توليد قطعات با استفاده از ضايعات شيشه در دو لايه

[sajad.akhuondi9446]

پرديس فناوري کيش طرح مشاوره متخصصين صنعت و مديريت گروه  اجرائي و عمران

پيشگفتار

ذخاير معدني كشور وديعه اي الهي است كه مي بايستي با حزم و دور انديشي و برنامه ريزيهاي هماهنگ ، مولد و معقول ، براي بهبود و توسعه اقتصادي كشور ، بصورتي مؤثر مورد بهره برداري قرار گيرد . در توجيه و تعليل اين امر ، كافيست بياد داشته باشيم كه اين سرمايه هاي الهي از يك سو محدوداند و از سوي ديگر به همه نسلهاي اين مرز و بوم تعلق دارند . از اين جهت منطقي آن است كه اين ذخاير ، در تقويت ، توسعه صنايع مادر و مولد ، بنحوي خداپسندانه با بيشترين بازدهي بكار گرفته شود .

بسياري از صنايع كشور از قبيل صنايع فولاد ، دفاع ، ماشين سازي ، كشاورزي ، الكترونيك ، دارويي ، رنگسازي ، ساختماني ،‌ نسوز ، سيمان و ... به نحوي مواد خام مصرفي را از مواد معدني تهيه مي نمايند . شيشه نيز يكي از با ارزش ترين صنايع محسوب مي شود كه مواد خام مورد مصرف آن از مواد معدني تهيه مي شود .

امروزه ، رشد جمعيت و توسعه كشور و متعاقب آن تأمين فراينده مسكن و احداث محتمعهاي مسكوني ، اداري و صنعتي جايگاه ويژه اي را براي توليد و بهره وري از اين صنعت ( صنعت شيشه ) منظور داشته است . شيشه به عنوان ماده اي مهم در بخشهاي مختلف زندگي انسان كاربرد دارد . كاربرد شيشه در صنايع ساختماني به صورت شيشة در و پنجره بر همگان روشن است . به راستي اگر شيشه نبود اتاقهاي بدون پنجره و تاريك مسلماً نمي توانست براي انسان خوشايند باشد . تعداد ساختماني زيبايي كه نماي خارجي آنها از شيشه است روز به روز افزايش مي يابند .

ظروف خانگي از قبيل انواع بطري ، ضروف مربا و غيره ، استكان ، ليوان ، بشقاب ، ظروف شيشه ، مقاوم به شوك حرارتي ، و نيز ظروف كريستال بخش عمده اي از توليدات شيشه اي را به خود اختصاص مي دهند .

شيشه هاي اپتيكي از قبيل انواع عدسي ، آينه و منشور كه در ساخت عينك ، ميكروسكوپ ، دوربين عكاسي ،تلسكوپ و غيره از ضروريات اند ، قابل ذكر هستند .

امروزه الياف شيشه هاي اپتيكي كه مانند سيم مسي علائم مخابراتي را از خود عبور مي دهد ، در مخابرات نوري كاربرد فراواني پيدا كرده و سبب دگرگوني عظيمي در صنعت مخابرات شده است . پشم شيشه به عنوان بهترين ماده عايق در برابر گرما و رطوبت درعايق بندي ساختمانها و لوله ها و مؤسسات صنعتي مصرف قابل توجهي دارد . لوله هاي شيشه اي بروسليكات به علت مقاومت زياد در برار گرما و نيز بي اثر بودن در برابر اسيدها و بازها ، در صنايع شيميايي به جاي لوله هاي فلزي بسيار مناسب هستند. مواد پلاستيكي مقاوم شده الياف شيشه اي مقاومت مكانيكي زيادي دارند و در ساخت بدنه قايق و اتومبيل مي تواند مورد استفاده قرار گيرد . نقطة ذوب بالاي شيشه سليكاي خالص (1700 درجه سانتي گراد ) آن را به عنوان مادة مناسبي براي ساخت بوتة ذوب بسياري از اجسام عرضه مي كند.مقاومت الكتريكي بالاي شيشه . آن را به عنوان مادة عايق خوبي در صنعت برق و الترونيك ارائه مي كند . حباب انواع لامپهاي روشنايي ، لامپهاي خلاً الكترونيكي ، لامپهاي كاتوديك ، و نيز مادة عايق ضروري در صنعت انتقال برق فشار قوي ، و همچنين مقاومتهاي الكتريكي ، رله هاي تأخيري فوق صوتي ( قابل مصرف در تلويزيون ،كامپوتر و ... ) همگي از مواد شيشه اي هستند .

شيشه هاي فتورزيستيو ، فتوكروميك ،شيشه هاي ليزري ، شيشه هاي نيمه رسانا از جمله موارد مدرن كاربرد شيشه در زندگي انسان متمدن امروزي است .

