریخته گری و غیره) ساخته می شوند. هر چند در سال های اخیر از روش های دیگر ساخت شیشه مانند سل – ژل یا رسوب از بخار نیز برای ساخت شیشه سرامیک ها استفاده شده است. اما این روش ها هنوز تجاری نشده اند. پس از تهیه قطعه شیشه ای به صورت دلخواه، در مرحله بعدی این قطعه تحت عملیات حرارتی مناسبی قرار می گیرد تا به صورت جزئی یا کامل تبلور یافته و به محصول به اصطلاح شیشه سرامیکی تبدیل شود. این قطعات معمولا در حالت نهایی دارای فاز های بلوری به مقدار ۵۰ تا ۱۰۰ درصد بوده و بقیه را فاز شیشه ای تشکیل می دهد. در مرحله عملیات حرارتی با کنترل شرایط جوانه زنی و رشد بلور ها از طریق رسوب دادن فاز های بلوری مطلوب، خواص دلخواه در قطعه ایجاد می شود. مقدار و نوع فاز های بلوری و ریزساختار (ابعاد و شکل ذرات بلوری، طرز آرایش آن ها، مقدار تخلخل و غیره) تعیین کننده ویژگی های نهایی قطعه خواهد بود. این روش نسبت به روش ساخت محصولات معمولی سرامیکی دارای مزایایی به شرح زیر است:
۱- فرآیند ساخت شیشه معمولا دارای امکان استفاده از اتوماسیون بیشتر، سرعت تولید بالاتر و ضایعات کمتر است. امکان برگشت ضایعات به خط تولید نیز در آن بیشتر از روش های دیگر بوده و در این روش کنترل ابعاد قطعات نیز (به علت ایجاد تغییر کمتر) بهتر صورت می گیرد.
۲- کنترل ریز ساختار و در نتیجه خواص در این فرآیند (در مرحله عملیات حرارتی) بهتر می تواند انجام گیرد و دست یابی به اندازه ذرات بسیار ریز یا حذف کامل تخلخل به سهولت امکان پذیر است.
۳- با کنترل ترکیب، نوع جوانه زا و عملیات حرارتی می توان مقدار و نوع فاز های به وجود آمده را با سهولت بیشتری کنترل کرد (به ویژه در مرحله کینتیکی رسوب فازها). در نتیجه امکان کنترل خواص نهایی بهتر فراهم می شود. با اینکه مدت نسبتا زیادی از کشف روش ساخت شیشه سرامیک ها از طریق تبلور شیشه توسط رئومور (Reaumur) در سال ۱۷۳۹ می گذرد، اما استفاده از فرآیند شیشه سرامیک به عنوان روشی صنعتی و تجارتی برای ساخت محصولات قابل عرضه به بازار تقریبا از ۵۰ سال پیش معمول شده است.
کارخانه شیشه کورنینگ آمریکا نخستین بار محصولات شیشه سرامیک شوک پذیر را به صورت ظروفی که می توانست مستقیما روی شعله قرار گیرد به بازار عرضه نمود. از آن زمان تا کنون صنعت شیشه سرامیک همگام با شناخت بهتر، ژرف تر و دقیق تر از پدیده های جدایش فازی در شیشه و جزئیات فرآیند های جوانه زنی و رشد و بررسی ریزساختارهای این مواد گسترش بسیار زیادی یافته است. امروزه شیشه سرامیک ها کاربردهای بسیار متنوع و فراوانی یافته اند که محصولاتی مانند ظروف شوک پذیر آشپزخانه، کاشی ها و سنگ های ساختمانی، مقره های برقی، لوله ها و پوشش های مقاوم در برابر خوردگی، قطعات الکترونیکی – اپتیکی، صنایع هوا – فضا، دماغه موشک ها (Radoms)، آینه تلسکوپ ها، بایو سرامیک ها با کاربردهای پزشکی و بسیاری از فرآورده های دیگر را در بر می گیرد.
برای تولید شیشه سرامیک ها باید ابتدا مواد اولیه تهیه شده عملیات ذوب و شکل دهی انجام شود و سپس در طی عملیات حرارتی محصول نهایی بدست آید. در این مطلب به بررسی مواد اولیه، عملیات ذوب و شکل دهی پرداخته می شود و عملیات حرارتی شیشه سرامیک ها به صورت جداگانه بررسی خواهد.
مواد اولیه شیشه سرامیک
برای ساخت شیشه سرامیک ها معمولا از همان مواد اولیه ساخت شیشه استفاده می شود. خلوص مواد اولیه بستگی به نوع محصول دارد. در مورد قطعات دقیق با کاربرد های حساس الکترونیکی یا اپتیکی، مواد بسیار خالص به کار می رود در صورتی که برای محصولات معمولی تر (مانند مصالح ساختمانی) می توان از مواد با خلوص پایین تر استفاده نمود. علاوه بر مواد اولیه معمول در صنعت شیشه، از مواد اولیه طبیعی نیز استفاده می شود. مثلا برای وارد کردن Li2O به ترکیب شیشه می توان از پتالایت یا اسپیدومن طبیعی استفاده نمود که اقتصادی تر است. در مورد برخی محصولات و به ویژه محصولاتی با کاربرد های ساختمانی از مواد زائد صنعتی مانند سرباره های متالورژیکی یا مواد طبیعی ارزان قیمت مانند بازالت، توف یا گرانیت استفاده می شود.
برای تهیه بچ (Batch) یا مخلوط مواد اولیه از همان اصول تهیه، دانه بندی و مخلوط کردن مواد اولیه شیشه استفاده می شود. ناهمگنی هایی که باعث افت خواص می شوند در داخل ماده تبلور یافته، نمود بیشتری دارد بنابراین لازم است که حین آماده سازی بچ به همگن بودن مخلوط توجه زیادی معطوف کرد. مخلوط مواد اولیه شیشه سرامیک ها غالبا دارای اجزای فرعی است که به مقدار اندکی به آن افزوده می شود. این اجزا باید با دقت بسیار توزین شوند. این موضوع به ویژه باید در مورد جوانه زا ها و اجزاء فرعی که ممکن است اثرات نامطلوبی بر خواص بگذارند (مثلا باعث اعوجاج و تغییر شکل در حین تبلور شوند) رعایت شود. به منظور توزیع یکنواخت این اجزاء فرعی در کل مخلوط اولیه می توان ابتدا این مواد را با یکی از مواد اولیه بچ مخلوط کرده آنگاه آن را به کل مواد اضافه نمود. به هنگام استفاده از مواد طبیعی یا ضایعاتی ممکن است به علت عدم یکنواختی ترکیب مشکلاتی بروز کند که در این مورد باید تدابیری اندیشید. به منظور انجام عمل تصفیه (حباب زدایی) می توان از تصفیه کننده های معمولی مانند اکسید آرسنیک As 2 O3 و اکسید آنتیموان Sb 2 O3 ، سولفات ها، فلوئورید ها و غیره بسته به نوع شیشه استفاده نمود.
ذوب شیشه سرامیک
برای ذوب مواد اولیه شیشه سرامیک ها می توان از انواع کوره های معمولی در صنعت شیشه استفاده نمود . مثلا کوره پاتیلی، تانک روزانه (Day Tank) یا کوره های ذوب پیوسته. سرعت واکنش های ذوب و دمای انتخابی بستگی به ترکیب شیشه، ساختار کوره و سیستم حرارت دهی آن دارد. در مورد سیستم های شیشه سرامیکی معمول مقدار Al2O3 و SiO2 و نسبت آن ها از نظر دمای ذوب اهمیت زیادی دارد. اگر مجموع این دو اکسید زیاد باشد دمای ذوب افزایش می یابد. به طور مثال اگر در شیشه سرامیک های سیستم SiO2-Al2O3-CaO-MgO-Na2O مجموع Al2O3 و SiO2 در ترکیب بین ۶۲ تا ۷۴ درصد وزنی باشد، معمولا دمای ذوب در حدود ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد خواهد بود. دمای ذوب شیشه سرامیک های سیستم SiO2-Al2O3-Li2O عمدتا بستگی به مقدار Li2O دارد. اگر مقدار این اکسید در حد معمول (۳ الی ۴ درصد وزنی) باشد، دمای ذوب حدود ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد خواهد بود. سایر اجزای ترکیب، اکسیدهایی نظیر MgO، ZnO، CaO، B2O3، P2O5 و غیره هستند. اگر مجموع دو اکسید Al2O3 و SiO2 بیشتر از ۸۵ درصد وزنی باشد، آنگاه باید دمای ذوب حدود ۱۶۵۰ درجه سانتی گراد یا بالاتر باشد. حباب زدایی این شیشه ها نیز به علت گرانروی بالا مشکل خواهد بود.
شکل دادن شیشه سرامیک
به هنگام تولید مواد شیشه سرامیکی تمام شیوه های شکل دادن معمول در صنعت شیشه مانند ریخته گری، پرس کردن، دمیدن، کشیدن، نورد کردن و غیره می تواند مورد استفاده قرار گیرد. روش های نسبتا ساده مانند ریخته گری در قالب برای شکل دادن قطعات بزرگ مانند آینه های تلسکوپ یا اشکال اولیه (شمش) برای ساخت شیشه سرامیک های ماشین کاری شونده به کار می رود. ریخته گری گریز از مرکز به صورتی موفقیت آمیز برای شکل دادن قطعات مخروطی شکل مانند دماغه موشک ها به کار گرفته شده است. کشیدن از حالت مذاب برای شکل دادن لوله ها به کار رفته است. شیشه سرامیک های تخت معمولا با روش نورد شکل داده می شوند. پرس کردن یا دمیدن به صورت دستی یا خودکار به منظور تولید قطعاتی با کاربردهای صنعتی یا خانگی (عمدتا ظروف) به کار می رود. هر چند مواد شیشه سرامیکی دارای ترکیبات بسیار متنوعی هستند، هر روش شکل دادنی، بدون توجه به ترکیب شیشه، نیاز به گرانروی خاص و در نتیجه محدوده دمایی (کارپذیری) خاصی دارد. دمای کارپذیری (محدوده دمایی مناسب برای شکل دادن شیشه) باید بالاتر از دمای لیکوئیدوس شیشه باشد (۸۰ الی ۱۲۰ درجه سانتی گراد بالاتر از دمای لیکوئیدوس مناسب ترین دما است). این به خاطر جلوگیری از تبلور ناخواسته در حین شکل دادن شیشه است که باعث خرابی محصول می گردد. حین تولد شیشه سرامیک ها این موضوع نسبت به صنعت شیشه اهمیت بیشتری دارد، زیرا در این نوع محصولات سرعت تبلور به علت بالاتر بودن سرعت رشد بلورها بسیار بیشتر از شیشه های معمولی است (گاه تا ده ها هزار بار بالاتر) در نتیجه برخی روش های شکل دادن نمی تواند برای شیشه های معین مورد استفاده قرار گیرد.
اصل مهم دیگری که باید در حین شکل دادن شیشه ها مورد توجه قرار گیرد این موضوع است که اگر شیشه قبلا به زیر دمای بحرانی جوانه زنی سرد شده باشد (یعنی به زیر دمایی که امکان انجام جوانه زنی حجمی با سرعتی قابل توجه وجود دارد) پس از آن هیچگاه نباید مجددا به محدوده ای که در آن امکان رشد بلورها وجود دارد گرم شود. سرد کردن شیشه به زیر دمای بحرانی جوانه زنی ممکن است منجر به تشکیل تعدادی جوانه شود که گرمایش بعدی باعث رشد آن ها و مقداری تبلور گردیده و ترک خوردن و شکست نمونه ها (در اثر تنش های داخلی) را به دنبال داشته باشد. البته تشکیل بلور در حین حرارت دادن مجدد بستگی به سرعت رشد بلور ها در بالای دمای بحرانی جوانه زنی دارد. اگر در بخش های مختلف قطعه ای تاریخچه های حرارتی متفاوتی وجود داشته باشد، این امر ممکن است باعث تبلور غیر یکنواخت در بخش های مختلف قطعه شده و اثری منفی بر خواص آن بگذارد. این شرایط نامطلوب ممکن است حین شکل دادن دستی یا پرس کردن شیشه، هنگامی که لایه ای از شیشه گرمتر بر شیشه ای که قبلا سرد شده، پیچیده یا فشرده می شود، رخ دهد. هنگام تماس بین شیشه گرم و قالب فلزی، سطح شیشه سریعا سرد می شود در حالیکه ناحیه مرکزی آن هنوز گرم است. از سوی دیگر هنگام خروج شیشه از قالب، لایه های داخلی آن، بخش های سطحی قطعه را گرم می کنند. توزیع دما در دیواره محصول پرس شده بستگی به زمان دارد و می توان آن را طبق دستورالعملCoenen تخمین زد. مطابق این دستورالعمل می توان دمای بهینه قالب را به هنگام پرس با توجه به دمای قطعه شیشه ای و ضخامت آن پیدا کرد. در صورتی که این دما به درستی انتخاب نشود ممکن است اشکالاتی مانند ترک خوردن سطحی یا تبلور داخلی در حین شکل دادن قطعه به وجود آید.

منابع
۱-کتاب شیشه-ساختار-خواص-کاربرد نوشته ی واهاک ماقوسیان
۲-سایت ویکی پدیا
۳-سایت سه درجه

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:50 توسط مهندس ایمان رستگار |

نویسنده: حبیب الله علیخانی
منبع اختصاصی: راسخون

سوخت ها، جاذب ها و ماتریس های(زمینه های) خنثی

مقدمه

سوخت عموما جزء اصلی یک نیروگاه برق هسته ای است. در حقیقت این کار با استفاده از شکافت اورانیوم یا پلوتونیوم انجام می شود که در آن امکان آزاد سازی انرژی قابل بازیافت وجود دارد. این کار با استفاده از یکی از روش های استاندارد زیر انجام می شود:

بدون سوخت هیچ شکافتی صورت نمی گیرد و بنابراین هیچ انرژی هسته ای نیز تولید نمی شود. این مسئله منجر به پدید آمدن دو نتیجه می شود:
1) سوخت در طی این فرایند متحمل یک تغییر می شود زیرا اتم های با قابلیت شرکت در شکافت هسته ای ساختار مجددی به خود می گیرند و محصولات حاصل از شکافت(

) تولید می شوند و همچنین پلوتونیوم( و سایر عناصر آکتنیدی) در طی فرایند حاصل می شوند. بنابراین در انتهای عمر آن، سوخت بیش از 10% اتم های خارجی دارد که بیش از نیمی از عناصر مندلیف در این مخلوط وجود دارد( شکل 1).

2) سوخت در معرض تابش شدید قرار می گیرد. بیشتر انرژی(

) آزاد شده در طی شکافت به صورت انرژی کینتیکی به محصولات شکافت داده می شود که باعث پدید آمدن خسارت های زیادی در محدوده ی حرکت آنها می شود( از 6 تا 10 میکرون). در طی عمر سوخت، ما می توانیم این خسارت های تابشی را در چند ده هزار جابجایی بر اتم( dpa) ارزیابی کنیم.
برعکس سایر عناصر یک رآکتور هسته ای، سوخت تحت تابش مصرف می شود: بنابراین به نحوی ساخته می شود که بتوان آن را به طور منظم جایگزین نمود. این کار به روشی جزئی انجام می شود( یک سوم یا یک چهارم هسته) که بارگذاری سالانه ی سوخت تازه دارای بازخوردهای مهمی است. این کار همچنین به نحوی انجام می شود که اختلال کلی در کار نیروگاه هسته ای ایجاد نشود. سوخت جدید به نحوی تخصیص داده می شود که کارایی را بهبود دهد و یا ما را قادر سازد تا نیازهای جدید را برطرف کنیم.

المان سوخت

المان سوخت ساده ترین بخش سوخت است. این بخش شامل توده ی از اکسید اورانیوم(

یا MOX) است که به صورت قرص های سرامیکی تهیه شده و در داخل لوله ای از جنس آلیاژهای زیرکونیوم قرار داده می شود. دو انتهای لوله جوش کاری می شود و محفظه ی لوله ای دارای قرص های اکسیدی با گاز هلیوم پر می شود تا تبادل حرارتی در داخل لوله بهبود یابد. این المان ها طولی برابر با 4 الی 5 متر دارند و در واحدهای استفاده( handling units) تجمع پیدا می کنند. واحدهای استفاده، محل هایی است المان های تجمع پیدا می کنند( شکل 2).

برای رآکتور تحت فشار آب استاندارد( PWR)، این تجمع شامل 264 میله( با ابعاد 17 در 17 با 24 لوله ی راهنما برای کنترل میله های دارای مواد جاذب و یکی در مرکز برای قرار گیرد آشکارسازهای هسته ای) است. یک PWR دارای 157 تا 193 تا از این چنین تجمع هایی است. این تجمع ها به طور منظم و در زمانی که سوخت مصرف شده است، نوسازی می شوند( در هر بار تعویض یک سوم یا یک چهارم جایگزین می شود).

ساخت سوخت( یا MOX)

اگرچه سوخت بوسیله ی پوشش سوختی از مواد سرد کننده جدا می شود، ولی با این وجود، سوخت باید با ماده ی خنک کننده سازگارپذیر باشد. این اولین شرط برای انتخاب ماده ی مناسب است. مواد سوختی( ماده ی سوختی عموما به صورت اکسید اورانیوم ( ) و یا مخلوطی متشکل از است که به آن MOX می گویند. این سوخت در فشار آب و حتی در دماهای بالا نیز پایدار است.

تهیه ی

استخراج و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم

پس از استخراج سنگ ها و کانی های اورانیوم دار از معدن، این مواد به صورت شیمیایی تحت واکنش قرار داده می شوند و بدین وسیله ماده ای حاصل می شود که دارای غلظتی متوسط است. این ماده ی فقیر از اورانیوم، کیک زرد نامیده می شود. کیک زرد سپس به اکسید

( ترکیب استاندارد اورانیوم در بازار جهانی) تبدیل می شود. اورانیوم طبیعی از دو ایزوتوپ اصلی تشکیل شده است( 0.71 % اورانیوم طبیعی را

و بقیه ی آن

است(

سوختی است که باید غنی سازی گردد). این ضروری است که ایزوتوپ 235 را غنی سازی کرده تا بتوان شکافت هسته ای را در رآکتور انجام داد. این کار در فرانسه بوسیله ی نفوذ گازی انجام می شود( با واکنش های متوالی با اسید فلئوریک و سپس با فلورین، اورانیوم هگزافلئورید(

) تولید می شود.

