ייצור זכוכית הוא תהליך עתיק מאוד, עם עדויות ארכיאולוגיות לייצור זכוכית עוד לפני 2500 לפני הספירה. פעם אמנות נדירה ומוערכת, ייצור זכוכית הפך לתעשייה נפוצה. מוצרי הזכוכית משמשים מסחרית ובבית כמכולות, מבודדים, סיבי חיזוק, עדשות ואמנות דקורטיבית. החומרים המשמשים לייצורם עשויים להשתנות, אך התהליך הכללי לייצור זכוכית זהה ומתואר להלן.
צעדים
שיטה 1 מתוך 2: שימוש בתנור או בכבשן
שלב 1. להשיג חול סיליקה
נקרא גם חול קוורץ, חול סיליקה הוא המרכיב העיקרי בייצור זכוכית. זכוכית ללא זיהומי ברזל מבוקשת לחתיכות זכוכית שקופות, מכיוון שהברזל יגרום לזכוכית להיראות ירקרק כאשר היא קיימת.
- לבשו מסכת פנים אם מטפלים בחול סיליקה דק במיוחד. אם תשאף, זה יכול לגרות את הגרון והריאות.
- חול סיליקה זמין אצל קמעונאים מקוונים. זה זול למדי - כמויות קטנות לא אמורות לעלות יותר מ -20 דולר. אם אתה רוצה לפעול בקנה מידה תעשייתי, קמעונאים מיוחדים יכולים להציע תעריפים תחרותיים בהזמנות גדולות - לפעמים נמוכות מ -100 דולר לטון.
- אם לא ניתן למצוא חול ללא מספיק זיהומים מברזל, אפשר להתגבר על השפעתם על ידי צביעתם על ידי הוספת כמויות קטנות של דו תחמוצת המנגן. או, אם אתה רוצה זכוכית ירקרקה, השאר את המגהץ בפנים!
שלב 2. הוסיפו לחול נתרן פחמתי ותחמוצת סידן
נתרן קרבונט (המכונה בדרך כלל סודה לשטיפה) מוריד את הטמפרטורה הדרושה לייצור זכוכית באופן מסחרי. עם זאת, הוא מאפשר למים לעבור דרך הזכוכית, ולכן תחמוצת סידן או סיד מתווספים כדי לשלול מאפיין זה. ניתן להוסיף גם תחמוצות מגנזיום ו/או אלומיניום כדי להפוך את הזכוכית לעמידה יותר. באופן כללי, תוספים אלה תופסים לא יותר מ -26 עד 30 אחוזים מתערובת הזכוכית.
שלב 3. הוסף כימיקלים אחרים, בהתאם למטרה המיועדת של הזכוכית
התוספת הנפוצה ביותר לזכוכית דקורטיבית היא תחמוצת עופרת, המספקת את הניצוץ בכלי זכוכית קריסטל, כמו גם את הרכות להקל על החיתוך וגם מורידה את נקודת ההיתוך. עדשות משקפיים עשויות להכיל תחמוצת לנטנום בגלל תכונות השבירה שלה, בעוד שברזל מסייע לזכוכית לספוג חום.
קריסטל עופרת יכול להכיל עד 33 אחוז תחמוצת עופרת; אולם ככל שיותר תחמוצת עופרת כך נדרשת מיומנות רבה יותר לעיצוב הזכוכית המותכת, כך שיצרני קריסטל עופרת רבים בוחרים בפחות תכולת עופרת
שלב 4. הוסף כימיקלים לייצור הצבע הרצוי בכוס, אם יש
כפי שצוין לעיל, זיהומי ברזל בחול קוורץ גורמים לזכוכית העשויה איתה להיראות ירקרקה, ולכן תחמוצת ברזל מתווספת להגברת הגוון הירקרק, וכך גם תחמוצת הנחושת. תרכובות גופרית מייצרות גוון צהבהב, ענברי, חום או אפילו שחור, תלוי כמה פחמן או ברזל מתווספים לתערובת.
שלב 5. מניחים את התערובת בכור היתוך טוב או עמיד בחום
המיכל אמור להיות מסוגל לעמוד בטמפרטורות הגבוהות ביותר בתוך הכבשן - בהתאם לתוספים שלך, תערובת הזכוכית שלך עשויה להימס בטווח טמפרטורות שבין 1, 500 ל -2, 500 מעלות צלזיוס. כמו כן, יש לאחוז במיכל שלך בקלות בעזרת ווי מתכת ומוטות.
שלב 6. ממיסים את התערובת לנוזל
עבור זכוכית סיליקה מסחרית, הדבר נעשה בכבשן המופעל על ידי גז, בעוד שניתן ליצור כוסות מיוחדות באמצעות ממיס חשמלי, תנור סיר או כבשן.
חול קוורץ ללא תוספים הופך לזכוכית בטמפרטורה של 2, 300 מעלות צלזיוס (4, 172 מעלות פרנהייט). הוספת נתרן פחמתי (סודה) מפחיתה את הטמפרטורה הדרושה להכנת הזכוכית ל -1, 500 מעלות צלזיוס (2, 732 מעלות פרנהייט)
שלב 7. הומוגניזציה והסר בועות מהזכוכית המותכת
המשמעות היא ערבוב התערובת לעובי אחיד והוספת כימיקלים כגון נתרן גופרתי, נתרן כלורי או תחמוצת אנטימון.