به طور كلي كه ملاحظه مي شود شيشه به عنوان ماده اي بسيار جالب ، كاربردهاي بيشماري از صنايع ساختماني تا صنايع مخابرات نوري و الكترونيك دارد . از اين رو جا دارد كه كوششهاي مؤثري براي توسعه علوم و تكنولوژي شيشه در دانشگاهها و مدارس عالي كشور به عمل آيد .

رشد در اين بخش صنعتي ،‌مستلزم جذب نيروي انساني ، آموزش و تجهيز آزمايشگاهها و تأمين ابزار  مورد نياز در اين زمينه است . جذب و آموزش نيروهاي جوان و علاقمند در اين بخش ، و حفظ نيروهاي موجود ، مي تواند طي يك برنامة دقيق و زمانبندي شده ، عامل مؤثري در بهبود كيفيت امر توليد و تعالي راندمان بهره برداري و تسريع در آهنگ رشد و شكوفايي ، بحساب ايد . در اين راستا ، ايجاد دوره هاي فشرده كارآموزي در بدو اشتغال و در مقاطع مختلف حائز اهميت است .

دولت جمهوري اسلامي ايران جهت دستيابي به برنامه هاي توسعه ،  حركت تازه اي را شروع كرده است از جمله مي توان به بهبود ضوابط و آيين نامه هاي اجرايي در رابطه با توليدات صنعتي و ارز آوري و ايجاد استغال در بخش غير دولتي و تعاونيهاي مردمي ، و ايجاد تسهيلات و پرداخت و امهاي كم بهره در اين زمينه ، در راستاي مشاركت مردمي و استفاده از امكانات بخش غير دولتي ، جذب و آموزش نيروي انساني و بعضاًٍُ تحول در امر بهره برداري و توليدات صنعتي جهت پيشگيري از ضايعات اشاره نمود .

 

 

 

 

 

 

 

 

1-                  كليات

1-1-      توضيح مختصري در مورد طرح توليد

در طرح فوق از شيوة نوين جديدي استفاده شده كه مي توان اين طرح را جايگزين خوبي براي مواد و مصالحي كه تا كنون در صنعت ساختماني از قبيل سنگ ، كاشي سراميك و غيره ... ) جهت نما ، طراحي كف ، مصارف بهداشتي ، و تزئيني در ساختمان مورد استفاده قرار گرفته به حساب آورد . براي تسريع در عمل ذوب كوره ها به صورت خاصي طراحي شده كه بتوان با حداقل زمان به مواد مذاب دست يافت طرح فوق از دو قسمت لاية رويين ( شيشه ) و لاية زيرين ( مواد مخصوص جهت نصب ) تشكيل مي شود.

همانطور كه در مراحل توليد توضيح داده خواهد شد شيشه پس از گذر از مراحل مختلف به حالت دلخواه و مورد تقاضا در آمده و در مراحل بعد پس از اضافه كردن لاية دوم ( جهت سهولت در نصب و استقرار صحيح و استحكام بر روي سطح در كار ) جهت عرضه به بازار آماده مي شود . تمامي اطلاعات در مورد مراحل توليد در صفحات بعدي ( فصل شرح عمليات توليد‌ ) به طور مفصل و كامل توضيح داده شده‌است  .

1-2 مواد مورد استفاده

1-2-1- (  مورد استفاده جهت نما در ساختمان ) قطعات فوق مي تواند جايگزين سنگ در نماي بيروني و دروني ساختمان گردد .

1-2-2- ( جهت طراحي كف ) از اين قطعات مي توان جهت طراحي كف ساختمان با توجه به صرفه جويي در هزينه استفاده نمود .

1-3-3- (‌مصارف بهداشتي ) از طرح فوق مي توان جهت مصارف بهداشتي ( حمام ، دستشويي و آشپزخانه و غيره ... ) با توجه به اينكه شيشه به سهولت تميز شده ، رطوبت را به خود نمي گيرد وزيباتر مي باشد استفاده كرد . جايگزين خوبي براي كاشي و سراميك به حساب مي آيد

1-2-4 ( مصارف تزئيني ) در مورد مصارف تزئيني طرح فوق مي توان از طراحي ستونهاي شيشه اي ،شومينه ، طراحيهاي زيبا و غيره ... نام برد. در ضمن اين طرح مي‌تواند جايگزين خوبي براي گچبري  و طراحي ارگ و ... در صنايع ساختماني باشد .

اميد است كه بتوانيم با ارائه اين طرح سهم كوچك و بسزايي در توسعه و رشد صنايع ساختماني داشته باشيم .

 
 
 
 
 
 
 
 
 
2-بررسي ويژگيهاي طرح

طرح توليد با استفاده از مواد ضايعاتي (شيشه) و بازيافت آن از نظر اقتصادي، ارزآوري و صرفه جويي در ذخاير معدني بسيار حائز اهميت مي‌باشد.

اين طرح از نظر توليد طرحي نو بوده و مي تواند در صنايع ساختماني نقش مهم و ارزنده اي را ايفا نمايد و نه تنها در صنايع ساختماني داخلي بلكه جهت استفاده در خارج از كشور مورد استفاده قرار گيرد.