ترکیبی است که در غنی سازی به حالت گازی مورد استفاده قرار می گیرد. در طی عبور مولکول های گاز

از میان غشاهای متخلخل، مولکول های با وزن سبک تر که از ایزوتوپ 235 تشکیل شده اند، سریع تر حرکت می کنند. بنابرانی در انتهای غشاء نفوذی، ما ماده ای داریم که درصد هگزافلئورید اورانیوم متشکل از ایزوتوپ با وزن پایین تر در آن بیشتر است. این فرایند زمان زیادی را نیاز دارد تا بوسیله ی آن میزان مناسبی از غنی سازی انجام شود. برای رآکتورهای صنعتی که با این روش کار می کنند، ماکزیمم غنی سازی برای رآکتورهای آبی 4.5 % و برای رآکتورهای نوترون سریع 15-30 % است. پس از فاز غنی سازی، گاز

با استفاده از هیدرولیزابتدایی با آب، و کاهش با هیدروژن در دمای 850 درجه ی سانتیگراد، به پودر

تبدیل می شود. این رویه باعث می شود تا پودری نرم، با خلوص بالا و با مساحت سطح ویژه ی بالا( حدود چند متر بر گرم) حاصل گردد و بنابراین برای فرایند زینترینگ بسیار مناسب است.
این مفید است که بدانیم تحقیقات دیگری در زمینه ی تکنیک های مختلف مورد استفاده در این بخش انجام شده است زیرا هزینه ی غنی سازی با این روش نسبت به قیمت سوخت زیاد است. بنابراین غنی سازی ایزوتوپ با کمک لیزر انجام می شود. در این روش یونیزاسیون اتم های ماده ی دارای قابلیت شکافت هسته ای، در بخار اورانیوم انجام می شود. این فرایند به فرایند جداسازی ایزوتوپ اورانیوم با استفاده از لیزر بخار( AVLIS) معروف است. اگر چه تلاش های بسیاری در زمینه ی غنی سازی با این روش انجام شده است، اما مشکلات تکنیکی در زمینه ی توسعه ی صنعتی این روش هنوز هم وجود دارد. این مشکلات عمدتا از مواد بوجود می آیند. در واقع رفتار گرمایی و میانکنش بین اورانیوم مایع و فلزات دیرگداز از جمله مشکلات کار است.

تهیه ی قرص های

پودر

ابتدائا بوسیله ی پرس سرد شکل دهی می شود( در فشار حدود 400MPa) تا یک جسم اکسیدی با دانسیته ی حدود 6 گرم بر سانتیمتر مکعب حاصل شود. قرص های بدست آمده، سپس در هیدروژن خشک، زینتر می شوند( در داخل کوره های مداوم با دو نقطه ی حرارتی( یکی 700 درجه ی سانتیگراد برای پیش گرم کردن و دیگری 1700 درجه ی سانتیگراد برای زینترینگ)). پس از فرایند زینترینگ دانسیته به 95 % دانسیته ی تئوری می رسد( یعنی 10.96 گرم بر سانتیمتر). تخلخل باقی مانده به دلیل زینترینگ ناقص نیست. در واقع این تخلخل ها به منظور متعادل کردن تنش هایی است که به دلیل تشکیل عیوب و آزاد شدن گاز در حین انتشار، بوجود می آیند. این مسئله به دلیل بوجود آمدن دانه های پلیمری در خمیر سرامیکی خام بوجود می آید. پس از زینترینگ، اندازه ی دانه ی عموما بین 7 تا 10 میکرون است( شکل 3).

ضوابط طراحی المان های سوخت موجب می شود تا هندسه ی معینی برای قرص ها نیاز باشد، مخصوصا قطر آنها( این قطر باید

باشد). هندسه ی این قرص ها رفتار گرمایی آنها را در طی انتشار نشان می دهد. دو سطح سیلندر باید اندکی خالی باشد به نحوی که انبساط حجمی ستون سوخت را خنثی کند. با در نظر گرفتن تراکم غیر هموژن در طی زینترینگ، فرایند سایش برای بدست آوردن قطر مناسب برای قرص ها ضروری است. این فرایند سایش به سادگی حاصل نمی شود و نیازمند استفاده از گل سایش و اعمال فرایند سایش در چندین سیکل است. این مرحله از ساخت فرایند تولید MOX را مختل نموده است. پیشرفت های زیادی در زمینه ی یادگیری مکانیزم زینترینگ و سایش این مواد، مورد نیاز است. با مطالعه ی این موارد می توان قطعاتی با دقت ابعادی بالاتر تولید نمود و از این طریق صرفه جویی اقتصادی انجام داد.

مشکلات خاص در زمینه ی سوخت MOX

پلوتونیوم تابنده ی پرتوی است. از این رو فرایند ساخت سوخت بر پایه ی پلوتونیوم باید به طور کامل در داخل بخش های محافظتی( glove boxes) انجام شود. برای کاهش عملیات های مخلوط کردن و آسیاب کاری پودر اکسیدهای

و

، فرایندی به نام MIMAS در دو مرحله توسعه داده شده است. در این فرایند ابتدا یک مخلوط اولیه بدست می آید که دارای مقادیر کمی از اکسید

است( حدود 30%). این مخلوط سپس به صورت سنگ دانه هایی با قطر متوسط 30 میکرون( که در آن درصد سنگ دانه های دارای قطر 100 میکرون بیشتر است)، به داخل زمینه ای از

اضافه می شود( شکل 4).

با این کار یک گستره ی تغییراستحکام میان 2 تا 8 % استحکام پلوتونیوم را می توان بدست آورد. اثر قابل توجه این حالت آماده سازی در محل نفوذ در این آمیزه است که بنابراین بر روی ریزساختار نهایی اثر می گذارد و منجر می شود تا سرعت احتراق بسیار بالایی( حدود 3 برابر سرعت متوسط قرص ها) حاصل شود. ما در مورد این مسئله در بخش های بعدی بیشتر صحبت می کنیم.

هم جوشی شیشه و پیوند سفره های نیازمندان
خبرگزاری شبستان: مدیر موسسه خیریه نازنین زهرا با اشاره وجود ظرفیت اشتغال کارگاه هم جوشی در موسسه خیریه، گفت: برای حمایت بهتر از محرومان نیازبه مشارکت خیران و مسئولان است.

خبرگزاری شبستان_ خرم آباد؛

اشک چشمانش را پاک می کند، هوا واقعا سرد است، دفتر موسسه هم سرد، دو سرما را در دل آن می توان یافت، سرمایی که ناشی از هوای بارانی روز سرد زمستانی و سرمایی که گویا از دل ایتام و زنان زجر کشیده سرپرست خانوار برخواسته و بر در و دیوار محیط نقش بسته است.

محیط موسسه بسیار کوچک است، اما در این مکان کوچک وجود کوره هم جوشی شیشه و بخشی از کارهای دستی موسسان و زنان سرپرست خانوار چون سفال و شیشه چشم را نوازش می دهد، به کار بردن القاب باری تعالی روی سفال، ظروف چینی و شیشه و ایجاد تابلوهای مختلف موجود در موسسه زیبایی خاصی دارد.

مژگان پیوند، مدیرموسسه نازین زهرا خرم آباد، از اوایل مرداد ماه امسال این موسسه را راه اندازی کرده و امروز بسیار دغدغه فرزندان یتیم و فقرا دارد.

وی افزود: حمایت از زنان سرپرست خانوار و ایتام، تبین وضعیت اجتماعی و اقتصادی آنان، کمک به معیشت آنان در مزینه های چون ازدواج، درمان، مسکن، اشتغال وآموزش و همچنین رفع مسائل ضروری جلب نظر و مشارکت خیرین در جهت کمک به ایتام و نیازمندان از جمله مهم ترین اهداف موسسه نازن زهرا است.

وی ادامه داد: ترویج برنامه های قرآنی، فرهنگی با شناسایی افراد مستعد و پرکردن اوقات فراغت آنان و همچنین شناسایی و حمایت از خانواده های بد سرپرست که تحت پوشش هیچ ارگانی نیبستند و ایجاد اشتغال برای آنان و حرکت در مسیر توانمند سازی انان با جلب مشارکت خیرین از دیگر اهداف و رویکردهای این موسسه است.

پیوند، دستانش را در هم گره کرده و با اشک و حسرت در مورد وضعیت افرادی که به موسسه برای دریافت کمک مراجعه می کنند حرف می زند، از اینکه در شب یلدا تعداد زیادی از زنان سرپرست خانوار و افراد مستمند به وی مراجعه می کنند و موسسه توان زیادی برای پاسخ گویی به نیاز نیازمندان ندارد.

پیوند بیان کرد: با توجه به اینکه موسسه تازه تاسیس است و تاکنون موفق به جلب حمایت و مشارک خیران نشده است، برای اهدای سبد کالای شب یلدا از خانواده ممدخواستم.

وی با نام آورن از سبد کالای شب یلدا از چشمان کودکانی که همراه مادر برای دریافت کمک به موسسه مراجعه می کنند یاد کرد و با اشک دیده، ادامه داد: تحمل نگاه های کودکان نا امیدی که با لباس های کهنه دست مادر راگرفته و در موسسه حاضر می شوند بسیار سخت است و دلم را به درد می آورد.

پیوند، با بیان اینکه برای کمک به خانواده های نیازمند و کودکان آنان تمام تلاشم را خواهم کرد، ادامه داد: تاکنون تنها با تکیه بر مددالهی و سرمایه شخصی در این مسیر حرکت کرده ام.

وی با لبخندی عنوان می کند در خانواده شلوغ شامل هشت خواهر و یک برادر پرورش یافته و هم اکنون علاوه بر وی سه خواهر دیگر نیز دستی در کار خیردارند و در موسسه های خیریه به نیازمندان کمک می کنند.

پیوند، با اشاره به اینکه موسسه نازنین زهرا در 24 مرداد ماه امسال به شماره 736 به ثبت رسیده و فعالیت خود را آغاز کرده است، افزود: تاکنون حدود 70 زن سرپرست خانواره برای دریافت حمایت در این موسسه ثبت نام کرده اند.

وی که خود علاوه بر کسب تحصیلاتی دانشگاهی در رشته علوم ترببیتی، در رشته هم جوشی شیشه نیز دستی بر هنر دارد و مجوز راه اندازی کارگاه کسب کرده است، افزود: رونق کارگاه هم جوشی شیشه با توجه به اینکه کوره همجوشی شیشه موسسه نازنین زهرا تنها کوره موجود در شهر است می تواند بستر ی برای تقویت موسسه خیریه باشد.

پیوند، که از نبود مکان مناسب می نالد، افزود: در صورت حمایت مسئولان و خیران و در اختیار قرار گرفتن مکانی برای مدتی چند ساله هم که باشد، می توان فعالیت های صنایع دستی را در این کارگاه رونق داد و زمینه اشتغال خانواده های نیازمند و زنان سرپرست خانوار را فراهم کرد.

وی که به ادارات و نهاد های مختلف برای دریافت کمک و رونق موسسه خیریه سر زده و نا امید برگشته است، ابراز کرد: با توجه به وجود نیروی کار و توان ارائه آموزش موجود در موسسه در صورت حمایت مسئولان می توان بستر اشتغال و توانمند سازی قشری از نیازمند جامعه را فراهم کرد.

پیوند در ادامه با اشاره به شرایط سخت ارائه تسهیلات بانکی، افزود: در صورت حمایت مسئولان و ارائه تسهیلات با شرایط مساعد، گام مهمی در جهت رونق کارگاه توانمند سازی و موسسه خیریه برداشته خواهد شد.

وی با بیان اینکه در صورت وجود مکان مناسب، امکان توسعه فعالیت های صنایع دستی در کارگاه وجود دارد، افزود: با درآمد ناشی از توسعه صنایع دستی و هنری، بستر رونق موسسه و تقویت خدمات آن به محرومان فراهم می شود.

پیوند، با بیان اینکه محصولات تولیدی در کارگاه نازنین زهرا درنمایشگاه های عمومی به فروش می رسند، افزود: جهت دایر شدن نمایشگاه همکاری مسئولان بسیار موثر است.

وی با بیان اینکه درآمد ناشی از فروش محصولات صرف امور ایتام و زنان سرپرست خانوار می شود، ابراز امیدواری کرد: در ایام عید نوروز و قبل از آن بستر برپایی نمایشگاه محصولات کارگاه فراهم شود.

پیوند که به هر دری می زند تا بتواند بر سرمایه موسسه و افزایش توان دستگیری از نیازمندن بیافزاید، بیان کرد: حتی اگر زمین کشاورزی و یا باغی برای چند سال اجاره یا خیریه در اختیار موسسه قرار گیرد با توان موجود در موسسه می توان درآن زمین بذر کاشت و درآمد زایی کرد.

تهیه زیوالات با ورشو از جمله کارهای تولیدی کارگاه نازنین زهرا خرم آباد است که در کنار دیگر محصولاتی همچون وسایل زینتی، کار روی شیشه و سفال بسیار جالب توجه است.

بسته بندی مواد غذایی چون ادویه، سبزی، لبنیات، ترشی و .... از دیگر فعالیت های موسسه خیریه نازنین زهرا است.

رونق فعالیت های چون صنایع دستی، کارگاه های تولیدی بویژه با بستر ایجاد اشتغال برای قشر محروم جامعه، حرکت در مسیر اقتصاد مقاومتی مورد تاکید رهبر معظم انقلاب است.

در این کارگاه ها، زمینه اشتغال و خودکفایی قشر نیازمند جامعه فراهم شده و بخشی از آسیب ها و مشکلات اجتماعی و فرهنگی در بستر این توانمتد سازی مرتفع می شود.

هرگاه دلی برای محرومان جامعه می تپد و اشکی در چشم حلقه می بندد و دستی ازسوی خالق مامور رسیدگی به وضعیت محرومان می شود و همگام با برنامه های دولتی برای رفع محرومیت تلاش می کند، چه تعبیری می تواند داشته باشد جزء نظر لطف الهی و ماموریتی انسانی.

شاید بتوان از اماکن وقفی که با نیت عام واقفعان وقف شده اند، مکانی برای توسعه فعالیت های کارگاه های عام المنفعه ای چون کارگاه نازنین زهرا فراهم کرد و این مکان ها را حداقل برای چند سال در اختیار این گونه موسسات قرار داد.

مشارکت خیرانی که دست خیرشان در حوزه های چون مدرسه سازی، ساخت مراکز درمانی و همچنین حمایت از موسسه های پر آوازه همواره درخشیده است، می تواند در حمایت از فعالیت های اشتغالزایی موسسه های چون موسسه نازنین زهرا، توسعه کارگاه های تولیدی و درآمد زایی برای قشر محروم جامعه بیشتر بدرخشد.

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:41 توسط مهندس ایمان رستگار |

کارشناسان ارشد خلاقیت

بهاره فتح‌آبادی - از آن دست افرادی نیستند که پس از فارغ‌التحصیلی از دانشگاه در خانه بمانند تا کار در خانه‌شان را بزند، بلکه از همان دوره دانشجویی به فکر راه‌اندازی کسب و کار و درآمد بودند و با تلاش فراوان در رشته هنری به نام «همجوشی شیشه» که به تازگی در بازار تزیینات و دکوراسیون منزل سری بین سرها در آورده، تجربه کسب کرده‌اند. آنها همچنین در کنار این کار به آموزش این هنر پرداخته و تاکنون ۲۰ هنرجو را در شهرهای مختلف راهی بازار کار و سرمایه کرده‌اند. این دانشجویان یک ماه است در فضایی که از سوی مرکز خدمات اجتماعی شهرداری منطقه در بوستان مجیدیه در اختیارشان قرار گرفته آثار شیشه‌ای صد در صد ایرانی خود را تولید و عرضه می‌کنند. جوانانی که معتقدند همجوشی شیشه، بازار کار خوبی دارد و افراد مختلفی می‌توانند با گسترش آن گام‌های خوبی در اشتغالزایی بردارند.

همجوشی شیشه یعنی چه؟
«محمد قلی‌پور» فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد رشته مکانیک از همان دوره دانشجویی به کار طراحی صنعتی مشغول بوده و ۳سالی است در زمینه هنر همجوشی شیشه فعالیت می‌کند. او درباره این هنر می‌گوید: «ما شکل‌های موردنظرمان را روی شیشه با الماس برش می‌زنیم و پس از رنگ‌آمیزی، کارها را در کوره‌ای قرار می‌دهیم. دمای شیشه‌ها در این کوره به حدود 800 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در آن دما شیشه‌ها نرم شده و به خورد هم می‌روند و پس از سردشدن شکل‌های زیبایی ایجاد می‌شود که با نام «همجوشی شیشه» شناخته می‌شود. شاید خیلی‌ها این هنر را با «ویترای» اشتباه بگیرند اما ویترای نقاشی روی شیشه است و با این کار کلی تفاوت دارد. این هنر ریشه دیرینه در کشورمان دارد و پیشینه آن به سالیان دور بر می‌گردد. اما عمر این مدل کار شیشه در ایران به ۲دهه می‌رسد و چون هم در تزیینات داخلی ساختمان و هم در ساخت انواع ظروف و زیور‌آلات به کار می‌رود، بازار بسیار خوبی در انتظار این کار است.»