שלב 8. צור את הכוס המותכת
עיצוב הזכוכית יכול להתבצע באחת מכמה דרכים:
- אפשר לשפוך את הזכוכית המותכת לתבנית ולתת לה להתקרר. שיטה זו שימשה את המצרים, והיא גם כמה עדשות נוצרות כיום.
- ניתן לאסוף כמות גדולה של זכוכית מותכת בקצה צינור חלול, שאליו נושפים לתוכו תוך כדי הפיכת הצינור. הזכוכית מעוצבת על ידי האוויר שנכנס לצינור, משיכת הכבידה על הזכוכית המותכת וכל כלי השימוש בו מנפח הזכוכית לעבודה בזכוכית המותכת.
- את הזכוכית המותכת אפשר לשפוך לאמבט של פח מותך לתמיכה ולהפוצץ בחנקן בלחץ כדי לעצב וללטש אותו. זכוכית המיוצרת בשיטה זו נקראת זכוכית צפה, וכך נוצרו חלונות זכוכית מאז שנות החמישים.
שלב 9. מצננים לאט את הכוס בכבשן
תהליך זה נקרא חישול, והוא מסיר נקודות מתח שעלולות להיווצר בזכוכית במהלך הקירור. זכוכית שלא נתגלתה חלשה משמעותית. לאחר השלמת תהליך זה, ניתן לאחר מכן לכסות, לרבד או לטפל בזכוכית בכדי לשפר את חוזקה ועמידותה.
- הטמפרטורה המדויקת לחישול יכולה להשתנות בהתאם להרכב המדויק של הזכוכית החל מ- 750 מעלות צלזיוס ועד 1000 מעלות פרנהייט. גם קצב הזכוכית חייב להתקרר עשוי להשתנות - בדרך כלל חתיכות זכוכית גדולות יותר צריכות להתקרר לאט יותר מאשר חתיכות קטנות יותר. חקור שיטות חישול נאותות לפני שמתחילים.
- תהליך קשור הוא חימום, שבו זכוכית מעוצבת ומלוטשת מונחת בתנור שחומם ל -600 מעלות צלזיוס לפחות (1, 112 מעלות צלזיוס) ולאחר מכן מתקרר במהירות ("מרווה") עם תקיעות אוויר בלחץ גבוה. זכוכית מעוטרת מתפרקת לרסיסים בגובה 6, 000 פאונד לאינץ 'מרובע (psi), בעוד זכוכית מחוסמת מתפרקת לחתיכות קטנות בלא פחות מ 10, 000 psi ובדרך כלל בסביבות 24, 000 psi.
שיטה 2 מתוך 2: שימוש במנגל פחם
שלב 1. הכינו תנור מאולתר מגריל ברביקיו פחם
שיטה זו משתמשת בחום שנוצר על ידי אש פחם גדולה כדי להמיס חול סיליקה לזכוכית. החומרים בהם נעשה שימוש זולים יחסית ונפוצים - באופן תיאורטי כל מה שתצטרכו הוא נסיעה קצרה לחנות החומרה כדי להיות מוכנים להכין זכוכית משלכם. השתמש במנגל פחם גדול - דגמי "כיפה" בגודל סטנדרטי עובדים היטב. השתמש בגריל העבה והעמיד ביותר שיש. לרוב גרילי הפחם יהיה פורקן בתחתית - פתח את האוורור הזה.
- אפילו בטמפרטורות החמות במיוחד שהשיגו בשיטה זו, יכול להיות קשה להמיס חול סיליקה בגריל. הוסף כמות קטנה (בערך 1/3 עד 1/4 מנפח החול שלך) של סודה לכביסה, סיד ו/או בורקס לחול שלך לפני שתתחיל. תוספים אלה מורידים את טמפרטורת ההיתוך של החול.
- אם אתה מתכוון לפוצץ את הכוס שלך, יש לך צינור מתכת ארוך וחלול בהישג יד. אם אתם הולכים לשפוך אותו לתבנית, הכינו את התבנית מראש. אתה רוצה תבנית שלא תישרף או תימס מחום הזכוכית המותכת - הגרפיט עובד היטב.
שלב 2. דע את הסכנות שבשיטה זו
שיטה זו תדחוף מנגל רגיל מעבר למגבלות הטמפרטורה הרגילות שלו - כל כך חמות שאפילו אפשר להמיס את הגריל עצמו. שיטה זו יכולה לגרום פציעה חמורה או מוות אם הוא מנסה בפזיזות. להמשיך בזהירות. החזיקו כמות גדולה של לכלוך או חול או מטף מדורג לטמפרטורות גבוהות בהישג יד כדי לחנוק את האש במידת הצורך.