از عمدة برجسته ترين مزاياي اين طرح كه از نظر صنايع ساختماني حائز اهميت مي‌باشد مي توان به چند مورد اشاره نمود كه عبارتند از:

الف- تنوع در رنگ

 رنگ و تنوع آن در صنايع ساختماني نقش مهمي را ايفا مي‌كند. در طرح فوق تنوع رنگي زيادي موجود مي‌باشد كه به مهندسين و معماران ما اين امكان را مي دهد، به طور برجسته از اين موهبت الهي (دنياي رنگها) استفاده نمايند در صادران و ارزآوري، لوازم و مواد مورد مصرف در صنايع ساختماني از جمله سنگ، كاشي، سراميك، سرويسهاي بهداشتي نقش بسيار مهم و ارزنده اي را ايفا مي‌كند.

ب- استحكام

 يكي از مسائلي كه پيوسته در طراحي و ساخت لوازم و مواد مصرفي مورد استفاده در صنايع ساختماني، كارشناسان و مهندسين امر را همواره مشغول ساخته است و باعث شده در اين زمينه توليدات قطعات و مواد مصرفي بارها و بارها مورد آزمايش قرار گيرد استحكام توليدات مي‌باشد. (از قبيل استحكام در برابر فشار، زلزله، رطوبت و…) مستحكم بودن قطعات توليدي در طرح توليد با استفاده از شيشه يكي ديگر از مزاياي اين طرح به شمار مي آيد. قطعات فوق به علت اينكه توسط ماشين آلات و با استفاده از تغييرات فيزيكي و شيميايي به صورت نشكن توليد مي شوند در برابر فشار و زلزله مصونيت دارند و اين مطلب بر همگان آشكار است كه رطوبت نمي تواند به شيشه نفوذ كرده و باعث پوسيدگي آن شود.

پ-خلاقيت در طرح

 در طرح توليد با استفاده (شيشه) قدرت مانور زيادي در توليد وجود دارد. يعني اينكه با توجه به اينكه شيشه مذاب و سپس به اشكال مختلف در مي‌آيد توليد كننده مي تواند با توجه به تقاضا توليدات خود را به اشكال و ابعاد مختلف ائم از طرحهاي برجسته، ساده، طراحي كف،نما، سرويسهاي بهداشتي مورد استفاده قرار گيرد.

ت-صرفه جويي در مصالح و نصب آسان

قطعات توليدي در طرح فوق الذكر با حداقل مصالح مورد استفاده قرار مي گيرند، به دليل اينكه در طرح فوق از دو لايه استفاده شده. لاية رويي شيشه مي‌باشد و در لاية زيرين به طور بسيار نازك از موادي استفاده شده كه قابليت جذب چسبندگي قابل توجهي دارد اين امر باعث شده كه نصب قطعات نيز بسيار آسان و به سهولت انجام گيرد.

ث- صرفه جويي در هزينه

از نظر هزينه قطعات توليدي بسيار مقرون به صرفه بوده و علاوه بر ويژگيهايي كه توضيح داده شده نسبت به مواد و مصالح مصرفي از قبيل (سنگ، كاشي، سراميك و سرويسهاي بهداشتي) كه در صنايع ساختماني تا كنون مورد استفاده قرار گرفته بسيار ارزان و كم هزينه مي‌باشد.

 

 

 

 

 
3-مختصري در مورد آشنايي
با حالت شيشه اي ماده

3-1-بررسي تاريخي

شيشه يكي از قديميترين موادي است كه بشر با آن آشنا شده است و مسلماً يكي از جالبترين اكتشافات انسان به شمار مي رود. شيشه طبيعي كه اوبسيدان (Obsidan) نام دارد مواد آتشفشاني يافت مي شود. اين نوع شيشه در روزگاران بسيار قديم و قبل از اينكه بشر تهيه شيشه را بياموزد براي ساختن سرنيزه، كارد و ابزارهاي مشابه به كار مي رفته است.

شيشه طبيعي به رنگ قهوه اي متمايل به قرمز و به صورت نيمه شفاف است كه وقتي صخره اي مذاب به سرعت سرد شده باشد شكل مي گيرد. تكه هاي كوچك شيشه طبيعي در نمونه هاي خاكي كه توسط آپولو از كره ماه به زمين آورده شد نيز كشف شده است.