شروع کار با ۱۰ میلیون تومان
شاید نحوه یادگیری این هنر و ورود به آن برایتان جالب باشد. قلی‌پور در این‌باره می‌گوید: «افرادی که دوست دارند وارد این کار شوند، می‌توانند در کلاس‌های آموزشی این هنر شرکت کنند. این کلاس‌ها در 8 جلسه 2 و نیم ساعت برگزار و تمام مراحل کار از برش و رنگ‌آمیزی گرفته تا پخت کارها در کوره آموزش داده می‌شود. علاقه‌مندان با پرداخت جلسه‌ای 50 هزارتومان می‌توانند تمام این نکات را بیاموزند. پس از آن با 10 میلیون سرمایه می‌توانند این کار را راه‌اندازی کنند. این کار فضای چندانی نمی‌خواهد. کوره‌های این کار در۲اندازه 50 در 70 و یک در2‌متر هستند. اگر فردی، فضای کمی دارد می‌تواند کوره اندازه کوچک‌تر را انتخاب و حتی در خانه خودش کار کند. این کار سر و صدای چندان و خطری هم ندارد. چون کوره‌ها با آجرنسوز عایق‌بندی می‌شوند و حرارت چندانی خارج نمی‌شود.» شاید در وهله نخست فکر کنید این کار مناسب مردان است اما بانوان هم می‌توانند از این راه درآمد کسب کنند.

^{_{محمد قلی‌پور
تولد: 1369
محله: مجیدیه
ویژگی: کارآفرین «همجوشی» ظروف شیشه‌
تحصیلات: کارشناسی ارشد مکانیک}}
کالای صد در صد ایرانی
اکنون از همجوشی شیشه در دکوراسیون داخلی خانه‌ها، سقف سرویس‌های بهداشتی، آشپزخانه و ستون‌ها استفاده می‌شود و درآمد خوبی دارد. قلی‌پور که همراه دوستانش در کارش از ماده اولیه صددرصد ایرانی استفاده می‌کند، می‌گوید: «شیشه‌های ایرانی را از بازار تهران تهیه و در این کار استفاده می‌کنم. حتی استفاده از طرح‌های ایرانی برایمان مهم است. طرح‌ها را بیشتر اوقات با خلاقیت خودمان ایجاد می‌کنیم و گاهی هم از نمونه‌های موجود الگو گرفته و با تغییراتی در آن آثاری زیبا تولید می‌کنیم.» قلی‌پور نقش خلاقیت در این هنر را بسیار پر رنگ می‌داند و به نظرش این کار لذت زیادی دارد و حس زیبایی‌شناسی آدم‌ها را قوی می‌کند و آرامش‌بخش است. او می‌گوید: «این کار هم سختی‌هایی دارد. گاهی پیش می‌آید با زحمت فراوان شیشه‌ها را برش می‌زنیم و در کوره می‌گذاریم. اما به علت‌هایی مثلاً مرغوب نبودن جنس شیشه، کار در کوره می‌شکند. ما این مسائل را پذیرفته‌ایم و با آن کنار آمده‌ایم و عاشق کارمان هستیم.»

کوره‌ها را خودم می‌ساختم

«حسین اسماعیلی» متولد سال 1360 و یکی از اعضای این گروه و از فارغ‌التحصیلان خوش فکر مقطع کارشناسی ارشد رشته صنایع‌دستی است و از دوره دانشجویی با این هنر آشنا شده و سعی می‌کند با مطالعه و تحقیق و به کار‌گیری تجربه‌های استادانش و امکانات کارگاهی دانشگاه، فوت و فن کار را به خوبی یاد بگیرد. اسماعیلی پس از فارغ‌التحصیلی با دانش و تجربه‌های به دست آورده، کارگاه دایرکرده است. او حتی کوره‌های این کار را هم خودش می‌سازد. اسماعیلی درباره راه‌اندازی کوره می‌گوید: «اگر کسی بخواهد کارهای خوبی با شیشه انجام دهد باید با دستگاه‌های آن به خوبی آشنا باشد. من هم سعی کردم اطلاعات علمی درباره نحوه ساخت کوره و نوع حرارت‌ها را کسب کنم. کار با شیشه حساس و پیچیده است. دوره حرارتی ویژه‌ای نیاز دارد، باید آرام گرم شود و به دمای مورد نظر برسد و آرام خنک شود تا مقاوم باشد. در این صورت کارهای باکیفیت، زیبا و مشتری پسند تولید می‌شود. همه این ریزه‌کاری‌ها با علم و تجربه به دست می‌آید.»

جنس‌هایی که داغ داغ فروختیم

«رضا حمیدی» متولد 1369 و یکی از دوستان قلی‌پور است که در مقطع کارشناسی رشته مکانیک فارغ‌التحصیل شده و پس از آن از طریق دوستانش با این کار آشنا شده و 3 سال تجربه فعالیت در این هنر دارد. او پس از ورود به این عرصه علاقه‌مند شده و تصمیم گرفته آینده خودش را با این شغل بسازد. حمیدی تاکنون همراه دوستانش نمایشگاه‌هایی در تهران و شهرهای مختلف برگزار کرده است. او می‌گوید: «در یکی از این نمایشگاه‌ها انواع ظرف‌های تزیینی را می‌فروختیم. یک جاشمعی داشتیم که خیلی مورد اقبال مردم قرار گرفته بود و می‌خریدند. با اینکه تعداد زیادی از آن جاشمعی‌ها تولید کرده بودیم اما نزدیک غروب دیدیم که دیگر چیزی نمانده و باز هم مشتری می‌خواهد. این بود که شبانه به کارگاه رفتیم و جاشمعی‌ها را تولید کردیم و در کوره چیدیم. این کار 6 ساعت زمان می‌برد تا پخته شوند و 12 ساعت هم باید بایستیم تا خنک شوند. خلاصه آنقدر وقت کم بود که فردای آن روز جاشمعی‌ها را مثل نانی که تازه از تنور بیرون می‌آید، داغ داغ فروختیم.»

منبع: همشهری محله

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:37 توسط مهندس ایمان رستگار |

sHA متخلخل

سرامیک های HA در شکل ماکرومتخلخل می توانند بوسیله ی بافت استخوانی پوشیده شوند. چندین روش برای تولید sHA متخلخل مورد استفاده قرار گرفته است. ساده ترین راه برای ایجاد داربست های متخلخل از یک چنین سرامیک هایی، زینتر کردن ذرات کروی می باشد. تخلخل ها اغلب با افزودن مواد فداشونده و با قابلیت تورم، تولید می شود. این ذرات معمولاً پس از منبسط کردن و یا در طی زینترینگ، حذف می شوند. ذرات فداشونده می توانند حل شوند مانند نمک و ساکاروز و یا با حرارت دیدن، بسوزند مانند پلی (متیل متا اکریلات) (PMMA). به هر حال، این روش موجب ایجاد توزیع یکنواختی از تخلخل ها می شود و میزان ارتباط داخلی این تخلخل ها، پایین است. بری بهبود این مسئله، فوم های پلی یوریتانی حفره باز (open-celled polyurethane foams) می توانند در دوغاب sHA غوطه ور شده و تحت خلاً دوغاب می تواند در داخل حفرات فوم نفوذ کند. این فوم سپس در دمای 250 درجه ی سانتیگراد می سوزد تا بدین صورت اجزای آلی آن خارج شود. پس از این کار، حرارت دهی و زینترینگ در دمای 1350 درجه ی سانتیگراد، به مدت 3 ساعت طول می کشد. این کار موجب تولید چارچوبی با قطرهای حفرات 300 میکرونی می شود. این روش موفقیت آمیز است اما الیاف فوم توخالی باقی می مانند. شاید موفق ترین روش برای ایجاد sHA با حفره های به هم متصل، روش ریخته گری- ژله ای است. در این روش، سوسپانسون هایی از ذرات sHA و مونومرهای آلی با کمک سورفکتانت، فومی شکل می شوند. وقتی فوم تشکیل می شود، مونورها پلیمریزه شده و شبکه ای متخلخل تشکیل می شود. عوامل ژله ای کننده ی پلیمری می سوزند و خارج می شوند. مواد تولیدی حفراتی با قطر ماکزیمم 100 تا 200 میکرون، تولید می کنند. این اندازه ی قطر برای کاربردهای مهندسی بافت، ضروری می باشد. شبکه های HA متخلخل، می توانند با روش های مختلفی تولید شوند.
یکی از متداول ترین کاربردهای بالینی sHA پوشش دهی امپلنت های ارتوپدی است. کمک این لایه، در واقع ایجاد یک اتصال بین استخوان میزبان و آلیاژ فلزی (معمولاً از جنس تیتانیم یا آلیاژ کبالت- کروم) می باشد که موجب عدم نیاز به استفاده از سیمان های استخوانی می شود. روش پلاسما- اسپری برای رسوب دهی پوشش ، استفاده می شود. این فرایند از sHA به عنوان ماده ی اولیه استفاده می کند. پوشش های تولیدی با روش پلاسما اسپری، HA خالص نیستند و در واقع مخلوطی از کلسیم فسفات های کریستالی می باشند که تقریباً 95% از آن sHA می باشد. بقیه ی این مخلوط را کلسیم فسفات تشکیل داده است. نسبت فاز کریستالی به آمورف در این پوشش ها می تواند از 30 به 70 تا 70 به 30 تغییر کند. وجود فاز آمورف بیشتر، موجب افزایش نرخ تخریب ماده می شود.
اگر چه sHA دارای خاصیت زیست سازگاری پذیری و استوکانکتیویتی استثنایی است، این ماده در بدن بازجذب نمی شود و بنابراین، معیارهای مربوط به داربست های ایده آل را دارا نمی باشد. نرخ حل شدن این مواد به تخلخل و کریستالینیتی آنها وابسته است. بنابراین، این ماده، یک ماده ی ایده آل برای کاربردهای ترمیمی نیست اما می توان از آن به عنوان پرکننده در شکستگی های استخوانی و یا جایگزینی استخوان ها، استفاده کرد.
یک محصول sHA متخلخل و موفق، با نام تجاری ApaPore به بازار عرضه شده است. این ماده، یک HA متخلخل است که دارای ماکروتخلخل های با ارتباط داخلی خوب و اندکی میکروتخلخل می باشند. این ماده به طور موفقیت آمیز در گرافت گیر افتادگی های ایجاد شده برای نوع سیمانی اتصال های ارتوپلاستیکی شکسته شده، فیوژن های نخاعی و درمان شکستگی استخوانی استفاده شده اند. شرکت انگلیسی Hi-Por Ceramics یک رقیب فومی شکل برای این ماده تولید کرده است. همچنین Ossatura نیز نام یک نوع تجاری از این ماده است که در واقع ماکروگرانول های متخلخل از این ماده می باشد که تقریباً 80 % آن را sHA تشکیل می دهد و 20 % دیگر، از بتا- تری کلسیم فسفات (TCP) تشکیل شده است.

HA حاصله از منابع طبیعی

هیدروکسی آپاتیت از نمونه های خاصی از مرجان ها (Porites) و استخوان گاو مشتق می شود. این HA خالص نیست بلکه حاوی مقادیر اندکی عناصر دیگر هست که در اصل در داخل این محصولات، وجود داشته اند. HA مرجانی حاوی عناصر ناخالصی منیزیم، استرانسیم ، کربنات و فلئور است. آپاتیت مشتق شده از استخوان گاو، حاوی منیزیم، سدیم، کربنات است که در اصل در داخل استخوان های گاو وجود داشته اند. مزیت اصلی این مواد، این است که آنها دارای شبکه ی ماکرومتخلخل با اتصال داخلی هستند. این ساختار از مرجان و گاو بوجود آمده است.
گرافت های هیدروکسی آپاتیت که از مرجان ها مشتق می شوند، با تبدیل هیدروترمال مرجان، تولید می شوند. این کار در دمای 260 درجه ی سانتیگراد و فشار 15000 psi و در حضور آمونیوم فسفات انجام می شود. یون هایی مانند فلئور، استرانسیم، کربنات که در حقیقت در ماده ی اولیه وجود دارند، در HA نهایی نیز حضور دارند. یک فاز ثانویه با نام بتا- TCP نیز در طی تبدیل هیدروترمال، تشکیل می شود.
آپاتیت مشتق شده از استخوان گاو با حذف زمینه ی آلی، تشکیل می شود. ماده ی حاصله سپس در دمای 1000 درجه ی سانتیگراد، حرارت دهی می شود. ماده ی معدنی زینتر نشده شامل کریستال های کوچک HCA است، در حالی که در صورت اعمال زینترینگ، این ماده ی معدنی حاوی کریستال های درشت و بزرگتر از آپاتیت است بدون وجود کربنات. کریستال های کوچک در HA زینتر نشده، به معانی این است که این ماده به آهستگی در مایعات بدن، حل می شود و بنابراین، این ماده ممکن است برای کاربردهای مهندسی بافت، مناسب باشد.
HA به عنوان یک ماده ی تجاری در این کاربردها، استفاده می شود. یک گرافت HA متخلخل که از استخوان گاوی مشتق شده است، تحت نام تجاری Bio-Oss به فروش می رسد. این ماده یک HA زینتر نشده است و بنابراین، دارای قابلیت جذب داخل بدنی می باشد. انواع زینتر شده ی این محصول با نام های تجاری Osteograf-N، Endobon وارد بازار شده اند. HA متخلخل حاصل از مرجان دریایی، با نام تجاری Interpore و Pro-Osteon به فروش می رسد که در واقع در شرکت Interpore International کانادا تولید شده است.

هیدروکسی آپاتیت با جایگزینی

اگر چه sHA استوکیومتری دارای نرخ تخریب بسیار پایینی است، این تخریب می تواند با جایگزینی سایر اجزا در این ماده، افزایش یابد. نوع و میزان مواد جایگزین و اثر آنها بر روی نرخ انحلال، مهم می باشد. جایگزینی کربنات ها در بیشتر آپاتیت های محلول (HCA) و جایگزینی فلئور به جای OH، منجر به کاهش در حلالیت sHA می شود. سرامیک های آپاتیتی با جایگزینی همچنین مواد جذابی هستند زیرا آنها پتانسیل بهبود خواص بیوفعالی امپلنت ها را نیز دارا می باشند.

آپاتیت های با جایگزینی کربناتی

استخوان یک آپاتیت با جایگزینی کربنات است که حاوی 5 تا 8 % یون کربنات می باشد. بنابراین، سنتز آپاتیت های کربناتی (CHA) ممکن است مزیت هایی را نسبت به sHA ایجاد کند. کلسیم نیترات تتراهیدرات به صورت قطره قطره به محلول دی آمونیوم هیدروژن ارتو فسفات اضافه می شود تا بدین صورت 0.2 تا 0.4 مول سدیم هیدورژن کربنات در pH بزرگتر از 9، ایجاد شود. رسوب ها پیرسازی می شوند، سپس شستشو شده و در اتمسفر دی اکسید کربن، زینتر می شوند. این مسئله برای جلوگیری از خروج کربنات انجام می شود. در اینجا، جایگزینی یون کربنات به جای PO_4 انجام می شود و بدین صورت نسبت Ca/P بوسیله ی XRF اندازه گیری می شود. میزان این نسبت در این ترکیب بیشتر از sHA است که این مسئله نشاندهنده ی این است که برخی از یون های کربناتی، ممکن است به جای PO_4 جایگزین OH شوند. افزایش میزان کربنات موجب کاهش دما می شود و بدین صورت، تجزیه رخ می دهد. در این حالت، اکسید کلسیم و β-TCP تولید می شود. نمونه های CHA دارای استحکامی مشابه با sHA ها هستند. این فرایندد سپس با تولید فازهای منفرد با خلوص بالا بهبود می یابد که در واقع این فازها با جایگزینی هایی نیز همراه است. یعنی هیچ دیمی در ماده ی نهایی، وجود ندارد.

آپاتیت های با جایگزینی سیلکون

سیلیکون در ساختار sHA جایگزین می شود. این کار از طریق رسوب دهی آبی انجام می شود. این پیشنهاد شده است که یون سیلیکات با فسفات جایگزین شود. یک Si-HA تک فاز با کلسیناسیون در دماهای بالاتر از 700 درجه ی سانتیگراد، بدست می آید. تفاوت های ساختاری اندک بین sHA و Si-HA مشاهده شده است. در واقع Si-HA دارای یک سلول واحد با پارامتر شبکه ی a کوتاه تر و پارامتر شبکه ی c بزرگتر می باشد و تعداد گروه های OH در این ماده نیز کمتر است. ورود سیلیکون در شبکه ی HA منجر به افزایش اعوجاج تتراهدرال های PO_4 می شود.
آزمون های آزمایشگاهی با استفاده از استئوبلاست های انسانی کشت شده بر روی دیسک های sHA و Si-HA با جایگزینی 0.8 % وزنی و 1.5 % وزنی سیلیکون، نشان داد که پاسخ سلولی و میزان افزایش ژنی با حضور Si، بیشتر بوده است و میزان افزایش این فاکتورها، به میزان سیلیکون، وابسته می باشد. سوزن های استخوانی بعد از 21 روز از کشت در محیط حضور داشته اند که در واقع این مسئله زمانی مشاهده شده است که بتا- گلیسروفسفات ها و هیدروکورتیزون اضافه شده است و با وجود و یا میزان سیلکون در زیرلایه، رابطه ای نداشته است. این اثر وابسته به دوز، در آزمایش های داخل بدنی بر روی Si-HA متخلخل، نیز مشاهده شده است. پاسخ استخوانی به Si-HA متخلخل با قراردادن سیلندرهای با قطر 4.6 میلی متری در داخل بدن خرگوش ها و به مدت 12 هفته، مورد بررسی قرار گرفت. اثر ایجاد شده، نشاندهنده ی وابستگی به دوز سیلیکون می باشد. این به نظر می رسد که میزان 0.8 % وزنی سیلیکون، موجب تحریک رشد بهینه در طی 3 هفته شده است. در 12 هفته، رشد استخوان به صورت پیوسته انجام می شود که ظاهراً این مسئله نتیجه ای از جذب مجدد جزئی این ماده می باشد؛ اما میزان رشد در گروه های حاوی 0.8 % سیلیکون، هنوز هم بالاترین میزان بوده است. داربست های Si-HA با استفاده از روش شکل دهی دوغابی، تولیده شده اند. ذرات Si-HA موجود در محلول، در حضور پلیمرهای با وزن مولکولی پایین، هم زده شده اند و زینترینگ در دمای 1250 درجه ی سانتیگراد، انجام شده است. تخلخل کل 70 % در این حالت، حاصل شده است.