שלב 3. נקט בכל אמצעי הזהירות האפשריים כדי להגן על עצמך ועל רכושך מפני החום הגבוה
נסה שיטה זו על משטח מלוכלך או חולי בחוץ עם הרבה מקום. ביצוע זה על משטח בטון חשוף שאינו מכוסה חול או לכלוך עלול לגרום לבטון להתנפץ באופן נפץ אם יורדת עליו זכוכית חמה חמה. אל תשתמש בציוד שאין לו תחליף. התרחקו של הגריל בזמן שאתה מחמם את הכוס. כמו כן, עליך ללבוש כמה שיותר בגדי מגן, כולל:
- כפפות תנור או כפפות לתנור
- מסכת רתך
- סינר כבד
- ביגוד עמיד בחום
שלב 4. קבל ואקום בחנות עם מצורף צינור ארוך
בעזרת סרט דבק או שיטה אחרת, זווית הצינור כך שהוא נושף ישירות לתוך האוורור התחתון מבלי לגעת בגוף הראשי של הגריל. ייתכן שתרצה לחבר את הצינור לאחת מרגליים או לגלגלי הגריל. הרחק את יחידת הוואקום הראשית רחוק ככל האפשר מהגריל.
- וודא שהצינור מאובטח ולא יזוז - אם הוא משתחרר בזמן שאתה מכין את הכוס שלך, עליך לֹא ניגש לגריל אם הוא חם במיוחד.
- הפעל את הוואקום כדי לבדוק את מיקום הצינור שלך. צינור מדויק ינשוף ישירות לאוורור.
שלב 5. מרפדים את החלק הפנימי של הגריל בפחם
השתמש יותר בפחם ממה שהיית עושה לצליית בשר. תוצאות מוצלחות הושגו על ידי מילוי הגריל כמעט עד אפס מקום. מניחים סיר מברזל יצוק או כור היתוך המכיל את החול שלכם במרכז הגריל, מוקף בפחם.
פחם עץ (או "גוש") נשרף חם ומהיר יותר מפחם בריקט, מה שהופך אותו לבחירה טובה יותר אם הוא זמין
שלב 6. מדליקים את הפחם
עיין באריזה של הפחם כדי לדעת אם ניתן להדליק את הפחם שלך ישירות או שהוא דורש נוזל מצית. אפשר ללהבות להתפשט באופן שווה.
שלב 7. המתן עד שהפחם יתחמם
כשהפחם אפרפר ומבריק זוהר כתום, הם מוכנים. אתה אמור להרגיש את החום מעמידה ליד הגריל.
שלב 8. הפעל את שואב החנות כדי להכניס אוויר לפחם
פחם המוזן באוויר מלמטה יכול להישרף חם במיוחד (עד 2, 000 מעלות פרנהייט.) היזהרו - התלקחות גדולה עלולה להתרחש.
אם אתה עדיין לא מצליח להגיע לטמפרטורות גבוהות מספיק, התנסה בהחלפת המכסה תוך החדרת אוויר דרך האוורור
שלב 9. כאשר הכוס שלך מותכת, השתמש בזהירות רבה בכלי מתכת כדי להסיר אותה ולעצב אותה
בגלל הטמפרטורה הנמוכה של שיטת הגריל, הזכוכית המותכת עשויה להיות קשיחה וקשה יותר לעבודה מאשר זכוכית מתנור. צור אותו בעזרת צינור, תבנית או כלים אחרים כפי שהיית עושה בדרך כלל.
טיפים
- ניתן להשתמש בחולות חוף מסוימות במקום חול סיליקה טהור, אם כי הזכוכית המתקבלת עשויה להיות אטומה, צבעונית או באיכות פחותה. השתמש בחול הלבן, המשובח והאחיד ביותר כפי שיש.
- אם החול או התוספים שלך גסים, אבק אותם עם מרגמה ועלי או טוחן מכני. חלקיקים דקים יותר נמסים מהר יותר.
-
ניתן להוסיף חתיכות זכוכית ישנה לחול לפני ההמסה כדי למחזר אותה לזכוכית חדשה. קודם כל יש לבדוק את הזכוכית הישנה, או "הקולט", אם יש זיהומים שיחלישו את הזכוכית החדשה שנעשתה איתה - חפשו בועות.
בעת טחינת זכוכית יש ללבוש מסכת פנים למניעת שאיפה בשוגג
- השתמש במכה עם טמפרטורה גבוהה כדי להתיך או לחתוך חתיכות קטנות, מוטות או קווצות.
אזהרות
- תמיד היזהר סביב מקורות חום גבוה. לעולם אל תנסה לייצר זכוכית סביב ילדים או חיות מחמד.
-
כיבוי שריפות חמות במיוחד במים עלול להחמיר אותן. לדוגמה, שריפה הבוערת ב -2,000 מעלות צלזיוס היא חמה מספיק כדי לפצל מים (H2O) למרכיבי המימן והחמצן שלה, ומשחררת כמות עצומה של אנרגיית חום. לשריפות חמות מאוד, עדיף להשאיר דלי עפר או חול גדול בהישג יד.
מטפי כיתה מסוג D מכילים נתרן כלוריד (מלח שולחן) ומשמשים לכיבוי שריפות מתכת