گرچه دقيقاً معلوم نيست كه كجا و چگونه شيشه براي اولين بار مصنوعاً تهيه شده است ولي احتمال مي رود كه در هفت هزار سال پيش از اين شيشه براي اولين بار در ايران ساخته شده است. تكه هاي شيشه اي كه در مصر كشف شده است نشان مي‌دهد كه مصريها دو هزار سال پيش از ميلاد مسيح با اين صنعت آشنا بوده اند. روش فوت كردن شيشه چندي قبل از ميلاد مسيح توسط سوريها كشف شد. اصول اين روش امروزه هم دقيقاً همان است كه سوريها دو هزار سال پيش از اين به كار مي بردند. در دوران امپراتوري روم، روميها فنون و اسرار شيشه گري را از مصريها و سوريها ياد گرفتند و آن را در تمام ممالك تحت نفوذ خود در اروپا رواج دادند. در دوران قرون تاريك، ايتاليا به عنوان مركز صنعت شيشه گري جهان در آمد. در قرن دهم ميلادي «ونيز» مركز اصلي اين صنعت شد و شيشه هاي خاصي در اين شهر  ساخته مي شد. ونيزيها فنون شيشه گري را ساليان دراز اختفا نگه داشتند. در سال 1226 هنر شيشه گري در انگلستان توسط شيشه گران فرانسوي، رايج شد و در اواخر قرن سيزدهم تقريباً كشورهاي اروپايي با فن و هنر شيشه گري آشنا بودند. صنعت شيشه گري در امريكا براي اولين بار توسط مهاجران انگليسي معرفي شد و اولين كارخانه شيشه سازي در قرن هفدهم در شهر جيمز تاون، واقع در ايالت ويرجينيا، تأسيس گرديد.

تا قرن نوزدهم ميلادي توليد و مصرف شيشه در زندگي روزانه بشر ادامه يافت بدون اينكه بتوانند قدمي مهم در شناخت علمي اين ماده بردارند. تأسيس «انجمن سلطنتي لندن» در سال 1660 و كوششهاي آن نقش بسيار ارزنده اي در شناخت شيشه داشته است. در پايان قرن هفده، جورج راونس كرافت اكسيد سرب را به مواد خام شيشه اضافه كرد و بدين ترتيب توانست شيشه اي با كيفيت عالي بدست آورد. اسرار اين نوع جديد شيشه سرب دار انگليسي، كه بعدها «كريستال» ناميده شد تا چندين نسل در خفا نگهداري شد و توانست با شيشه هاي ونيز رقابت فوق العاده كند.

شيشه هاي داراي سرب ضريب شكست بالايي دارند و كشف اين نوع شيشه در پيشرفت علم نورشناسي بسزايي داشته است.

در اوايل قرن نوزده پژوهشهاي مايكل فاراده دربارْة شيشه هاي مورد استفاد در ابزارهاي نوري را مي توان اولين كوشش انسان در جهت پژوهشهاي علمي براي شناخت شيشه دانست. او اكسيد بور را به مادة اوليه شيشه اضافه كرد و توانست انواع مختلف شيشه‌هاي اپتيكي با كيفيت خوب تهيه كند. او همچنين به عنوان اولين دانشمند، شيشه را به صورت محلول چند ماده مركب در هم ديگر، و نه يك تركيب شيميايي جامد، تعريف كرد. در اواخر قرن نوزدهم ميلادي اولين مطالعات منظم و مرتب به منظور شناخت ارتباط ميان خواص شيميايي و فيزيكي شيشه و مواد تشكيل دهنده آن توسط ونيكلمان و شوت در آلمان آغاز شد. تهيه شيشه هاي رنگين نيز ار قدمت خيلي زياد برخوردار است و در اين راه چينيها، مصريها و ايرانيها پيشگام بوده اند.

پديدة تشكيل شيشه از نظر علمي و فني فوق العاده مهم است و گرچه علوم و فنون معاصر براي توسعه صنعت شيشه گري در جهان كمك بسياري كرده است ولي متأسفانه هنوز نمي توان به پرسشهاي ابتدايي در زمينه پديده هاي حاكم بر تشكيل شيشه پاسخ قاطعي داد.

 

3-2-تعريف و طبقه بندي

تعاريف مختلفي براي «شيشه» پيشنهاد شده است كه مي توان به موارد زير اشاره كرد

شيشه جسمي جامد نيست، بلكه مايعي مذاب است كه تادرجه حرارت معمولي سردو فوق العاده چسبنده و سخت شده است به طوري كه خواص معمولي اجسام جامد را دارد. « دايره المعارف مارشال كاونديش » شيشه محلولي از مذاب اجسام غيرآلي است كه بي آنكه تبلور يابد سرد شده و به صورت جسمي سخت درآمده است.(انجمن آمريكايي آزمايش مواد،1945)

تعريف اخير شيشه هايي را كه از مواد آلي تهيه مي شوند در بر نمي گيرد. به هر حال براي  فيزيكدانان ،شيشه به صورت جسم جامد سختي كه در ان اتمها و مولكولها داراي نظمي با برد بلند نيستند مطرح است. البته اين تعريف دربرگيرنده فيلمهاي نازك غيربلوريني كه از عناصر يا تركيبات مختلف تهيه مي شوند نيز هست كه در آنها هم نظم وترتيب اتمي با برد بلند برقرار نيست. بنابراين تعريف «جامع ومانعي» براي شيشه وجود ندارد.