محصولات بالینی

شرکت Apatech انگلیس اخیراً محصولی به نام Actifuse را به بازار عرضه کرده است که حاوی 80 % Si-HA متخلخل می باشد. این محصول نیز با روش شکل دهی دوغابی تولید شده اند. کاربردهای این محصول در پر کردن حفره ها مانند برداشتن تومورهای استخوانی کوچک، جراحی پلاستیک و ترمیم ستون فقرات می باشد. ساختارهای قفسه ای شکل و پیچی شکل از این ماده برای کاهش میزان بار موجود در مکان های گرافت، استفاده می شوند. این ماده به صورت ساختار گرانولی اعمال می شوند که با خون موجود در محل ترکیب شده و بدین وسیله، دستکاری و جابجایی آن تسهیل می شود.
این ماده در ترمیم استخوان ستون فقرات کورتنی استفاده نمی شود. در این بخش ها، کشش بالا، خمش و پیچش قابل توجهی اعمال می شود. sHA تجاری به عنوان جایگزین استخوانی در برخی از کاربردهای ارتوپدی و دندانی، استفاده می شود. البته از این وسایل در کاربردهای باربر نمی توان استفاده کرد زیرا استحکام شکست این قطعات پایین است.

شیشه های بیوفعال

شیشه های بیوفعال در واقع مواد آمورف بر پایه ی سیلیکات ها هستند که به استخوان اتصال پیدا می کنند و می توانند رشد استخوان جدید را بر انگیزند. این در حالی است که این مواد در طی زمان حل می شوند و از این رو، این مواد، مواد مناسبی در کابردهای مهندسی بافت هستند. اولین شیشه ی بیوفعال،بیوشیشه ی 45S5 که حاوی 46.1 % سیلیس، 24.4 % NaO، 26.9 % CaO و 2.6 % مولی P_2 O_5 می باشد، اولین ماده ی مورد استفاده ای است که موجب ایجاد یک اتصال بین سطحی با بافت میزبان (پس از کاشت در بدن) می شود. استحکام اتصال بین سطحی میان بیوشیشه و استخوان کورتنی معادل یا بزرگتر از استحکام مربوط به استخوان میزبان می باشد. ذرات بیوشیشه از سال 1985 تاکنون، در کاربردهای بالینی، استفاده شده اند. سایر کامپوزیت ها و انواع مختلف شیشه نیز در کاربردهای بیوفعال استفاده می شوند. شیشه های بر پایه ی فسفات همچنین توسعه یافته اند که دارای نرخ جذب مجدد بالا می باشد. دو روش فرآوری برای تولید شیشه های بیوفعال، وجود دارد. روش سنتی ذوبی و فرایند سل- ژل که هر کدام منجر به نوع مختلفی از شیشه می شوند. علاقه ها در زمینه ی شیشه های بیوفعال امروزه بر روی پتانسیل استئواینداکشن آنها و کاربردهایشان در مهندسی بافت، متمرکز شده است.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Tissue Engineering Using Ceramics and Polymers / Aldo R. Boccaccini

مقالات مرتبط :

مواد بیوفعال
مکانیزم فعالیت بیولوژیکی
داربست های شیشه های بیوفعال

منبع: راسخون ( https://rasekhoon.net/article/show/1344755/ )

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:32 توسط مهندس ایمان رستگار |

سرامیک ها و شیشه ها بیوفعال (4)

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

داربست های شیشه های بیوفعال

شاید بزرگترین مزیت استفاده از روش سل- ژل نسبت به روش ذوبی، این باشد که داربست هایی ماکروتخلخل های به هم پیوسته برای کاربردهای مهندسی بافت تولید می کنند. اگر چه بیوشیشه ها در سال 1971 توسعه یافته اند، هیچ چارچوب متخلخل موفقی از آنها سنتز نشده اند زیرا یک فرایند زینترینگ در تمام روش ها و برای تبدیل پودر شیشه به ساختارهای متخلخل، استفاده می شود. زینترینگ در واقع نیازمند شیشه هایی است که تا بالای دمای شیشه ای شدن شان، حرارت داده شوند و بدین صورت برخی از بخش های این مواد به صورت سیال در آیند. در این حالت، ترکیب بیوشیشه به صورت فوری و در بالای دمای شیشه ای شدن، کریستالی می شود. داربست های شیشه- سرامیکی از ترکیبات بیوشیشه، تولید شده اند.
با شکل دهی شیشه های بیوفعال مشتق شده از سل- ژل، داربست های شیشه ای متخلخل می تواند ایجاد شود. فرایند شکل دهی سل- ژل شامل شکل دهی سل بوسیله ی تحریک شدید با کمک سورفکتانت می باشد (در این حالت، ویسکوزیته به شدت افزایش می یابد). در زمان ژله ای شدن، حباب های کروی به صورت دائمی در داخل ژل باقی می مانند. وقتی خشک شدن اتفاق افتد، ژل منقبض می شود و حباب ها ادغام می شوند. در این حالت، شبکه ای با ارتباط های داخلی زیاد ایجاد می شود. شکل 1 نشاندهنده ی یک تصویر توپوگرافی اشعه ی X از یک شیشه ی بیوفعال است که تشکیل دهنده ی یک داربست می باشد. این تصویر نشاندهنده ی این است که ماکروتخلخل ها، به خوبی به هم مرتبط هستند. در حقیقت، ساختار متخلخل حالت سلسله مراتبی داردد زیرا ذات نانوتخلخل ها در فرایند سل- ژل، حفظ شده است. استحکام های فشاری در حد 2.4 MPa و وجود ساختار تخلخل به هم پیوسته و با قطر بالاتر از 100 میکرون، با استفاده از نانوتخلخل ها در طی فرایند، ایجاد می شود. مقادیر استحکام این ماده مشابه با HA متخلخلی است که به صورت بالینی، استفاده می شود. اگر چه استحام فشاری آنها ممکن است مناسب باشد، داربست های بیوفعال مشابه با sHA از مشکلاتی رنج می برند مثلا یکی از مشکلات، تردی این سرامیک ها، می باشد. تنها راهی که بوسیله ی آن، داربست های متخلخل می توانند توسعه یابند، به نحوی که خاصیت بیوفعالی و تافنس مناسب داشته باشد، استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر و استفاده از فرایند سل- ژل می باشد.
هر ماده ای برای تولید داربست استفاده شود، باید قابلیت شناسایی شبکه ی متخلخل در حالت سه بعدی، وجود داشته باشد تا بدین صورت، اطمینان حاصل شود که این داربست دارای قابلیت رشد سه بعدی استخوان را دارا می باشد. بسیاری از محققین از تصویر μCT برای نمایش شبکه های متخلخل از داربست خود، استفاده می کنند اما اطلاعات کمی از این تصاویر بدست می آید. هم اکنون روش های آنالیز سه بعدی تصویر توسعه یافته و بدین شکل، می توان ساختار را با اعمال ترکیبی از الگوریتم های کامپیوتری بر روی تصویر μCT تحلیل کرد. داده های μCT می توانند به عنوان ورودی برای مدل سازی های المان محدود استفاده شوند و بدین صورت خواص مکانیکی و میزان نفوذ پذیری به عنوان تابعی از شبکه های متخلخل خاص، تعیین شود. برای آزمون های داخل بدنی یا بالینی، این امر ضروری است که ساختار دقیق این شبکه ی متخلخل را پیش و بعد از کاشت، بدانیم. و بنابراین، یک روش غیر مخرب برای تصویر برداری و تعیین ویژگی های این داربست ها، ضروری می باشد.
مطالعات پاسخ سلولی بر روی داربست های شیشه ای بیوفعال نشان داده است که استئوبلاست های اولیه ی انسانی موجب تنظیم بافت استخوانی تکامل نیافته می شوند، بدون آنکه گونه های سیگنال دهی اضافی وجود داشته باشد. این قرارگیری در داربست در هر دو ترکیب بیوشیشه ی 58S و 70S30C مشاهده شده است که در واقع نشاندهنده ی این است که نیازی به وجود فسفات ها در این داربست ها (برای تولید زمینه ی استخوانی و معدنی شدن ساختار)، نیست.

محصولات بالینی

علارغم تمام این توسعه ها، محصولات بالینی شیشه ای بیوفعال مورد استفاده در این کاربردها، محدود هستند، مخصوصاً وقتی این استفاده ها را با استفاده های HA سنتزی بیوفعال، مقایسه می کنیم. این مسئله به دلیل مسائل قانونی است که بر اساس آن، شبیه سازی های ژنتیکی، نمی تواند تحت قوانین کنونی FDA مورد استفاده قرار گیرند. در واقع رویه های قانونی برای وسایل پزشکی و داروهای استئوژنیکی، وجود دارد اما این موارد در مورد چیزهایی که در بدن کاشت می شوند و طی زمان حل شده و با رهایش عوامل استئوژنی همراه هستند، وجود ندارد. امروزه، تمام وسایل بیوشیشه ای مورد استفاده در ایالات متحده، با استفاده از فرایند 510[k] پاکسازی می شوند. بنابراین، وسایل بیوشیشه ای قادرند تا ایمنی و اثربخشی مشابهی با وسایلی داشتهه باشند که پیش از سال 1976 تجاری سازی شده اند.
اولین وسیله ی بیوشیشه ای در سال 1985 در ایالات متحده ی آمریکا، مورد پذیرش قرار گرفت و برای درمان بیماران مبتلا به کاهش شنوایی مورد استفاده قرار گرفت. این ماده جایگزین استخوان های موجود در گوش میانی شد. این وسیله پروتز بازسازی عصبی (MEP) نامیده شد. این پروتز، یک ساختار بیوشیشه ای ریخته گری شده بود که به عنوان رسانای صوتی بین غشای تمپان و حلزون گوش، عمل می کرد. مزیت مربوط به MEP نسبت به سایر وسایل مشابه، قابلیت اتصال این ماده به بافت نرم و بافت سخت بود. یک اصلاح بر روی طراحی MEP منجر به بهبود روش جراحی شد و این وسیله به صورت بالینی و با نام تجاری DOUEK MED مورد استفاده قرار می گیرد.
اولین ماده ی ذره ای بیوشیشه ای آماده سازی شده برای فروش در ایالات متحده ی آمریکا، PerioGlas بود. این واده از طریق فرایند 510[k] و در دسامبر 1993 پاکسازی شد و بوسیله ی شرکت USBiomaterials فلوریدا، تولید شد. در سال 1995، PerioGlas نشان CE Mark دریافت کرد و در اروپا نیزبه فروش رسید. شاخص اولیه برای این محصول، قابلیت ترمیم اتلاف استخوانی منتج شده از بیماری پریودنتال بود. در طی ده سال اولیه ی استفاده از این ماده، PerioGlas نتایج بالینی استثنایی از خود نشان داد و هیچ واکنش بدی در این محصول رخ نداد و بنابراین، در 35 کشور به فروش رسید. ذرات شیشه ی بیوفعال همچنین پس از تشکیل لایه ی HCA در سایت های مندیل، متحمل انحلال پیوسته می شود که این مسئله موجب می شود تا یک بخش توخالی از HCA باقی بماند. در این حالت، استخوان بر روی این ناحیه تشکیل می شود. این مسئله منجر به تولید Biogran شد که در حقیقت این محصول یک بیوشیشه ی گرانولی بود که بوسیله ی Orthovita Corp وارد بازار شد.
به دلیل موفقیت PerioGlas در بازار جهانی، در سال 1999، ذرات بیوشیشه ای برای گرافت استخوان ارتوپدیک، در بازار اروپا، معرفی شد. نام تجاری این ماده، NovaBone بود. این ماده برای گرافت استخوانی ارتوپدی در مکان های غیر باربر، توصیه شد. امروزه، NovaBone در آمریکا و ایالات متحده، به فروش می رسد. این ماده همچنین در چین و برخی کشورهای دیگر نیز فروخته می شود.
ذرات بیوشیشه همچنین برای درمان حساسیت دندانی نیز استفاده می شود. این ماده ی بیوشیشه ای که در این کاربرد استفاده می شود، ذرات بسیار ریزی است که در خمیردندان ها وارد می شود. در واقع وجود این ماده برای درمان حساسیت دندانی خوب است. وقتی ذرات بیوشیشه در تماس با عاج دندان قرار گیرند، به سطح آن می چسبند و به سرعت لایه ی HCA تشکیل می دهند. در نهایت این مسئله موجب کاهش درد می شود. مطالعه های مختلف نشان می دهد که ذرات بیوشیشه درمان های کنونی بهترین را در غلظت های پایین ایجاد می کند. در سال 2004، FDA اجازه ی استفااده از دو محصول حاوی این ذرات بیوشیشه ای را داده است.
محصولاتی که حاوی شیشه های بیوفعال مشتق شده از سل- ژل می باشد، نیز در حال بررسی می باشد. اخیراً محصولات اصلاح شده بواسطه ی ورود ذرات شیشه ی بیوفعال مشتق شده از سل- ژل، تولید شده اند. بیوشیشه ی مورد استفاده در این کاربردها، 58S هستند. در واقع استفاده از این محصولات موجب می شود تا ذرات 58S سریع تر از ذرات بیوشیشه حل می شوند و از این رو، فضایی ایجاد می کنند که رشد استخوانی افزایش می یابد. محصولات Novabone جدید با تأییدیه ی FDA در سال 2005 وارد بازار شده اند. این استفاده در واقع راه را برای استفاده ی بالینی از داربست هایی با این جنس را هموار می کند.
شرکت Novathera انگلیس یک ژل درمانی تولید کرده است که حاوی ذرات بیوشیشه ی 70S30C می باشد. این ماده با استفاده از 2 % مولی یون های نقره، اصلاح شده است. این ماده Theraglass نامیده می شود. غلظت های پایین از یون های نقره یک ضد باکتری است بدون آنکه به سلول های دیگر آسیب برساند.

شیشه- سرامیک ها

شیشه- سرامیک ها مواد کریستالی هستند که با حرارت دهی یک شیشه در بالای دمای کریستالی شدن، تولید می شود. یک شیشه- سرامیک با استفاده از شیشه ای با ترکیب مشابه با بیوشیشه، تولید شده است. این شیشه- سرامیک، Ceravital نامیده می شود. این شیشه- سرامیک قابلیت متصل شدن به استخوان را از طریق تشکیل لایه ی HCA دارا می باشد، اگر چه تشکیل این لایه، در طی چندین روز انجام می شود (در مقایسه با بیوشیشه که این زمان در واقع چند ساعت می باشد). Ceravital به طور موفقیت آمیزی در استاتومکتومی رادیکالی گوش میانی، مورد استفاده قرار گرفته است. به هر حال، دغدغه هایی در مورد پایداری دراز مدت این مواد وجود دارد.
مهم ترین اصلاح ایجاد شده بر روی شیشه های بیوفعال، توسعه ی شیشه- سرامیک های آپاتیت/ ولاستونیتی (A/W) می باشد. این توسعه بوسیله ی Yamamuro و همکارانش در دانشگاه توکیو، انجام شده است. اصلاح ترکیبی و دماهای فرآوری بالاتر منجر به تولید شیشه- سرامیک با دانه های بسیار ریز می شود. استحکام مکانیکی و تافنس و پایداری شیشه – سرامیک های AW در محیط های بیولوژیکی استثنایی است و این ماده می توان به استخوان بچسبد. استحکام اتصال ایجاد شده نیز قابل توجه می باشد. فعالیت بیولوژیکی این شیشه- سرامیک ها، به دلیل تشکیل آپاتیت بر روی سطح آن می باشد. این مسئله همراه با انحلال کلسیم و یون های سیلیکات از شیشه سرامیک می باشد. مواد A/W در ژاپن، برای کاربردهای ارتوپدی، مورد تأیید می باشند و توانسته اند موفقیت های خاصی در زمینه ی جایگزینی مهره و ترمیم اسپینال داشته است. این ماده دارای فعالیت بیولوژیکی و استحکام فشاری بالا می باشد. این ماده به صورت بالینی به عنوان مهره های مصنوعی مورد استفاده قرار گرفته است.

نتیجه گیری

از زمان اختراع بیوشیشه ها، به عنوان اولین سرامیک های بیوفعال، چندین سرامیک و شیشه- سرامیک بیوفعال توسعه یافته اند. در زمان نوشته شدن این مقاله، مواد بیوفعالی که دارای کاربردهای بالینی بودند، عبارتند از هیدروکسی آپاتیت سینتر شده و شیشه- سرامیک های آپاتیت- ولاستونیتی. شیشه های بیوفعال موجب رهایش یونی می شود به نحوی که این مسئله موجب تحریک سلول های استخوانی در سطح ژنتیکی می شود. این مسئله موجب ایجاد پدیده ی استئوکنداکشن می شود. این مسئله منجر به توسعه ی هیدروکسی آپاتیت با جایگزین سیلکونی است. این مکانیزم بیولوژیکی است که باید به طور مناسب مورد بررسی و فهم قرار گیرد تا بواسطه ی آن، بتوان این مواد را بهینه سازی کرد. داربست های متخلخل می توانند سپس به گونه ای توسعه یابند که کلیه ی این مکانیزم ها، مورد توجه قرار گیرد. در این زمینه، مواد می توانند از سطح اتمی به سطح ماکرو و با توجه به پاسخ سلولی، بهینه سازی شوند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :

ساخت ظروف حصيري به شيوه فيوز گلاس (هم جوشي شيشه )FUSEGLASS

وسايل مورد نياز
1ـ شيشه
2ـ الماس شيشه بري
3ـ شيشه هاي رنگي
4ـ قالب مربع يا مستطيل
نحوه ساخت

ساخت ظروف حصيري به شيوه فيوز گلاس (هم جوشي شيشه )FUSEGLASS

ابتدا شيشه ها را به نوارهاي يک سانتي متري برش مي زنيم نوارها را تمير کرده و با توجه به رنگ، روي قالب مي چينيم به آرامي داخل کوره مي گذاريم تا پخته شود

ساخت ظروف حصيري به شيوه فيوز گلاس (هم جوشي شيشه )FUSEGLASS

منبع:مجله دنیای زنان شماره

شیشه چیست ؟

شیشه ، مایعی می‌باشد که بسیار سرد شده است و در حرارتی پایین‌تر از نقطه انجماد آن ، در حالت مایع قرار دارد و بطور عمومی ، جسمی است شفاف که نور بخوبی از آن عبور می‌کند و پشت آن بطور وضوح قابل روئیت می‌باشد.
شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارت‌های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می‌کند. اما با کاهش دما ، گرانروی آن بطور غیر عادی افزایش می‌یابد و باعث می‌شود مولکول‌ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست.
شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود 8 می‌باشد و همه اجسام بجز الماسه‌ها را خط می‌اندازد. وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی‌شود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می‌سازند. فقط اسید فلوئوریدریک (HF) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می‌نماید.

تاریخچه

مانند بسیاری از مواد دیگر ، در مورد اختراع شیشه نیز تردید بسیاری وجود دارد. یکی از قدیمی‌ترین استفاده‌های موجود در این ماده ، از "پلینی" نقل شده که در طی آن ، گفته می‌شود که بازرگانان فنیقی ، ضمن پختن غذا در ظرفی که برحسب اتفاق روی توده‌ای از لزونا در ساحل دریا قرار گرفته بود، به وجود این ماده پی بردند. یکی شدن ماسه و قلیا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهای بعدی در راه تقلید این عمل شد.
مصری‌ها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه‌ای می‌ساختند. در سال 290 میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ، ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال 1688 شیشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گردید. در سال 1608 میلادی ، در ایالات متحده ، در "جیمزتاون" در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه‌گذاری شد. در سال 1914، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.
صنعت شیشه‌سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می‌رسد. کشف یک ظرف شیشه‌ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج‌دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن‌بند شیشه‌ای حاوی دانه‌های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه‌ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه‌سازی در ایران است.
قدیمی‌ترین شیشه در ایران متعلق به هزاره دوم پیش از میلاد است. نمونه‌هایی از هزاره دوم تا مقارن میلاد مسیح شامل عطردان‌ها، النگوها، تندیس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌های متعدد به‌دست آمده‌است. در حفاری‌های چغازنبیل مربوط به دوره پیش از تاریخ، بطری‌هایی شیشه‌ای یافت شده‌است، که نشان از وفور شیشه در ایلام کهن دارد.
از تمدن مارلیک مهره‌های شیشه‌ای که عمر آنها به ۳۴۰۰ سال پیش می‌رسد، پیدا شده‌است. همچنین ظروف شیشه‌ای مایل به شیری در کاوش‌های لرستان به‌دست آمده‌است. از زمان هخامنشیان آثار شیشه‌ای چندانی در دست نیست. در آن دوره مهره‌های شیشه‌ای ایران در سراسر جهان قدیم معروف بوده که ظاهراً به رنگ سیاه و سفید بوده‌است.
هنرمندان ساسانی در تراش دادن شیشه مهارت مخصوصی داشته‌اند. شیشهٔ ساسانی در چین ارج بسیار داشته و به‌ویژه شیشه لاجوردی را گرانبها می‌شمردند. جام‌های پایه‌دار با نقش حلقه‌های برجسته از دوره اشکانیان و ساسانیان به‌جای مانده‌است.
ظروف شیشه‌ای دورهٔ اسلامی تحت تأثیر طرح‌های قبل از اسلام است. در دورهٔ سلجوقی و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌های بسیار زیبای شیشه‌ای از کوره‌های شیشه‌گری گرگان بیرون می‌آمد که به نازکی کاغذ و گاه مینایی و گاه تراشیده و کنده‌کاری شده‌است. روزگار سلجوقی اوج صنعت شیشه‌گری در ایران محسوب می‌شود. فرآورده‌های شیشه‌ای این دوران بیشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌های بسیار ظریف، جام‌ها و گلدان‌هایی با فرم‌ها و اندازه‌های متنوع و اشیاء تزئینی کوچک به‌شکل حیوانات و ... است. در دورهٔ مغول رونق شیشه‌سازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشی‌کاری رونق یافت.
در دورهٔ تیمور رواج شیشه‌گری قابل توجه‌است. شیشه‌گرانی از مصر و سوریه به ایران آمدند و مشابه شیشه‌های ایرانی به مصر و سوریه رفت. در این دوره دو شهر سمرقند و شیراز از مراکز عمده شیشه‌سازی در ایران بودند. از این زمان به بعد این هنر روی به انحطاط نهاد تا زمان شاه‌عباس که با ساختن چراغ‌های مساجد و بطری‌ها این هنر دوباره زنده شد. شاه‌عباس شیشه‌گران ونیزی را برای احیای این صنعت به ایران آورد. در نتیجه شیشه‌گری در دوره صفوی رونق دوباره یافت. گاه شیشه‌ را با دمیدن به درون قالب می‌ساختند و گاه شیشه را می‌تراشیدند تا به‌شکل جواهر در آید و یا نقوشی روی آن می‌کندند. و گاهی نیز شیشه را با نقوش درخشان، مینایی و طلایی می‌کردند. در این دوره کارگاه‌های شیشه‌سازی در شهرهای مختلف ایران از جمله اصفهان، شیراز و کاشان دایر شد.
در فاصلهٔ بین سلطنت سلسله صفویه و قاجاریه هنر و صنعت شیشه‌گری در ایران از لحاظ سیر تکاملی پیشرفتی نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاریه و بعد از آن به‌تدریج ضعیف‌تر شده‌است. با ورود شیشه به قیمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ایران، کم‌کم این صنعت رو به انحطاط نهاد.

روش‌های تولید شیشه

سرد کردن از حالت بخار (PVD)
رسوب شیمیایی فاز بخار (CVD)
هیدرولیز شعله‌ای
سل-ژل

ترکیبات سازنده شیشه
اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می‌توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می‌باشند. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس (SiO2) ، دی‌اکسید بور (B2O3) ، پنتا اکسید فسفر (P2O5) که از هر کدام بتنهایی می‌توان شیشه تهیه نمود.

گدازآورها

کربنات سدیم (Na2CO3) ، کربنات پتاسیم (K2CO3) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم (Na2SiO3 , K2SiO3) که حاصل ترکیب سیلیس با گدازآورها می‌باشند، در آب حل می‌شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می‌کنند. به همین علت است که اغلب شیشه‌های مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر می‌شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی‌نماید.

تثبیت کننده‌ها

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم، باید اکسیدهای دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم و روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ، ثابت کننده می‌گویند.

تصفیه کننده‌ها

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می‌شوند و بر دو نوعند:
1. فیزیکی: سولفات سدیم (Na2SO4) ، کلرات سدیم (NaClO3). با ایجاد حباب‌های بزرگ حباب‌های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می‌کنند.
2. شیمیایی: املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می‌کنند که حباب‌های کوچک داخل شیشه را از بین می‌برند.
تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می‌شد. حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند، اشاره می‌کنیم.

افزودنیها

1. استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم (گدازآور) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می‌شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می‌کند.
2. استفاده از نیترات سدیم NaNo3برای از بین بردن رنگ سبز شیشه (ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می‌شود).
3. استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی و شفاف‌تر شدن شیشه می‌شود.
4. استفاده از اکسید سرب PH3O4 , PbO به جای CaO برای ساختن شیشه‌های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشندگی شیشه می‌شوند.
5. برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می‌کنند.
6. استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می‌شود.
7. برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد، ترکیباتی از فسفات به آن می‌افزایند.
8. استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می‌دهد.
9. استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه‌های رنگی.
10. اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید بر برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند، در زیر ذکر می‌گردد.
• ترکیبات(1): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم (NaO2) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند Fe2O3 - MnO - Al2O3 - TiP2 - SiO3.
• ترکیبات (2): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 73 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد ، اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور (B2O3) و اکسید پتاسیم( K2O) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی SiO3 هر کدام 0.3 درصد.
علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می‌گردد.

انواع شیشه و کاربرد آنها

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشه‌های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می‌گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه‌های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و... وجود دارد.
همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه‌ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.

شیشه های ایمنی (Safety Glass )

شیشه های ایمنی به سختی می شکنند و در مقابل نیروهای ناشی از ضربه ، انفجار ، باد و زلزله مقاومت نموده و یا در صورت شکستن به تکه های کوچکی تبدیل می شود که برندگی شیشه عادی را ندارند و خسارت جانی و مالی حادثه را به حداقل می رسانند.این شیشه ها پس از فرایند سخت سازی ۵ الی ۶ برابر نسبت به شیشه های معمولی مقاومتر می شوند.ایجاد تغییرات بعدی روی شیشه های ایمنی دشوار و در اکثر مواقع غیر ممکن است ، لذا در تهیه نقشه مورد نیاز بایستی دقت کافی به عمل آید.
در ضمن حین انجام پروسه سخت سازی این قابلیت وجود دارد تا محصول به شکل خم استوانه ای نیز باشد ، که البته در این زمینه محدودیتهایی جهت ضخامت و r وجود دارد.
شیشه های درهای ورودی مغازه ها از این نوع است.

شیشه های چند لایه ( Laminated Glass )

امروزه در مواردی مانند سقفها ، نماهای شیشه ای ، شیشه های خودروهای حفاظت شخصیت ها ، شیشه های ضد گلوله ، ضد انفجار ، ضد عبور و اغتشاش ، سرقت و ... که امکان آسیب ناشی از شکست شیشه وجود داشته باشد ، از شیشه های چند لایه استفاده می شود.
این نوع شیشه عموماْ از دو یا چند لایه شیشه و یک یا چند لایه PVB (طلق ) تشکیل می شوند. شیشه های چند لایه در اثر ضربه های شدید به هیچ وجه نمی ریزند و چسبیده به طلق باقی می مانند. همچنین به خاطر ایمنی بالا ، کاهش قابل توجه سر و صدا و جلوگیری از عبور حدود ۹۹٪ از اشعه مضر فرابنفش ( UV ) نور خورشید و نیز امکان تولید محصولاتی با رنگهای متنوع باعث استفاده روز افزون شیشه های چند لایه گردیده است.

شیشه های چاپدار و رفلکتیو (Printed Screen - Reflective Glass )

شیشه های چاپدار که در انواع سخت سازی شده و معمولی ارائه می گردند شامل طرح های مختلف از جمله به شکل سنگهای گرانیتی تولید می شوند و برای نمای ساختمانها ، پارتیشنها ، نمای داخلی ساختمانها ، نورگیرها ، شیشه های لوازم خانگی مانند (اجاق گازی ، بخاری و ... ) و دربهای ورودی شیشه ای استفاده می شوند.
شیشه های رفلکس که در رنگهای متنوعی ارائه می شوند به منظور زیبا سازی ساختمانها به کار می روند.به علاوه این نوع شیشه ها اشعه های خورشید را به نحو قابل ملاحظه ای منعکس نموده و مانع از ورود آن به داخل ساختمان می شود. از این رو برای ساختمانهایی که بیشتر در معرض اشعه های زیان آور خورشید قرار دارند مناسب است.

شیشه های ضد ضربه . ضد عبور . ضد اغتشاش . ضد گلوله . ضد انفجار

این نوع شیشه ها ،همان شیشه های چند لایه هستند که مطابق با نیاز خاص و بر پایه محاسبات مهندسی طراحی و تولید می شوند.بسته به نیاز این نوع شیشه ها را می توان در ابعاد ، رنگها و اشکال متنوع (خم - تخت ) و ... تولید کرد. کاربرد آنها در ساختمانهای تجاری ، اداری بانکها ، ساختمانهای مسکونی ، فرودگاهها ، ویترین طلافروشی ها ، فروشگاههای بزرگ و به طور کلی اماکنی که نیازمند امنیت و حفاظت در برابر سرقت مسلحانه ، اغتشاش ، انفجار ، زلزله و ... می باشد.

شیشه - اسپایدر

در برخی نماهای ساختمان نماهای شیشه ای استفاده می شود به نحویکه در نمای ساختمان هیچ فریمی مشخص نمی باشد. در اینگونه موارد با توجه به طرح مورد نیاز و وزن شیشه و ارتفاع و ... از اسپایدرهای مخصوص استفاده می شود. بدین وسیله نماهای یک دست شیشه ای بسیار زیبا ایجاد می شود.

شیشه های خودرویی

انواع شیشه های خم / تخت / لمینت و شیشه های گرم شونده خاص خودرویی مطابق استانداردهای مربوطه جزء توانمندیهای تولید می باشند.
شیشه های گرم شونده خودرویی در شیشه های جلو و یا عقب خودرو به منظور جلوگیری از یخ زدن و یا مه زدایی کاربرد دارند.

شیشه های خم ( Bend Glass )

شیشه های خم بیشتر به منظور تحقق ایده های مهندسین معمار و طراحان نمای ساختمانها تولید می گردد و باعث افزایش فضا ، زیبایی ، جذابیت و نیز مقاومت بیشتر می شوند.ایجاد تنوع در فضا ،استفاده از فضای بدون استفاده و ایجاد هارمونی وهماهنگی در دید از ویژگی های منحصر به فرد این نوع شیشه ها می باشد.

شیشه رنگی

به دو طریق می‌توان شیشه رنگی بدست آورد.
1. با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز می‌دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می‌آید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
2. شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می‌کنند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه‌های رنگی در ویترین مغازه‌ها ، نمایشگاهها ، آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی بکار می‌روند.

شیشه ضد آتش (پیرکس)

همراه مواد اولیه این شیشه‌ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می‌رود و سیلیس آنها از انواع شیشه‌های معمولی بیشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری‌های دیواری و اجاقها استفاده می‌نماید.

شیشه مسطح

این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می‌سازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه‌ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می‌نمایند.

شیشه دوجداره (مضاعف)

این نوع شیشه‌ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته‌اند و لبه‌ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده‌ای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می‌شود. این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل‌ها و بیمارستانها بکار می‌رود.

شیشه سکوریت

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی‌گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده‌ای سرد می‌شود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی می‌گردد. این شیشه‌ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می‌شوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درهای شیشه‌ای و پنجره‌های جانبی اتومبیلها استفاده می‌گردد.

شیشه نشکن

این نوع شیشه‌ها شامل دو یا چند لایه شیشه‌اند که بوسیله ورقه‌هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می‌شوند. همچنین بعضی از انواع شیشه‌های طلق‌دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می‌شوند. وقتی که این شیشه‌ها می‌شکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می‌گردد.
از جمله کاربردهای این نوع شیشه‌ها در خودروها و ویترین مغازه‌هایی که اشیاء گرانقیمت می‌فروشند استفاده می‌گردد. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.

شیشه ضد گلوله

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می‌سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می‌گردد.

شیشه انعکاسی (بازتابنده)

در این نوع شیشه‌ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می‌شود. این نوع شیشه‌ها ، نور خورشید را منعکس می‌کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می‌کینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می‌تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.
این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه‌های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می‌شود.

سایر محصولات

• شیشه های گرم شونده الکتریکی ( Electrically Heated Glass )
• شیشه های ضد امواج الکترومغناطیسی ( EMI Glass )
• شیشه های با قابلیت عدم تجمع بارهای الکتریکی ( Anti - Static Glass )
• شیشه های با خاصیت باز تابش امواج( IR ( Low - E Glass جهت استفاده در مناطق سردسیر
• آیینه های EC با کیفیت بالا در اتومبیل که باعث کاهش درخشندگی ، روشنایی زننده و تابش خیره کننده نور ماشین عقبی می شود.
• شیشه های هوشمند (Smart Glass ) با قابلیت کنترل نور و گرما
• شیشه های ترابری خاص
• شیشه های ضد آتش
• شیشه های خود تمیز کن
• شیشه های تزیینی LED دار

مصارف و جنبه‌های اقتصادی

مصارف و کاربردهای شیشه بسیار متعدد است. در مجموع شیشه سازی در ایالات متحده ، سالانه یک صنعت 7 میلیارد دلاری را تشکیل می‌دهد و در آن میان ، شیشه خودرو ، سالانه نیمی از مقدار تولید شیشه تخت را به خود اختصاص می‌دهد. در معماری ، گرایش بیشتری به استفاده از شیشه در ساختمانهای تجاری و بویژه مصرف شیشه‌های رنگی ، پدید آمده است.

ترکیب شیشه

شیشه ، محصولی کاملا «شیشه‌ای شده» یا دست کم فراورده‌ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه‌ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند. اما نباید چنین استنتاج کرد که در طی این مدت ، هیچ تحول مهمی در ترکیب شیشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغییرات جزئی در اجزای اصلی ترکیب و تغییرات مهم در اجزای فرعی ترکیب ، پدید آمده است.
اجزای اصلی عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سدیم. هر ماده خام دیگر ، جزء فرعی تلقی می‌شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید. مهمترین عامل در ساخت شیشه ، گرانروی اکسیدهای مذاب و ارتباط میان این گرانروی و ترکیب شیشه است.

تقسیم بندی شیشه‌های تجارتی
سیلیس گداخته

سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه‌ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می‌خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

سیلیکاتهای قلیایی

سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه‌های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می‌کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می‌خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می‌شود، بطور گسترده‌ای در ساخت جعبه‌هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می‌رود.
مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی‌تر آن به عنوان شوینده‌های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می‌رود.

شیشه آهک سوددار

این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می‌دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری‌ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره‌ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می‌شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه‌های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می‌گیرد:
SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.
فراورده‌هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایین‌تری ذوب می‌شوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه‌ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه‌ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب می‌شود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.
رنگ شیشه بطری‌ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ‌زدا بسیار بهتر از قبل است.

شیشه سربی

با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می‌آید. این شیشه‌ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده‌اند.
درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.

شیشه بوروسیلیکاتی

شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوق‌العاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.
ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته می‌شود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه‌ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه‌ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می‌رود. مصارف دیگر شیشه‌های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.

شیشه‌های ویژه

شیشه‌های رنگی و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه‌ای ، همه شیشه‌های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می‌کند.