با وجود اين «حالت شيشه اي» هم اكنون مفهوم خاص خود را داراست وبعضي از عناصر، هالوژن ها ،اكسيدها،تركيبات غيراكسيدي واجسام آلي ميتوانند به صورت شيشه اي تهيه شوند.

سيلينيوم و گوگرد بهترين عناصري هستند كه اگر مذابشان سريعاً سرد شود به صورت شيشه در مي ايند . در مورد اينكه آيا اكسيژن ،‌تلئور ،‌حتي فسفر تحت شرايطي تشكيل شيشه مي دهند يا به اختلاف عقيده وجود دارد . شيشه هايي كه از [img=40x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image002.gif[/img] و [img=45x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image004.gif[/img] تهيه مي شوند مثالهايي از شيشه هاي هالوژنه هستند .

شيشه هاي اكسيدي گروه اصلي شيشه به شمار مي روند كه در زندگي انسان موارد استعمال زيادي دارند . از اكسيدهاي سيليكون [img=49x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image006.gif[/img] ، ژرمانيوم [img=56x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image008.gif[/img] ، بورن [img=53x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image010.gif[/img] ، فسفر [img=53x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image012.gif[/img] ، ارسنيك [img=61x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image014.gif[/img] و آنتيموان [img=52x33]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image016.gif[/img]مي توان شيشه تهيه كرد . اين اكسيدها را « اكسيدهاي ساده (اصلي ) تشكيل دهنده شيشه » مي نامند . از مخلوظي از هر يك از اين اكسيدها ، همراه با مقداري از اكسيدهاي ديگر مانند [img=44x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image018.gif[/img]، [img=36x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image020.gif[/img]، [img=36x20]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image022.gif[/img]، [img=36x20]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image024.gif[/img]و غيره نيز مي توان شيشه ساخت ، اين اكسيدها را ( اكسيدهاي تصحيح كنندة شيشه ) مي گويند . اكسيدهايي مانند [img=37x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image026.gif[/img]، ، [img=39x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image028.gif[/img] ، [img=45x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image030.gif[/img] ، [img=35x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image032.gif[/img] ، [img=44x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image034.gif[/img] ، [img=45x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image036.gif[/img]، [img=49x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image038.gif[/img]، [img=39x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image040.gif[/img]وجود دارند كه اگر مذابشان را سريعاً سرد كنيم به تنهايي تشكيل شيشه نمي دهند ، ولي گاه هر يك از اين اكسيدها را با يك اكسيد ديگر نخلوط و ذوب كنيم مي توان از آنها شيشه درست كرد .

اين قبيل اكسيدها را ( اكسيدهاي مشروط)  تشكيل دهنده شيشه مي نامند.

شيشه هاي چالكو جنايد از عناصر چالكوجن مانندگوگرد، سيلينيوم وتلئور تهيه مي شوند و ميتوان شيشه هايي از ذوب كردن يكي از عناصر چالكو جن با يك يا چند عنصر ديگر مانند sb,p,As,si,Ge,Bi و غيره بدست آورد. اغلب شيشه هاي چالكو جن از نظر الكتريكي نيمه هادي هستند و در بيست سال و پنج سال اخير درباره ‌آنها مطالعات زيادي انجام شده است. شيشه هاي آلي مانند شيشه پلي استرن از اجسام آلي تهيه مي شوند.

3-3-طبيعت حالت شيشه اي

تفاوت وارتباط ميان حالتهاي جامد، مايع و شيشه اي يك ماده بخصوص را ميتوان با در نظر گرفتن منحني مشخصه حجم-دما دريافت. در اين نقطه حجم بسرعت كاهش مي يابد و تغييرات ناگهاني در ديگر خواص فيزيكي جسم نيز ظاهر مي شود.

اگر مايع به سرعت سرد شود در دماي [img=23x28]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image042.gif[/img] متبلور نمي شود و حجم نيز همچنان به كاهش خود به طور پيوستة ادامه مي دهد(در اين حالت مايع فوق سرد خواهيم داشت).

در دمايي معين،منحني پيوست حجم-دما انحنايي به سمت بالا پيدا مي كند و آهنگ كاهش حجم تقريبا معادل آهنگ كاهش حجم بلورمربوط است. دماي [img=23x28]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image042.gif[/img] را دماي انتقال به حالت شيشه اي مي گويند كه در دماي پايينتر از آن ، جسم به صورت شيشه اي است.

بر خلاف اجسام جامد بلورين كه داراي دماي ذوب معيني هستند، در اجسام شيشه اي دماي [img=21x28]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image044.gif[/img] يك نقطه مشخص نيست بلكه در يك محدوده اي متغير است. اگر دماي شيشه را در نقطه T كه پايينتر از نقطه [img=21x28]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image044.gif[/img] است ثابت نگه داريم شيشه به آرامي منقبض مي شود وحجم آن به نقطه اي كه در امتداد منحني انقباض است مي رسد. اين فرآيند را تثبيت مي گويند.