الیاف شیشه‌ای

الیاف شیشه‌ای از ترکیبات ویژه‌ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می‌شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می‌شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.

فرآورده‌های مختلف شیشه‌ای

در حال حاضر ، صنایع شیشه‌سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:
• ساختمان سازی
• صنایع غذایی
• تهیه لوازم خانگی
• صنایع خودرو سازی
• صنایع دارو سازی و آزمایشگاه

انواع مهم فراورده‌ههای شیشه‌ای
شیشه جام

این نوع شیشه ، برای مصرف در پنجره ، قاب عکس و غیره تهیه می‌شود و دارای سطح کاملا صاف است. در مرحله تولید با عبور خمیر شیشه بین دو غلطک صاف افقی ، عمودی و یا عبور از روی قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدایت می‌شود.

انواع بطری

برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب‌زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه‌هایی در آورده ، به قسمت قالب‌زنی وارد می‌کنند و از پایین ، هوا در آن می‌دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می‌شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می‌شود.

شیشه‌های ایمنی بدون تلق

این نوع شیشه‌ها برای ویترینها و شیشه‌های عقب و کناری خودرو تهیه می‌شوند. پس از مراحل برش و شکل‌دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می‌کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می‌شود.

شیشه ضد گلوله

این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی‌متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایه‌‌ها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می‌جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می‌دارند تا لایه‌ها کاملا به همدیگر بچسبند.

الیاف شیشه‌ای

این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می‌شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق‌بندی دستگاه‌های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می‌شود.

شیشه‌های مخصوص
شیشه‌ها نشکن

این نوع شیشه‌ها دارای ضریب انبساط بسیار کم‌اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می‌شود.
برای تهیه این نوع شیشه‌ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می‌کنند که به نام شیشه‌های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند.

شیشه‌های بلور

این نوع شیشه‌ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال‌اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.

شیشه‌های سرب‌دار

این نوع شیشه‌ها از شیشه‌های معمولی شفافتر و سنگی‌ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع‌اند:
• کریستال:
که بسیار شفاف ، سنگین ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود می‌شکند و طیف رنگی می‌دهد. از این رو ، در تهیه گلدان ، لوستر و … بکار می‌رود. دارای 53 درصد سیلیس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
• اشتراس:
که سنگ نو نیز نامیده می‌شود و از آن ،‌ جواهرات مصنوعی درست می‌کنند. دارای 40 درصد سیلیس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
• فلینت:
که در تهیه عدسی دوربینهای عکاسی و اسباب دقیق فیزیکی بکار می‌رود. دارای 20 تا 54 درصد سیلیس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.

شیشه ضد پرتوها

این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان‌بار آنها را می‌گیرد.

شیشه جاذب نوترون

این نوع شیشه‌ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می‌شوند و به‌عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند.

شیشه شفاف در مقابل IR

این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می‌شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیشه ضد اسید فلوئوریدریک

می‌دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می‌کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می‌کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می‌شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می‌دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.

شیشه‌های رنگی

برای برخی مصارف ویژه ، تهیه شیشه‌های رنگی ضرورت دارد. برای این کار ، عمدتا از اکسید فلزات استفاده می‌شود. برای مات یا شیری کردن شیشه ، فلوئوریت کلسیم ، کریولیت ، اکسید آنتیموان (III) ، فسفات کلسیم ، سولفات کلسیم و دی‌اکسید قلع استفاده می شود، زیرا این مواد ، رسوبهای کلوئیدی در خمیر شیشه تولید می کنند که پس از سرد شدن ، سبب شیری شدن آن می‌شوند.

مواد خام شیشه
ماسه شیشه

ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریبا کوارتز خالص باشد. در بسیاری موارد ، منطقه ته‌نشینی ماسه شیشه ، محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است. برای ظروف غذاخوری ، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از 45% و برای شیشه اپتیکی نباید از 0.015% تجاوز کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه‌ها دارد.

سودا

Na2 یا سودا اصولا از سدیم کربنات چگال ( Na2CO3 ) تامین می‌شود. سایر منابع عبارتند از سدیم بی‌کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و نیترات سدیم. نیترات سدیم برای اکسایش آهن و شتاب دادن به عمل ذوب نیز مفید است. منابع مهم آهک (CaO) سنگ آهک و آهک پخته حاصل از دولومیت (CaCO3.MgCO3 ) است که خود MgO را نیز وارد عمل می‌کند.

فلدسپار

این مواد دارای فرمول کلی R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O یا K2O یا مخلوطی از این دو است. این مواد در مقایسه با اکثر مواد دیگری که منبع Al2O3 هستند، مزایای بسیاری دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذیرند و کلا" از اکسیدهای ایجاد کننده شیشه تشکیل شده‌اند.
از خود Al2O3 تنها هنگامی استفاده می‌شود که قیمت محصول از درجه دوم اهمیت برخوردار باشد. فلدسپارها همچنین Na2O یا K2O و SiO2 را نیز تامین می‌کنند. مقدار آلومین در پایین آوردن نقطه ذوب شیشه و کُند کردن واشیشه‌ای شدن ، موثر است.

بوراکس

بوراکس به عنوان یک جزء ترکیبی فرعی ، هم Na2O و هم اکسید بوریک را برای شیشه تامین می‌کند. هر چند که از بوراکس به ندرت در شیشه پنجره یا شیشه جام استفاده می‌شود، اما اکنون این ماده ، عموما در انواع خاصی از شیشه بطری‌ها بکار می‌رود. یک نوع شیشه بوراتی با ضریب شکست بالا نیز وجود دارد که در مقایسه با شیشه‌های قبلی ، مقدار پراش نور آن کمترو ضریب شکست نور در آن بالاتر است و شیشه اپتیکی باارزشی بشمار می‌رود.
بوراکس علاوه بر توانایی بالا در ایجاد گدازش ، نه‌تنها ضریب انبساط را پایین می‌آورد، بلکه دوام شیمیایی را نیز افزایش می‌دهد. هنگامی که قلیائیت اندکی در فرایند تولید مورد نظر باشد، از اسید بوریک استفاده می‌شود که بهای آن ، دو برابر بوراکس است.

سدیم سولفات ناخالص

این ماده که مدتها مانند سایر سولفاتها نظیر آمونیوم سولفات و باریم سولفات ، یک جزء ترکیبی فرعی در شیشه تلقی می‌شد، غالبا در تمام انواع شیشه بکار می‌رود. این ماده ، کف موجود در کوره‌های مخزنی را که ایجاد مشکل می‌کند، حذف می‌نماید. برای کاهش سولفاتها به سولفیتها ، از کربن استفاده می‌شود.
ممکن است برای ایجاد سهولت در حذف حباب‌ها ، آرسنیک تریوکسید افزوده شود. آهن را با سدیم یا نیترات پتاسیم ، اکسید می‌کنند تا مقدار آن در شیشه نهایی چندان قابل توجه نباشد. از پتاسیم نیترات یا کربنات ، در بسیاری از شیشه‌های مرغوب‌تر نظیر شیشه ظروف غذاخوری ، شیشه تزئینی و شیشه اپتیکی استفاده می‌شود.

خرده شیشه

این ماده از خرد کردن کالاهای معیوب ، لبه‌های پرداخت شده کالاها یا سایر ضایعات شیشه‌ای بدست می‌آید و استفاده از آن ، سبب سهولت عملیات ذوب می‌شود و در عین حال ، مواد ضایعاتی نیز به مصرف می‌رسند. ممکن است مقدار خرده شیشه مصرفی در هر بار بین 10 تا 80 درصد باشد.

بلوکهای نسوز

این مواد در صنعت شیشه ، بدلیل شرایط سخت موجود به طرز ویژه‌ای بسط و توسعه یافته‌اند. زیرکن متخلخل ، آلومین ، مولیت و مولیت - آلومین تفجوش و زیرکونیا - آلومین - سیلیس ، آلومین و آلومین - کروم که بروش ریختگی برقی تهیه شده‌اند، از جمله بلوکهای نسوزی هستند که در کوره‌های مخزنی شیشه بکار می‌روند. آخرین تجربه بدست آمده در کوره‌های بازیابی گرما ، استفاده از فراورده‌های نسوز بازی بدلیل وجود غبار و بخارهای قلیایی در کوره است.
طاقهای آجری کوره از جنس سیلیس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادی است، عمدتا تعیین کننده دمای عملیات کوره است.
منابع :
شیمی شیشه http://daneshnameh.roshd.ir
شیشه http://persianglass.blogfa.com/
صنعت شیشه‌سازی http://daneshnameh.roshd.ir
شیشه http://fa.wikipedia.org
مواد خام شیشه http://daneshnameh.roshd.ir
شیشه چیست ؟ http://www.chemists.ir
/خ

منبع: راسخون ( http://rasekhoon.net/article/show/131628/ )

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:22 توسط مهندس ایمان رستگار |

کاربرد شیشه های دکوراتیو ( فیوز گلاس ) در معماری و دکوراسیون داخلی

وبسایت باکس ۱۳۹۶/۰۶/۰۸

نقش شیشه در معماری امروز

نقش شیشه در معماری امروز بسیار چشمگیر و غیر قابل انکار میباشد . این متریال با وارد شدن در هنر صنعت گونه معماری تغییرات شگرف را در این عرصه ایجاد کرده است .

تاریخ مختصر شیشه

تاریخچه تولید و کاربرد شیشه به حدود بیش از ۴ هزار سال پیش بر میگردد که در آن زمان از شیشه فقط به منظور ساخت ظروف استفاده می شده ولی تقریبا ۲ هزار سال پس از کشف آن بود که تولید شیشه های ظریف کاربرد آن در پنجره ها را میسر کرد که در قطعات مستطیلی با ابعاد ۴۰۰ *۳۰۰ میلیمتر در صفحات مدور تولید می شد . به هر حال همراه با پیشرفت تکنولوژی روش هایی برای تولید شیشه های ساختمانی ابداع شد . تا امروز که گسترده ترین آنها تولید شیشه به روش شناوری ( فلوت ) میباشد . در این روش برای دستیابی به سطح کاملا صاف و عاری از موج شیشه را روی قلع مذاب شناور میسازند .

اما امروزه استفاده از شیشه در معماری باعث شکوفایی این هنر کهن و همچنین پویایی روز افزون این هنر گشته است .در این گفتگو به برسی کاربرد هنر صنعت فیوز گلاس که یکی از روشهای مدررن در تولید شیشه های دکوراتیو است می پردازیم .

فیوزگلاس چیست ؟

فیوز گلاس که معادل فارسی آن همجوشی شیشه است عبارت است از برش شیشه های جام در رنگ و طرح های مختلف و جوش دادن این شیشه ها در کوره .که البته گاهی این شیشه های برش داده شده می بایست با اکسیدهای فلزی ( رنگ و لعاب شیشه ) رنگ آمیزی شوند . در این هنر صنعت مدرن صنعتگر هنرمند می بایست هم با اصول هنری و زیبایی شناختی آشنایی کامل داشته باشد و هم ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی شیشه را بخوبی بداند .

با تو جه به اینکه این رشته در ایران بسیار جوان است هنرمند از نظر ابزار و مواد اولیه با محدودیتهایی روبروست .اما این موضوع چیزی نیست که بتواند سدی در برابر ما ایجاد کند .ذکر این نکته بجاست که این هنر ریشه ای اروپایی داشته و هم اکنون کشورهای صاحب این تکنیک را میتوان آمریکا . کانادا . ایتالیا . اسپانیا . یونان و بتازگی ترکیه و چین دانست . در این کشورها و بویژه امریکا شرکتهای بزرگی به تولید مواد اولیه و ابزار مورد نیاز هنرمندان این رشته میپردازند . و شرکتهای کوچکتر و حتی هنرمندان خانگی با بهره گیری از این مواد به خلق آثار هنری میپردازند .
این رشته هنری از حدود یک دهه پیش در ایران آغاز شده و رشد کندی در گسترش و جذب هنرمندان داشته به همین دلیل است که شاید خیلی کم معمارانی باشند که با کاربردهای ارزشمند این هنر صنعت در دکوراسیون داخلی آشنایی داشته باشند .

کاربردهاو مزایای فیوز گلاس

استفاده بسیار وسیع از مصنوعاتی که به این روش تولید میشود این هنر را به یک رشته کاربردی در کشورهای صاحب این تکنیک تبدیل کرده است . در این جا به برخی از آنها اشاره میکنیم .

۱- کاشیهای شیشه ای

لعاب شیشه بدلیل ایجاد سطح بسیار صیقلی و نفوذ ناپذیرو نیز زیبایی و درخشندگی چشم نواز از دیرباز به عنوان پوشش ظروف سفالی مورد استفاده و نیز در پوشش کاشی و سرامیکهای امروزی مورداستفاده قرار میگیرد.حال کاشیهای شیشه ای که همه متریال آنها از جنس شیشه هستند به مراتب زیبایی و درخشندگی و استحکام بیشتری نسبت به کاشیهای سرامیکی دارند همچنین قابلیتهایی نظیر نورپردازی از پشت و رو سبب میشود که این نوع کاشی ها درخشندگی و زیبایی منحصر به فردی در فضای ایجاد کنند .

۲- نقوش برجسته شیشه ای

هنر نقش برجسته و مجسمه سازی از انواع مواد ( سنگ و گچ و چوب و فلز و... ) از گذشته تا کنون در نقاط مختلف این مرزو بوم چشم هر بیننده ای را مینوازد . اما این بار خلق آثار نقش برجسته شیشه ای با کاربرد زیباسازی فضا های شهری ( تابلو های نقش برجسته در مترو ها و اماکن عمومی شهری ) جلوه ای دیگر از این هنر را نمایان میسازد و با نورپردازیهای رنگین از پشت به زیبایی اثر می افزاید .

۳- روشنایی

روشناییهای دیواری . رومیزی و انواع لوسرها ستونهای نوری و سقفهای کاذب به این روش با طرح و رنگهای همخوان با فضای داخلی تولید میشود .

۴- شیشه های درب و پنجره های ورودی و داخلی

با استفاده از این متد شیشه های مات و رنگی با طراحیهای همخوان با فضا های تجاری و اداری و مسکونی انجام میشود .
ظروف دکوری و قابهای آیینه و تابلو های عنوان و .... از دیگر کاربدهای وسیع این هنر است .
ترکیب فیوز گلاس با موادی همچون چوب . سفال . فلزات و گچ بسیار زیبا و این قابلیت بالای ترکیبی این هنر را از دیگر آثار متمایز میسازد . با این توضیحات امیدوارم جامعه معماران ایرانی با بهره گیری از این متریال که توانسته ایم آنرا برای کار در این سرزمین بومی سازی کنیم . به خلق آثار زیبای دکوراتیو در فضاهای شهری و داخلی بپردازند. زیرا ایران و ایرانی همیشه درخور بهترین ها بوده و هست .

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:6 توسط مهندس ایمان رستگار |

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح موج

کد محصول : WF21

مشخصات محصول :

ابعاد : 100*70 سانتیمتر

شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه

قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان

موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... .

زمان سفارش : 8 روز

قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف.

قابل ارسال به تمام نقاط کشور .



نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح انتزاعی کد محصول : WF22 مشخصات محصول : ابعاد : 50* 50 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح پروانه کد محصول : WF23 مشخصات محصول : ابعاد : 5090 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح سنتی کد محصول : WF24 مشخصات محصول : ابعاد : 10050 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 10 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح مدرن کد محصول : WF25 مشخصات محصول : ابعاد : 5070 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح درخت کد محصول : WF26 مشخصات محصول : ابعاد : 150170 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح قطره کد محصول : WF27 مشخصات محصول : ابعاد : 11030 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح رز کد محصول : WF28 مشخصات محصول : ابعاد : 8090 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح تک گل کد محصول : WF29 مشخصات محصول : ابعاد : قطر 50 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح خورشید کد محصول : WF30 مشخصات محصول : ابعاد : 120120 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح درخت پاییزی کد محصول : WF31 مشخصات محصول : ابعاد : 160200 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح نگین کد محصول : WF32 مشخصات محصول : ابعاد :60 150 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش :8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح خط و نقطه کد محصول : WF33 مشخصات محصول : ابعاد : 4060 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح ماهی کد محصول : WF34 مشخصات محصول : ابعاد : 5080 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح نقطه کد محصول : WF35 مشخصات محصول : ابعاد : 6060 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب درفضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح پرنده کد محصول : WF36 مشخصات محصول : ابعاد : 60180 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح نیلوفر کد محصول :WF37 مشخصات محصول : ابعاد : 30150 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح داوودی کد محصول :WF38 مشخصات محصول : ابعاد : 4040 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح راهپله کد محصول :WF39 مشخصات محصول : ابعاد : 100300سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 10 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح پاییز کد محصول : WF40 مشخصات محصول : ابعاد : 60170 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح اسلیمی برجسته کد محصول : WF41 مشخصات محصول : ابعاد : 60170 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح درخت کد محصول : WF42 مشخصات محصول : ابعاد : 80180 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک اسلمپینگ قابل نصب در پنجره فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح گل لاله کد محصول : WF43 مشخصات محصول : ابعاد : 120200 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه و رنگهای کوره ای قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح انتزاعی کد محصول : WF44 مشخصات محصول : ابعاد : قطر 150 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب درفضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح مدرن کد محصول : WF45 مشخصات محصول : ابعاد : 90180 سانتیمتر شیشه تزیینی کوره ای با تکنیک اسلمپینگ و رنگهای پخته شده قابل نصب در درب فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح طرح گل لاله کد محصول : WF46 مشخصات محصول : ابعاد : 30180 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب درفضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح مدرن کد محصول : WF47 مشخصات محصول : ابعاد : سه سایز شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه و رنگهای کوره ای قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح شعله کد محصول : WF48 مشخصات محصول : ابعاد : قطر 80 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه و رنگهای کوره ای قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح بافت کد محصول : WF49 مشخصات محصول : ابعاد : قطر 90 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب درفضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد : پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .
نام محصول : شیشه تزیینی پنجره طرح شاخه درخت کد محصول : WF50 مشخصات محصول : ابعاد : 60180 سانتیمتر شیشه تزیینی منقوش با تکنیک همجوشی شیشه قابل نصب در فضاهای داخلی و خارجی ساختمان موارد کاربرد :* پنجره های ورودی , پنجره های لابی , پنجره های فضاهای داخلی ساختمان , پنجره های دکوراتیو سرویسهای اتاق خواب , پارتیشن بندی و ... . زمان سفارش : 8 روز قابل سفارش در ابعاد و رنگهای مختلف. قابل ارسال به تمام نقاط کشور .