تفاوت اساسي ميان شيشه ومايع فوق سرد در اين است كه مايع فوق سرد را نمي توان بدون تبلور تثبيت كرد. به علت فرايند تثبيت، خواص شيشه تا درجه زيادي بستگي به آهنگ سرد كردن مذاب دارد. چسبندگي شيشه مذاب تقريبا 100 پواز (ضريب چسبندگي ديناميك، معادل يك دهم پاسكال در ثانيه است. )

 با سرد شدن مايع چسبندگي آن به طور پيوسته زياد مي شود و در دماي [img=21x28]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image044.gif[/img] معمولا به حدود [img=29x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image046.gif[/img] پواز مي رسد.

با سرد شدن بيشتر، چسبندگي همچنان، ولي با آهنگ كمتري، افزايش پيدا مي كند و در دماي معمولي چسبندگي شيشه به [img=28x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image048.gif[/img] پواز مي رسد و در عمل شيشه مانند يك جسم جامد ظاهر مي شود.

3-4-ساختمان اتمي

از اوايل قرن حاضر كه ششهاي اساسي براي بررسي ساختمان اتمي شيشه شروع شد. كاربرد پرتوايكس براي مطالعه ساختمان شيشه نقش ارزنده اي در زمينه شناخت حالت شيشه اي ماده داشته است.افكار وانديشه هاي ( گلداشميت ) در زمينه شيمي بلورها و شيشه را كه در سال 1926 منتشر شد ميتوان زيربناي اين مطالعات دانست. وي معتقد بود كه ساختمان اتمي يك جسم بلورين بستگي به نسبت اندازه واحدهاي تشكيل دهنده آن دارد. جسم يوني مذاب پس از سرد شدن ممكن است به صورت شيشه درآيد، اگر نسبت اندازه يونهاي آن داراي مقدار مشخصي باشد. براي يك اكسيد ساده فرمول [img=44x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image050.gif[/img] اين نسبت در حدود 2/0 تا 4/0 است.

در يك جسم جامد كه بستگي بين اتمي كووالانسي است موقعيت اتمها به توسط زاويه پيوند مشخص مي شود.

در حالي كه در اجسام يوني. بزرگي نسبي يونهاست كه موقعيت اتمها را تعيين مي كند. بايد توجه كرد كه در اجسامي كه پيوند ها كاملا يوني نيست بحث تنها در مورد اندازه يونها بجا نخواهد بود.

در سال 1932 زاكارياسين نظر خود را در چند قاعده ساده كه حاكم بر تشكيل شيشه هاي اكسيدي است بيان كرد. وايل و ماربو قواعد زاكار يا سين را براي اكسيد ساده اي

 

هر اتم اكسيژن به بيش از دو اتم A  مربوط  نمي شود.

تعداد اتمهاي اكسيژن در اطراف اتم A بايد كم باشد.

چند وجهي هاي اكسيژن در گوشه شريكند نه در لبه ها و زاويه ها

براي اينكه شبكه سه بعدي باشد حداقل سه گوشه چندوجهي ها بايد مشترك باشد.

در سليكاي متبلور [img=32x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image052.gif[/img] واحد ساختماني اوليه عبارت از چهاروجهي است كه در هر گوشه آن چهار اتم اكسيژن و دذ وسط آن يك اتم سيليكون قرار دارد بدين ترتيب كه هر اتم اكسيژن بين دو اتم سيليكون مشترك است زاكار ياسين پيشنهاد كرد كه در سليكاي غيرمتبلور (شيشه اي) مانند سليكاي بلورين، هر اتم سليكون به توسط چهار اتم اكسيژن محاصره شده و ساختمان شبكه سه بعدي پيوسته واتفاقي است كه در آن فقط نظم وترتيب اتمي در فاصله كوتاهي حفظ شده و دوره اي  بودن اتمها كه مشخصه اصلي اجسام جامد بلورين است.به كلي از ميان رفته است.

به علت دوره اي بودن اتمها در بلورسليكا [img=47x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image054.gif[/img] زاويه پيوند [img=15x20]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image056.gif[/img]كه

در تمام نقاط بلور يكسان است . اما در سليكاي غيربلورين شيشه اي تغييراتي در زاويه [img=15x20]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image056.gif[/img] از نقطه اي به نقطه ديگر وجود دارد. عدم تقارن وتناوب در اجسام شيشه اي را ميتوان براحتي با پرتوايكس مشاهده كرد. به علت اتفاقي بودن طبيعت ساختمان اتمي، شيشه نقطه ذوب مشخص ومعيني ندارد ودر نتيجه بالارفتن دما چسبندگي شيشه بارامي كاهش پيدا مي كند.

ساختمان اتمي اكسيد سادهاي به فرمول [img=39x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image058.gif[/img] را در حالت شيشه اي و بلورين و در مختصات دو بعدي نشان ميدهد. در حالت بلورين واحد ساختماني،مثلثهاي [img=33x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image060.gif[/img] است وميتوان بي نظمي در اين ساختمان بوجود آورد. اكسيدهايي به فرمول [img=61x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image062.gif[/img] از قواعد زاكارياسين براي تشكيل شيشه پيروي نمي كنند.