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:5 توسط مهندس ایمان رستگار |

شيشه دكوراتيو , شيشه رنگي , تايل شيشه , تايل شيشه دكوراتيو , شيشه دكوراسيون , شیشه ایران, شيشه آنتيك , شيشه آنتيك رنگي , بلوك شيشه اي , بلوك شيشه اي رنگي , تايل شيشه آنتيك , شيشه دكوراتيو رنگي , فيوز گلاس , شيشه پارتيشن , شيشه سقف , شيشه مشبك , شيشه دكوراتيو ديوار , شيشه دكوراتيو پارتيشن , شيشه دكوراتيو ستون, ویترای سقف, شیشه های چاپی,چاپ کرکره, ویترای سقف,آسمان مجازی, پنجره مجازی, منظره مجازی,سرامیک سه بعدی حمام,سرامیک سه بعدی آشپزخانه,کف مجازی,آکواریوم مجازی,کف مجازی, چاپ روی کرکره , فیوزگلس , فیوزگلاس , فیوز گلاس ,فیوز گلاس سقف,تایل شیشه دکوراتیو درب,شیشه دکوراتیو پارتیشن, شیشه دکوراتیو اپن, تایل شیشه دکوراتیو ستون,فیوز گلاس پارتیشن, فیوز گلاس درب, فیوز گلاس تابلو, کف پوش سه بعدی , کفپوش سه بعدی,سه بعدی کاشی,سه بعدی کفپوش,خانه سه بعدی,کاشی مدرن,کفپوش مدرن,نمایندگی کاشی سه بعدی,نمایندگی کفپوش سه بعدی,کفپوش,۳d floors,3d kaf posh,کاشی و کفپوش سه بعدی;had , ;t\,a si fund,si fund, 3d,,کاشی سه بعدی۳d,>,پوسترهای سه بعدی,کاغذ دیواری سه بعدی,قیمت کفپوش سه بعدی,نورگیر شیشه ای,پارتیشن شیشه ای,Glass partitions,ابعاد تایل شیشه ای,Dimensions glass tile,قیمت تایل شیشه ای ,تایل شیشه ای رنگی,Stained Glass Tile,تایل شیشه ای سقف,فروش تایل شیشه ای,کارخانه تولیدی تایل شیشه ای ,شیشه دکوراسیون رنگی ,Coloured glass decoration,پخش تایل شیشه ای,شیشه رنگی سقف,شیشه طرح دار سقفی ,تولید و فروش تایل دکوراتیو,شیشه های تزئینی,Decorative glass,همجوشی شیشه,Glass fusion ,استن گلاس,Stan Glass,تکنیک فیوز گلاس,Glass fuse techniques,شیشه فیوز گلاس,Fuse glass fiber,تکنولوژی فیوز,فیوزینگ,فایبرگلاس,fiberglass,اسلامپینگ,قیمت فیوز گلاس,فیوزینگ گلاس,اسلامپینگ گلاس,فیوزهای مینیاتوری,هنر فیوز گلاس،كوة زجاجية ,الزجاج بلاط, زخرفة الزجاج الملون, زخرفة الزجاج , البلاط والزجاج والديكور,انصهار الزجاج , الألياف الزجاجية, تقنيات الصمامات الزجاج, السقف الزجاجي الملون, الزجاج الملون, ویترای, ایران گلاس, ایران گلس, iran glass, iran-glassکفپوش,کفپوش بیمارستانی,کفپوش آنتی استاتیک,کفپوشورزشی,کفپوش صنعتی,کفپوش پارکینگی,کفپوش ساختمان,کفپوش دکوراتیو,کفپوش آنتی اسید,,دکوراسیون داخلی,ن,کفپوش تالار,کفپوش سوله,کفپوش رنگ,شیشه دکوراتیو,شیشه سندبلاست,شیشه حمام,پارتیشن شیشه ای,شیشه رنگی,شیشه دکوراتیو رنگی,شیشه لاکوبل رنگی,شیشه رنگی تترا,گلس,رویال گلس,نمایندگی شیشه رنگی,نمایندگی تایل شیشه ای,فیوزگلس,فیوزینگ,آموزش فیوزگلس,شیشه ریخته گری,کوره شیشه,کوره فیوز,کوره فیوزگلس,شیشه اسلامپینگ,پینتینگ,شیشه سقف,شیشه دکوراتیو سقف,شیشه دکوری پارتیشن,شیشه رزینی,رزین روی شیشه,شیشه سقف کاذب,ویترای,شیشه ویترای,ویترای سقف,شیشه رنگی سقف,شیشه دکوراسیون,نما شیشه,شیشه ساختمان,پازل شیشه,شیشه چاپی دکور,انواع شیشه رنگی,شیشه رنگی سنتی,فروش شیشه رنگی,فروش تایل شیشه,فروش فیوزگلاس,دکورهای شیشه ای,شیشه تزیینی خارجی,کاشی شیشه ای,سرامیک شیشه ای,سرامیک سه بعدی,کاشی سه بعدی,دیوار سه بعدی,کفپوش سه بعدی اهواز,کفپوش سه بعدی تبریز,کفپوش,کفپوش سه بعدی کرمان,کفپوش سه بعدی قم,کفپوش سه بعدی رشت,کفپوش سه بعدی ساری,کفپوش سه بعدی شیراز,کفپوش سه بعدی اصفهان,کفپوش سه بعدی قزوین,کفپوش سه بعدی اراک,کفپوش سه بعدی کیش,کفپوش سه بعدی عسلویه,کفپوش سه بعدی قم,کفپوش سه بعدی تهران,کفپوش سه بعدی شمال,کفپوش سه بعدی اردبیل,کفپوش سه بعدی ارومیه,کفپوش سه بعدی کردستان,کفپوش سه بعدی بوشهر,کفپوش سه بعدی بیرجند,کفپوش سه بعدی بجنورد,کفپوش سه بعدی سمنانآموزش نصب کفپوش سه بعدی,آموزش نصب اپوکسی,کفپوش اپوکسی,رنگ اپوکسی,کفپوش تک بعدی,کفپوش استیکری,کفپوش سه بعدی زاهدان,کفپوش سه بعدی شهرکرد,تابلو فیوزگلاس,تابلو صنایع دستی,فیلم آموزشی کفپوش سه بعدی,کفپوش سه بعدی متحرک,کفپوش سه بعدی درحال حرکت,کفپوش متحرک,کفپوش سه بعدی ژله ای,کفپوش ژله ای,کفپوش ساحل,تایل شیشه ای مشهد,تایل شیشه ای اصفهان,تایل شیشه ای تهران,تایل شیشه ای کرمان,تایل شیشه ای اصفهان,تایل شیشه ای شیراز,تایل شیشه ای قم,تایل شیشه ای اراک

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:56 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات کوره الکتریکی فیوز گلاس

ابعاد مفید داخل 100*60 سانتیمتر

ابعاد خارجی 115*75 سانتیمتر

ارتفاع بدنه 30 سانتیمتر , ارتفاع پایه 90 سانتیمتر

وزن 90 کیلوگرم

برق تک فاز 220 ولت 20 آمپر با قابلیت تبدیل به برق سه فاز 15 آمپر

بدنه ورق گالوانیزه , پایه آهنی با رنگ کوره ای

عایق بدنه از جنس سرامیک برد و پتو نسوز 1260 درجه سانتیگراد ایرانی با سه لایه عایق بندی در سقف و کف کوره

المنتهای فرانسوی با ضخامت 2 میلیمتر به تعداد 3 جفت در لوله های سرامیکی با قطر 16 میلیمتر

پروگرام 81 برنامه ای با برند باتک آلمان

جعبه برق با رنگ کوره ای تعبیه شده بر روی پایه کوره

کنتاکتور آلمانی 32 آمپر

فیوز قطع و وصل 32 آمپر

میکروسوییچ قطع جریان برق در زمان باز شدن درب کوره

ترموکوپل

دو عدد جک فرانسوی جهت سهولت باز شدن درب کوره

دستگیره

قفل صندوقی

چرخهای پایه با قابلیت گردش 180 درجه با امکان قفل شدن

نحوه استفاده از دستگاه

پس از قرار گیری قطعات شیشه مورد نظر در داخل کوره و اطمینان از بسته شدن کامل درب آن :

1 . اتصال کابل دستگاه به برق 220 ولت . در مسیر این برق باید فیوز 32 آمپر قرار گیرد

2 . روشن کردن دستگاه از با استفاده از فیوز تعبیه شده در داخل جعبه برق

3 . برنامه دهی به پروگرام به طوری که در زیر توضیخ داده شده است :

- دکمه mode را 4 ثانیه نگه می داریم تا دستگاه وارد مرحله برنامه دهی شود

- مرحله اول دما می باشد که با کمک دو فلش بالا و پایین دمای مورد نظر را به کوره میدهیم

- با فشار دکمه save به مرحله زمان می رویم که با کمک فلشها زمان مورد نظر را به کوره می دهیم

- این عمل را تا پایان برنامه دهی انجام می دهیم تا کل برنامه های مورد نظر در پروگرام کوره ثبت شود

- سپس بر روی برنامه 1 رفته و با نگه داشتن دکمه mode به مدت 8 ثانیه جریان برق را وارد المنتها کرده و به این ترتیب کوره کار خود را شروع می کند .

4 . پس از اتمام کار کوره کلید خاموش را زده و اجازه می دهیم تا کوره به آرامی به دمای محیط باز گرد

فروش کوره های فیوز گلاس

این کوره ها در ابعاد سایز بزرگ ( 100*60 ) و سایز کوچک ( 40*50 ) موجود می باشد و سایر ابعاد مورد نظر با سفارش مشتری تولید می شود .

کلیه هنرجویان , هنرمندان , آموزشگاهها , کارگاهها و ... می توانند با تهیه این کوره به تولید انواع شیشه های تزیینی هنری و ساختمانی بپردازند .

شرکت ایراچی کلیه خدمات فروش , نصب , آموزش کار با کوره و خدمات بعد از فروش را به عهده دارد .

علاقمندان می توانند جهت اطلاعات بیشتر و دریافت لیست قیمت با ایراچی تماس بگیرند

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:44 توسط مهندس ایمان رستگار |

مراحل ساخت شیشه

فرمول و مراحل ساخت شیشه

با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده ، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند .

کمتر عنصری را در جدول عناصر می توان یافت که از آن شیشه به دست نیاید ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند .

در طی سالیان دراز در ترکیبات اصلی شیشه تغییرات کمی بوجود آمده است و تغییرات مهم در ترکیبات فرعی ، پدید آمده است .

ترکیبات اصلی 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 0.2 تا 2 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 0.08 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 :

1 ) فـیزیکی : سولفات سدیم ، کلرات سدیم

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

2 ) 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 .

برخی دیگر از افزونی های دیگر شیشه :

1) استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

2 ) استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم که در اثر حرارت به سدیم اکسید و بورم اکسید تجزیه می شود و در واقع به جای هر دو ماده عمل می کند .

3) استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

4 ) اکسید سزیم برای جذب پرتو مادون قرمز خورشید

5) اکسیدبرم ، برای ازدیاد مقاومت حرارتی شیشه مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از ترکیبات منجر به تولید شیشه

(1) ترکیبات : اکسید سیلیسیم حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پر اکسید سـدیم تا 15 درصد و اکسـید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسـید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عـناصر دیگر چون اکسید آهن ، اکسید آلومینیوم ، اکسید منیزیم ، فسفید تیتانیم ، سیلیسیم تری اکیسد .

(2) ترکیبات : اکسـید سیلیسیم در حدود 73 درصد ، اکسـید سـدیم 15 درصد ، اکسـید کـلـسـیم 55/5 درصد ، اکـسـید منیزیم 6/3 درصد ، اکـسـید آلـومـیـنـیـوم 5/1 درصد ، اکـسـید بور و اکـسـید پتاسـیم هر کدام 4/0 درصد ، اکـسـید آهن و اکـسید سـیلـیـسـیم 6 ظرفـیتی هـریک 3/0 درصد .

عـلاوه بر موارد بالا هـمـیشـه مـقـداری خرده شـیشـه نیز با این مواد وارد کوره می گـردد .

مراحل ساخت شیشه

1- تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین 0.1 تا 2 میلی‌متر

2- توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره

3- ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه

کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.

بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با 1200 درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.

در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.

4- بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها

5- تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع

6- پختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)

شکل دهی

شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.

تابکاری

به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:

• اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.

• دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.

تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.

با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

معروف‌ترین انواع شیشه‌ها

معروف‌ترین شیشه‌هایی که در مقیاس صنعتی تولید می‌شوند، عبارتند از شیشه‌های سودالایم (شیشه جام)، شیشه‌های بوروسیلیکاتی و شیشه‌های کریستال .

شیشه سودا لایم (شیشه جام)

بیشتر از ۹۵ درصد از میزان کل شیشه تولیدی در جهان، شیشه سودالایم است. شیشه‌های در و پنجره ساختمان، شیشه‌های خودرو، بطری‌ها و بسیاری دیگر از محصولات شیشه‌ای روزمره از جنس شیشه سودالایم هستند. مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده این نوع شیشه عبارتند از اکسید سیلیسیوم، اکسید کلسیم و اکسید سدیم.

شیشه بوروسیلیکاتی

این نوع شیشه‌ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته – دمای بلند و چگالی کمی دارند. بسیاری از ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی ، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می‌شوند. این شیشه‌ها در بازار با نام‌های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس و … شناخته می‌شوند.

شیشه کریستال

شیشه کریستال یا شیشه سرب‌دار یکی از انواع شیشه‌های سیلیکاتی است که در ترکیب خود حاوی اکسید سرب است. این نوع شیشه‌، دارای ظاهری درخشنده و شبیه به کریستال‌های کوارتز است و به نظر می‌رسد علت نامگذاری آن نیز همین شباهت باشد. این شیشه‌ها همچنین سختی کمی دارند و امکان تراشکاری این شیشه‌ها وجود دارد. بنابراین ظروف تزیینی موسوم به ظروف کریستال از این جنس ساخته می‌شوند.

سایر :

سایر انواع شیشه عبارتند از: شیشه فتوکرومیک، شیشه اپال و شیشه سیلیسی. همچنین انواع مختلفی از شیشه نیز وجود دارد که در مقیاس صنعتی تولید نمی‌شوند.

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:41 توسط مهندس ایمان رستگار |

دمای ذوب شیشه سربدار چقدر است؟

دمای ذوب شیشه بسته به ترکیب درصد اجزای تشکیل دهنده آن دارد و برای شیشه ای معمولی تقریباً در محدوده ی 1400 تا 1600 درجه سانتیگراد می باشد. افزایش سرب مونوکسید سبب کاهش دمای ذوب شیشه تا محدوده ی تقریبی 800 - 900 درجه سانتیگراد می گردد

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:41 توسط مهندس ایمان رستگار |

سرامیک :

کلمه سرامیک از Clay یا خاک رس گرفته شده است که در لاتین به آن Kerames گفته می شود . این واژه در اثر کثرت استعمال به سرامیک تبدیل شده است .

اطلاعات اولیه :

سرامیک ها معمولا به استثنای فلزات و آلیاژهای فلزی و مواد آلی ، شامل تمام مواد مهندسی می شوند که از نظر شیمیایی جزو مواد معدنی هستند و بعد از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا ، شکل اولیه خود را حفظ کرده و مقاوم تر می شوند . ظروف سفالی ، چینی و چینی های بهداشتی و غیره ، جزو این گروه می باشند .

تاریخچه :

آشنایی انسان با مواد سرامیکی و استفاده از آنها ، قدمتی به طول تاریخ دارد . سفالینه های کشف شده در مناطق باستانی دنیا نشان می دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگی کار با آن و پخت و مقاوم سازی آن آشنا بوده است . اما امروزه سرامیک ، کاربردهای بسیار فراتر از ظروف سفالی یا چینی دارد و در صنعت و تکنولوژی ، استفاده های فراوانی از آن می شود .

مواد اولیه سرامیک :

سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود . خاک رس ، همان سیلکاتهای آلومینیوم هیدارته است که به صورت کانی مختلفی یافت می شوند .

دید کلی :

از زمانی که انسان غارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت ، با مصالح ساختمانی سرو کار پیدا کرده بود . بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود ، مانند پوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی . بعدها بشر آموخت که از قطعات چوب و تخته و میخ و پیچ برای استحکام بنا استفاده کند و موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان را برای اتصال محکم تر قطعات سنگ و یا چوب به یک دیگر بکار می رود ، ولی خاک رس مهمترین ماده اولیه تهیه بسیاری از مصالح ساختمانی است . خاک رس به صورت ناخالصی در تهیه کوزه ، گلدان های گلی ، ظروف سفالی ، اشیاء و لوله های سفالی ، سرامیک ، سیمان و به صورت خالص ، در تهیه ظروف چینی و . . . مصرف می شود .

سرامیک

تعریف :

از نظر واژه : سرامیک به کلیه جامدات غیره آلی و غیره فلزی گفته می شود .

از نظر ساختار شیمیایی : کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیره قابل حل در حلال ها و تقریبا گداز ناپذیر می باشند ، سرامیک نامیده می شوند .

نقش اجزای سه گانه در سرامیک :

خاک رس : موجب نرمی و انعطاف و تشکیل و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است . ذرات بلوری سرامیک می شود .

ماسه : قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل بلوری سرامیک را کاهش می دهد .

فلدسپار : در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه ای و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است .