در حالي كه اكسيدهايي به فرمول الف )[img=35x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image064.gif[/img] ب) [img=33x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image066.gif[/img]و [img=36x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image068.gif[/img]  ج)[img=39x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image070.gif[/img] و [img=32x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image072.gif[/img]و [img=33x29]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image074.gif[/img] از قواعد زاكار ياسين پيروي مي كنند و در عمل ميتوان آنها را به حالت شيشه اي هم منجمد كرد.

در شيشه هايي كه متشكل از بيش از يك اكسيد هستند،مثلا شيشه هاي سديوم سليكات، تعداداتمهاي اكسيژن بيش از دو برابر تعداد اتمهاي سيلكون است. دراين نوع شيشه ها تمام اتمهاي اكسيژن به اتم سليكون پيوند نمي يابند بلكه بعضي از آنها فقط به يك اتم سليكون پيوند شده اند. اين نوع اتمهاي اكسيژن را اتمهاي تك پيوندي مي گويند. در هر حال اتم A در درون چهار وجهي كه در هر گوشه آن يك اتم اكسيژن واقع است قرار مي گيرد. يونهاي سديوم در بعضي حفره هاي شبكه در كنار اتمهاي اكسيژن تك پيوندي مي نشيند كه در ضمن ميتوان خنثي بودن بار الكتريكي را نيز محفوظ دارد.

3-5-سختي وجلاي شيشه

الف-سختي شيشه

كاينها مواد طبيعي، غيرآلي، متبلور وجامدي هستند كه تركيب شيميايي نسبتا ثابتي دارند. بنابراين موادي چون شيشه مرواريد و آب نمي توانند كاني محسوب شوند زيرا اولي مصنوعي، دومي ساخته يك موجود زنده وسومي مايع است.اما با وجود اين ميتوان سختي شيشه را با توجه به سختي كانيها مقايسه و سنجيد.

سختي كانيها را ميتوان به عنوان مقاومت آنها در برابر خراشيده شدن به وسيله ساير اجسام تعريف كرد.

سختي كانيها بيشتر به طرز استقرار اتمها در شبكه بلورين ونوع پيوندهاي اتمي در كاني بستگي دارد تا تركيب شيميايي آنها.

به طور مثال در حالي كه الماس و گرافيت هر دو از كربن ساخته شده اند اولي سخت ترين جسم و دومي جسمي بسيار نرم است زيرا قدرت پيوندهايي كه اتمهاي كربن را در الماس به يكديگر متصل مي كند به مراتب محكم تر از نيروهايي است كه اتمهاي كربن را در گرافيت به هم وصل مي كند.

براي تعيين سختي كانيها از مقياسي بنام مقياس موس (mohs)استفاده مي شود. از نام ( فرد ريخ موس ) كاني شناسي آلماني گرفته شده. در اين مقياس نرم ترين كاني سختي يك دارد (كاني تالك) وسخت ترين كاني، داراي درجه سختي 10 است الماس.

هر كاني كه به وسيله كاني ديگر خراش بردارد نسبت به آن نرم تر است در اين ميان جايگاه شيشه في مابين كوارتز و ارتوز مي باشد. يعني از كوارتز نرم تر واز ارتوز سخت تر است.

ب-جلاي شيشه

توانايي شيشه در منعكس ساختن متفرق كردن يا جذب نور را جلاي شيشه گويند. هر قدر انعكاس وانكسار نور از سطح شيشه زيادتر باشد جلاي آن شديد يا مشخص تر است يكي از علل گراني الماس جلاي زيباي آن است كه به جلاي الماسي معروف است.

جلاي شيشه جز جلاهاي غيرفلزي كانيها محسوب مي شود.

جلاي كانيها را ميتوان به دو گروه فلزي و غيرفلزي تقسيم كرد.

الف-در جلاي فلزي (كه خاص بسياري از كانيهاي فلزي است )نور ، مانند سطح فلز براق به خوبي منعكس مي شود. مانند پيريت ( سولفيد آهن [img=36x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image076.gif[/img] كه جلاي درد دارد.

ب-جلاي غيرفلزي بر حسب منظره ظاهري، شيشه اي، الماسي، صمغي، چرب، ابريشمي و … ناميده مي شود.

 
 
 
 
 
4-شرح عمليات توليد

4-1-مرحله اول (دپو)

در اين مرحله شيشه هاي ضايعاتي جمع آوري شده و به ترتيب تركيبات و نوع شيشه تفكيك و به مرحله بازيافت هدايت مي شود.