خواص سرامیک ها :

خواص سرامیک ها بسته به نوع و درجه خلوص هریک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده های موجود در محیط ، تفییر می کند .

سرامیک های ویژه

مقره های برق :

که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 و Zr2O3 استفاده می شود .

سرامیک های مغناظیسی :

در این نوع سرامیک از اکسیدها آهن استفاده می شود . مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است .

سرامیک های شیشه ای :

وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد ، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می شود و خاصیت شکنندگی آن کم می گردد و بر خلاف شیشه های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی باشد ، یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی کنند . از این سرامیک ها برای تهیه ظروف که آشپزخانه یا ظروفی که برای دادن حرارت لازم باشند ، استفاده می شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می نامند .

لعابها و انواع آنها :

لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را بر می گیرند . لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب ( Pbo ) است . این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق در آورند . آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه ور کرده و پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک با دیگر حرارت می دهند . در این صورت وسیله مورد نظر پر ارزش تر و نوشته و طرح روی آن بادوام تر می شود .

لعاب ها در انواع مختلف وجود دارد :

1 – لعاب بی رنگ : این لعاب که برای پوشش سطح چینی های بدلی ظریف بکار می رود ، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می شود .

2 – لعاب رنگی : برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2o ) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن ( FeO ) و برای رنگ سبز از اکسید کروم ( cr2O3 ) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای ارغوانی از کاسبوس استفاده می شود .

3 – لعاب کدر : این نوع لعاب که پوشش چینی های بدلی معمولی بکار می رود و از مخلوط pb3O3 / SiO2 /PbO SnO2 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می شود . که آن را پس از ذوب کردن ، سردکردن ، در آب به صورت حمام شبر در می آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه ور می کنند .

ظروف لعابی :

ظروف لعابی در واقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می پوشانند . البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب و یا اینکه تحت ضربه قرار داد ، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزند .

انواع چینی :

چینی ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی ها اصل یا سخت و چینی های بدلی تقسیم می شوند .

ظروف چینی

چینی های اصل :

· چینی ظرف : که می توان آن را نوعی شیشه کدر دانست ، مانند ظرف چینی معرف به سور . از ویژگیی های این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می گیرد .

· چینی سیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است ، در کشور فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می شود . مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است .

· چینی آلومینیوم دار : این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می شود و دارای CaO / SiO2 / Al2O3 است .

چینی های بدلی :

خمیر این نوع چینی ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی های ظریف است . در نتیجه سختی آنها از چینی های اصل کمتر است . از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند . این نوع چینی ها خود به دو دسته تقسیم می شوند :

· بدل چینی های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشاننده می شود .

· بدل چینی های ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست . معمولا سطح این نوع چینی ها را از لعاب بی رنگ ورنی مانند و شفا می پوشانند تا ظاهری مانند اصل پیدا کنند .

طبقه بندی کانی های رس

کانی سیلیکاتی دو لایه ای

کائولینیت :بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در در کائولینیت نشان می دهد . لایه اول شامل واحد های 2 – Si2O5 چهار وجهی است و لایه دوم از واحد های هشت وجهی 2 – Al2(OH) تشکیل شده است . از اتصال دو لایه ، یک لایه یک واحد بوجود مآید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می سازد .

هالوی سیت : کانی دیگر ، هالوی سیت است که در مقایسه با کائولیت کاربرد کمتری دارد

کانی های سیلیکاتی سه لایه ای :

مونت موری لونیت : مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهار وجهی های سیلیکاتی و لایه وسط به صورت گروه های هیدروکسی آلومینات است . به علت توانایی گیر انداختن سیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند .

ایلیت : ساختمان ایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانی های دیگر است فرمول دقیقی نمی توان برای آن در نظر گرفت .

ترکیبات ثانوی خاک ر س و تاثیر آن بر سرامیک ها :

ترکیبات ثانوی ، شامل ترکیبات آهن ، ماسه ، کربنات کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنها در انواع خاک رس متغیر می باشد . ترکیبا ت آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها و هیدرو کسیدها آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل از پختن به زرد متمایل به قهوه ای و بعد از پختن به صورتی متمایل به قرمز تیره می شوند . باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبند گی می شود .

کربناتها کلسیم و منیزم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیده گی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می شوند . نمک های سو لفات و کربنات و کلرید های فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس می شوند . ترکیبات وانادیوم لکه های زرد متمایل به سبز ، روی محصول ایجاد می کنند . ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستری می شوند .

انواع سیلیکا :

دی اکسید سیلیکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد . دی اکسید سیلکون در حالت سنگ به صورت کوارتز یافت می شود که در این حالت کمیاب است . به علت خالص بودن بهترین نوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک است . نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج می باشد . این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه بندی کرده ، می شویند . نوع پودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد .

نقش فلدسپار در سرامیک سازی :

فلدسپارها خاصیت سیال کنندگی دارند و امروز نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می کنند . نقش این ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه ای در توده اولیه است .

انواع فلدسپار در سرامیک :

فلدسپار پتاسیم 6SiO2 و Al2O3 و KO

فلدسپار سدیم 6SiO2 و Al2O3 و Na2O

فلدسپار کلسیم 6SiO2 و Al2O3 و CaO

از بین این ها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است ، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند ، مخلوطی از فلدسپار های مختلف هستند .

HADI KASAEI

برچسب‌ها: سرامیک, ساختار شیمیای, سرامیک های شیشه ای, لعاب ها, کانی سیلیکاتی دو لایه ای

تاريخ : جمعه پنجم اسفند ۱۳۹۰ | 15:59 | نویسنده : هادی کسائی | آرشیو نظرات

شیشه و سرامیک

شیشه :

شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . اما با کاهش دما ، گرانروی آن به طور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است ، قرار گیرند . به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست .

شیشه جسمی سخت است که سختی آن حدود 8 است و همه اجسام بجز الماسه ها را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار ترد و شکنده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند. فقط اسید فلوئوریدریک ( HF ) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .

تاریخچه :

شیشه گری یکی از قدیمیترین حرفه های است که که بشر به آن اشتغال داشته است . مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاری های مصر قدمت 5000 ساله دارد . رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته بودند . رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است ، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت .

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت تاریخی دارد . و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد .

ترکیبات سازنده شیشه

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید ، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ( sio2 ) دی اکسید بور ( B2O3 ) ، پنتا اکسید فسفر ( P2O5 ) که از هر کدام به تنهایی می توان شیشه تهیه نمود .

گداز آورها :

کربنات سدیم ( Na2CO3 ) ، کربنات پتاسیم ( K2CO3 ) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم ( Na2Sio3 “ K2SIO3 ) که حاصل ترکیب سیلیس با گداز آورها می باشند ، در آبحل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می

کنند . به همین می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید .

انواع شیشه

تثبیت کننده ها :

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم ، باید اکسید های دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم ، روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ثابت کننده می گویند .

تصفیه کننده ها :

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند :

1 – فیزیکی : سلفات سدیم ( Naso4) ، کلرات سدیم . ( Naclo3 ) با ایجاد حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 – شیمیایی : املاح آرسینک و آنتموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد . حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم .

افزودنی ها :

1 – استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گداز آور ) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند .

2 – استفاده از نیترات سدیم NaNO3 برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود . )

3 – استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی شفاف تر شدن شیشه می شود .

4 – استفاده از اکسید سرب PbO و PH3O4 به جای Cao برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشنده گی شیشه می شوند .

5 – برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند .

6 – استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .

7 – برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند .

8 – استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

9 – استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

10 – اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند ، در زیر ذکر می گردد

1 – ترکیبات 1 : ( اکسید سیلیسیم ( sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم ( Nao2 ) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 12 تا 7 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند – Mno – Fe2O3 sio3 – Tip2 – AL2O3

2 – ترکیبات 2 : اکسید سیلیسیم ( Sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور ( B2O3 ) و اکسید پتاسیم ( K2O ) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن ( Fe2O3 ) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی sio2 هر کدام 0.3 درصد .

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد .

انواع شیشه وکاربرد های آنها :

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیری و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دو جداره ، سکوریت و . . . وجود دارد .

کاربرد های شیشه

شیشه رنگی :

به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد .

1 – با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می ]ید . رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد .

2 – شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس ) :

همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نمایند .

شیشه مسطح :

این نوع را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشترین برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها

آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف ) :

این شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز ها آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود .

شیشه سکوریت :

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود . این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوکها حرارتی می گردد . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند . از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درها شیشه ای و پنجره ها جانبی اتومبیل ها استفاده می گردد .

شیشه نشکن :

این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد .

از جمله کاربردها این شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند .

شیشه ضد گلوله :

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند . در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد .

شیشه ی ضد گلوله

شیشه انعکاسی ( بازتابنده ) :

در این شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشاننده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشنده گی نور موثر هستند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم ، شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شبها پدیده مذکور برعکس است . یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است .

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش خورشید را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می شود .

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:37 توسط مهندس ایمان رستگار |

روش تولید سرامیک و اجزاء تشکیل دهنده آن

تاریخچه كاشی و سرامیك:

سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10/000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك:

لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد . روش ساخت و تهیه .كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد.

لعاب دادن كاشی و سرامیك:

برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند.

كاربرد سرامیك ها:

استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می افزاید.

تولید صنعتی:

از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.

آماده کردن مخلوط:

مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا:

برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند. خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده.

سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.

روش خشک کردن با تکنولوژی جدید:

امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.

پخت اشیا سرامیکی:

پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

بار کردن اشیا به محفظه پخت
پیش گرمایی
افزایش دما تا حد پخت
سرد کردن
تخلیه

تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.

انواع کوره‌های پخت سرامیک:

کوره‌های پخت از بالا به پایین: این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.

کوره‌های هافمن: در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی:

سرامیکهای سنتی:

متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی

سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید:

سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی

کاربرد:

امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:36 توسط مهندس ایمان رستگار |

نقش کانیها در تهیه سرامیک

آشنایی

به تمامی مصنوعاتی که از کانیهای غیرفلزی ساخته می‌شوند، سرامیک (Ceramic) اطلاق می‌گردد. فرآورده‌های سرامیکی بسیار متنوعند و مصارف گوناگون دارند. انواع سرامیکها عبارتند از سرامیکهای بهداشتی ، سرامیکهای الکتریکی ، سرامیکهای ساختمانی ، شیشه‌ها ، انوع چینی ، مواد ساینده ، انواع لعاب ، انواع دیرگدازها ، تک بلورها و سرامیکهای پیشرفته. سرامیکها را بر اساس نوع بدنه آنها که ممکن است متراکم یا متخلخل باشد نیز تقسیم بندی می‌کنند.

مواد اولیه بدنه سرامیکها

مهمترین مواد اولیه بدنه سرامیکها خاک رسی ، آلکانی فلدسپات و سیلیس است. در سرامیکهای ویژه مانند سرامیکهای الکتریکی از تالک ، ترکیبات سدیم ، تیتانیوم و عناصر فلزی استفاده می‌شود.

آلکالی فلدسپات : در طبیعت به دو صورت فلدسپات پتاسیک و سدیک وجود دارد. فلدسپات سدیک خالص در دمای 1118 درجه سانتیگراد بطور کامل ذوب می‌شود. فلدسپات پتاسیک در دمای 1150 درجه شروع به ذوب شدن فلدسپات پتاسیک غیر متجانس است، زیرا هنگام ذوب شدن مایع SiO₂ آزاد می‌شود و جامد لوسیت باقی می‌ماند. ذوب کامل فلدسپات پتاسیم در دمای 1580 درجه صورت می‌گیرد. فلدسپات پتاسیک بیشتر در بدنه سرامیک بکار می‌رود، در صورتی که فلدسپات سدیک در شیشه و لعاب به مقدار کم در بدنه استفاده می‌شود. آلکانی فلدسپات در بدنه دو نقش مهم ایفا می‌کند، کاهش دمای ذوب و ایجاد سختی.
سیلیس : نقش سیلیس در بدنه ، ایجاد فاز شیشه و افزایش مقاومت است.
خاک رس : بیشترین بخش سرامیک را تشکیل می‌دهد. کانیهای رسی به گروه کائولینیت ، اسمکتیت و ریکوتیت تقسیم می‌شوند که بیشترین مصرف را کائولن دارد. گلهایی که در سرامیک سازی بکار می‌روند. عبارتند از گل چینی ، گل سفالگری و گل توپی (گل بال).
گل چینی از کائولین ، آلکالی فلدسپات و سیلیس تشکیل شده است. گل چینی سفید ، حاوی 50 درصد کائولین ، 30 درصد فلدسپات ، 20 درصد سیلیس است. چنانچه شکل پذیری گل کم باشد به جای 50 درصد کائولین از 40 درصد همراه با 10 درصد گل توپی می‌توان استفاده کرد. گل توپی ، بیشتر از مونتموریونیت و کائولین دانه ریز و مواد آلی تشکیل شده است و خاصیت چسبندگی آن بسیار خوب است. گل سفالگری بیشتر از خاک رس تشکیل شده و بیشترین مصرف آن در تهیه آجر است.

انواع موادی که برای بهبود کیفیت به خاک افزوده می‌شوند.

اگر گل دارای خاصیت نسوز باشد یعنی در دمای پایین ، ذوب و سخت شود باید مواد کمک ذوب همچون تالک ، آهن ، یا فریت بر آن افزود.
اگر گل در دمای پایین ذوب می‌شود و حالت شکنندگی دارد باید مواد دیرگداز نظیر کائولن ، گل بال، خاک نسوز یا سیلیس اضلفه کرد.
اگر گل دارای چسبندگی زیاد باشد و هنگام خشک شدن با کاهش حجم زیاد همراه گردد باید سیلیس یا کائولین بر آن افزود.
چنانچه گل ترد باشد و چسبندگی کم داشته باشد باید گل بال یا بنتونیت به آن اضافه کرد.
اگر گل نیار به تغییر رنگ داشته باشد می‌توان مواد رنگی بر آن افزود.

سرامیکها پیشرفته

سرامیکهای پیشرفته از یک یا چند عنصر غیر فلزی و فلزی ساخته شده‌اند. خوصیات مهم این سرامیکها عبارت است از سختی زیاد ، استحکام ، مقاومت در برابر شوکهای حرارتی ، مقاومت زیاد در حرارت بالا و خواص ویژه الکتریکی. موارد کاربرد این سرامیکها در ساخت قطعات موتورهای ماشین و جت، الکترومغناطیس و مغناطیس ، بیوسرامیکها ، قطعات باطری ، دیرگدازه‌ها ، صنعت تصفیه نفت ، قطعات نوری ، ابزار برش و مته‌های حفاری ، ساینده‌ها ، سلولهای خورشیدی و سایر مواد می‌باشد.

نقش مواد در سرامیکها پیشرفته

زیرکونیوم : افزایش مقاومت مکانیکی و افزایش ضریب انبساط حرارتی. این نوع سرامیکهای پیشرفته در ابزارهای برش ، دیسکهای برش ، پرس داغ و پوشش بلبرینگ کاربرد دارند.
کاربیدها : برای سختی زیاد بکار می‌رود. سرامیکهای حاصله در مواد ساینده ، مته‌های حفاری ، پوشش نیروگاههای هسته‌ای ، قطعات توربینهای گازی و صیقل دادن فلزات سخت کاربرد دارد.
نیتریدها : این مواد سخت ، شکننده و عایق بسیار خوب الکتریکی حتی در دمای بالا باشند. این نوع سرامیکهای حاصله در اگزوز جتها ، بوته‌های ذوب فلزات و پوشش آنتن رادار هواپیما کاربرد دارد.
بور : این ماده کارایی بسیار خوبی در دمای بالا دارد.
آلومینیوم : این ماده باعث افزایش مقاومت الکتریکی ثابت بودن حجم و ابعاد در دمای خیلی زیاد ، کاهش ضریب هدایت گرما با افزایش دما ، سختی بالا و مقاومت بالای فشاری می‌شود. کاربرد این نوع سرامیکها در ابزار برش ، قطعات ماشینهای نساجی و بوته‌های ذوب فلزات می‌باشد.
بریلیوم : این ماده هدایت بسیار خوب حرارتی ، کاهش ضریب هدایت الکتریکی ، خواص دی الکتریک بسیار خوبی دارد.

خواص مهم سرامیکها

خواص مکانیکی : مقاومت مکانیکی سرامیک به ترکیب مواد ، اندازه ذات مواد اولیه ، دانه بندی ، شکل ذرات ، شرایط شکل دهی ، چگونگی خشک کردن و همچنین شرایط پخت بستگی دارد. مواد دانه ریز موجب کاهش تخلخل و بالا رفتن مقاومت سرامیک می‌گردند سیلیس و بال گلی باعث افزایش مقاومت مکانیکی می‌شوند.
خواص شیمیایی : آب ، اسیدها و محلولهای قلیایی با مواد سرامیکی واکنش انجام می‌دهند و تغییراتی در آنها وجود می‌آورند در سرامیکها ویژه از مواد مقاوم در برابر اسیدها و قلیاییها استفاده می‌شود.
خواص نسوزی : سرامیکهایی که برای دماهای بالا بکار می‌روند، از مواد دیرگداز تهیه می‌گردند.
خواص الکتریکی : از سرامیکها به عنوان نارسانای الکتریکی نیز استفاده می‌کنند.

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۶ ساعت 21:35 توسط مهندس ایمان رستگار |

+ نوشته شده در چهارشنبه سوم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:48 توسط مهندس ایمان رستگار |

+ نوشته شده در چهارشنبه سوم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:44 توسط مهندس ایمان رستگار |

+ نوشته شده در چهارشنبه سوم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:40 توسط مهندس ایمان رستگار |

+ نوشته شده در چهارشنبه سوم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:38 توسط مهندس ایمان رستگار |

+ نوشته شده در چهارشنبه سوم آبان ۱۳۹۶ ساعت 22:35 توسط مهندس ایمان رستگار |