در مرحله فوق بايد شيشه هاي را از نظر تركيبات و مواد تشكيل دهنده و همچنين از نظر تركيبات رنگي كه توسط مواد شيميايي ( اكسيدها و  غيره )… صورت گرفته به طور مجزا جدا نمود. در اين مرحله فعاليت توسط نيروي انساني صورت مي گيرد. مساحت تقريبي فضاي مورد نياز جهت دپو و انبار ضايعات حدود 500 پانصد متر مربع بر آورد مي شود.

4-2-مرحله دوم (قسمت آسياب)

دراين مرحله شيشه هاي ضايعاتي از نظر تفكيك به قسمت آسياب رفته وتوسط ماشين آلات به صورت پودر شده با مواد شيميايي مورد نياز تركيب و به مرحله ذوب هدايت مي شود. مساحت تقريبي فضاي مورد نياز جهت دستيابي به اين مرحله حداقل 100 صدمترمربع برآورد مي شود.(به قسمت ضمائم جهت بررسي دقيق طرح رجوع شود)

4-3-مرحله سوم (قسمت ذوب مواد)

در اين مرحله مواد اوليه اي كه در مرحله دوم اماده شده وارد كوره و به صورت مذاب خارج مي شود. لازم به ذكر است كوره هاي مورد استفاده به صورتي طراحي شده كه بتواند مواد اوليه را بسرعت و در زمان كوتاهي به نقطه ذوب برساند. در كوره هاي فوق جهت تسريع در امر ذوب از تزريق گاز اكسيژن (o) استفاده شده گاز اكسيژن مورد مصرف از دستگاههاي طراحي شده بدست آورده مي شود. به اين صورت كه [img=53x25]file:///C:\DOCUME~1\DEAR-U~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image078.gif[/img] وارد دستگاه شده وطبق فرآيندي اكسيژن (O) و هيدروژن (H) از يكديگر تفكيك و هر كدام به طور مجزا ذخيره مي شوند . از اكسيژن (O) بدست آ‌مده جهت تزريق در كوره استفاده و از هيدروژن آن (H) جهت استفاده در قسمتي كه در آينده به اين شبكه اضافي مي گردد استفاده مي شود. مساحت تقريبي جهت تاسيس كوره و لوازم جانبي (سيستم كنترل تزريق اكسيژن ، هدايت مواد اوليه، هدايت مواد ثانويه، غيره )حداقل حدود 700 هفتصد متر مربع برآورد مي شود. (جهت بررسي طرح به بخش ضمائم مراجعه شود)

4-4-مرحله چهارم (مرحله قالبگيري وايجاد مقاومت نشكن)

در اين مرحله مواد مذاب هدايت شده از مرحله سوم به ابعاد دلخواه قالبگير شده و به دستگاه نشكن (ايجاد مقاومت در برابر فشار ، ضربه و غيره…) هدايت مي شود. در اين قسمت پس از قالبگيري و ايجاد مقاومت در قطعه ، قطعه براي ورود به مرحله ديگر انبار ميشود براي ايجاد مقاومت قطعه به آن 700 الي 750 درجه سانتيگراد دما مي دهيم و پس از چند دقيقه (4 الي 15 دقيقه ) ناگهان توسط باد سرد مي شود )  مساحت تقريبي فضاي مورد نياز براي دستيابي به اين مرحله 700 هفتصد متر مربع برآورد مي شود.(جهت بررسي طرح به قسمت ضمائم مراجعه شود)

4-5-مرحله پنجم (مرحله لايه گذاري)

در مرحله فوق جهت سهولت در نسبت يكپارچگي در طرح و صرفه جويي در كاربرد مصالح قسمت زيرين قطعه توسط دستگاه و ماشين آلات مجهز به لايه ديگري مي شود.نسبت لايه اولي (شيشه) به لايه زيرين جهت نصب 3 به 1 مي باشد. با رعايت نسبت فوق قطعه را با هر ابعاد ضخامتي ميتوان توليد كرد. در لايه زيرين از تركيباتي استفاده ميشود كه علاوه بر ايجاد حداقل اضافه وزن در قطعه داراي چسبندگي ونفوذ پذير خوبي باشد پس از تجهيز قطعه لايه دوم قطعه مجددا جهت پخت به كوره هدايت مي شود. پس از پخت كامل لايه دوم قطعه  براي مرحله بعد انبار مي شود. فضاي مورد نياز جهت تجهيز لايه دوم كوره پخت و انبار 1000 هزار متر مربع برآورد ميشود. (جهت بررسي طرح به ضمائم مراجعه شود)

 

4-6-مرحله ششم (مرحله ازمايش كيفي قطعه بسته بندي)

 در اين قطعات توليدي در مرحله پنجم از نظر كيفيت واستحكام مورد آزمايش قرا رگرفته وپس از كنترل كيفي در ازمايشگاه بسته بندي و جهت عرضه به بازار انبار مي‌شود. فضاي مورد نياز جهت احداث ازمايشگاه جهت كنترل كيفي حداقل 50متر مربع، بسته بندي 250 متر مربع، انبا رجهت بارگيري و عرضه حداقل 700 متر مربع برآورد مي شود.