كيفية صنع الزجاج

تنزيل المقال

تنزيل المقال

صنع الزجاج عملية قديمة للغاية حيث تشير الأدلة الأثرية لأن تلك العملية يعود تاريخها لما قبل عام 2500 قبل الميلاد.وقد كانت في الماضي أمرًا نادرًا وفنًا ثمينًا، أما الآن غدا تصنيع الزجاج صناعة مشهورة ومنتشرة. تستخدم المنتجات الزجاجية تجاريًا وفي المنزل كأوعية وعوازل وألياف داعمة وعدسات وفنًا وتزيينًا. بالرغم أن المواد المستخدم لعمل الزجاج تختلف إلا أن العملية ذاتها بصفة عامة متشابهة، وقد تم وصفها فيما يلي.

الخطوات

طريقة 1

طريقة 1 من 2:

استخدام فرن أو أتون

تنزيل المقال

1. 
   1
   اشترِ رمل السيليكا. يطلق عليه أيضًا رمل الكوارتز، وهو المكون الأساسي في تصنيع الزجاج. يسعى الناس وراء الزجاج الخالي من شائبات الحديد لعمل قطع زجاجية شفافة، فالحديد يجعل الزجاج مخضرًا عند وجوده.

   • ارتدِ كمامة إذا كنت تتعامل مع رمل السيليكا رقيق الحبيبات حيث من شأنه أن يسبب تهيج الحلق والرئتين.
   • يتوفر رمل السيليكا عند بائعي التجزئة على الانترنت، وهو رخيص إلى حدٍ ما، فالكميات الصغيرة لا تكلف أكثر من 350 جنيهًا مصريًا.إذا أردت العمل على مقياس صناعي كبير فإن البائعين المختصين يمكنهم تقديم عروض مميزة على الطلبات الكبيرة، وأحيانًا ما يقل سع الطن عن 1700 جنيه.
   • إذا لم تتمكن من العثور على رمل خالٍ من شائبات الحديد فيمكنك إبطال تأثيرها الملون بإضافة كميات صغيرة من ثاني أكسيد المنجنيز، أما إذا أردت زجاجًا مخضرًا فاترك الحديد!
2. 
   2
   أضِف كربونات الصوديوم وأكسيد الكالسيوم للرمل. كربونات الصوديوم المعروفة بصودا الغسيل تخفض درجة الحرارة للحد اللازم لتصنيع الزجاج تجاريًا، ومع ذلك فهي تسمح بمرور الماء إلى الزجاج، لذا يتم إضافة الجير أو أكسيد الكالسيوم لإبطال تلك الخاصية. يمكن إضافة أكاسيد الماغنسيوم أو الألومنيوم أيضًا لجعل الزجاج أكثر متانة. لا تزيد نسبة تلك المواد المضافة بخليط الزجاج عن 26-30%.
3. 
   3
   أضِف كيماويات أخرى على حسب الغرض المطلوب من الزجاج. أشهر المواد المضافة لزجاج التزيين أكسيد الرصاص، وهو ما يحدث اللمعان في الآنية الزجاجية الكريستالية بالإضافة لجعله أرق وأطرى ليسهل قطعه إلى جانب خفض درجة الانصهار أيضًا. قد تحتوي عدسات النظارات على أكسيد اللانثانوم لخواصه الكاسرة للأشعة، بينما الحديد يساعد الزجاج على امتصاص الحرارة.

   • تحتوي بلورة الرصاص على ما يصل لـ30% من أكسيد الرصاص، ومع ذلك كلما زادت نسبته تطلب تشكيل الزجاج المنصهر مهارةً أكبر، لذا فإن الكثير من صانعي بلورات الرصاص يفضلون تقليل محتوى الرصاص.
4. 
   4
   أضِف الكيماويات لإنتاج اللون المرغوب للزجاج إن وجد. كما ذكر أعلاه تتسبب شائبات الحديد برمل الكوارتز في جعل الزجاج أخضرًا، لذا يتم إضافة أكسيد الحديد أو أكسيد النحاس لزيادة الصبغة الخضراء. مركبات الكبريت تنتج لونًا مصفرًا أو كهرمانًا أو بنيًا أو حتى أسودًا، على حسب كمية الكربون أو الحديد المضافة للخليط.
5. 
   5
   ضع الخليط في بوتقة أو وعاء مقاوم للحرارة. يجب على الوعاء أن يقدر على مقاومة درجات الحرارة العالية للغاية داخل الأتون، وعلى حسب المواد المضافة يمكن لخليط الزجاج أن ينصهر عند مدى يصل إلى 1500-2500 درجة مئوية. يجب أيضًا أن يسهل مسك الوعاء بخطاطيف معدنية وعصي.
6. 
   6
   قم بصهر الخليط إلى سائل. في حالة زجاج السيليكا التجاري يتم عمل ذلك داخل فرن غازي، بينما في حالة أنواع الزجاج الخاصة يتم عملها باستخدام صاهر أو فرن كهربي أو فرن البوتقات المتعددة أو أتون.

   • يصبح رمل الكوارتز الخالي من المواد المضافة زجاجًا عند درجة 2300 مئوية، أما عند إضافة كربونات الصوديوم (الصودا) فإنها تقلل الحرارة اللازمة لعمل الزجاج إلى 1500 درجة مئوية.
7. 
   7
   اجعل الخليط متجانسًا وأزِل الفقاقيع من الثلج المنصهر. يعني ذلك أن تقلب الخليط ليصبح سمكه متسقًا متماثلُا إلى جانب إضافة الكيماويات مثل كبريتات الصوديوم وكلوريد الصوديوم أو أكسيد الأنتيمون.
8. 
   8
   قم بتشكيل الزجاج المنصهر. يمكن عمل ذلك بعدة طرق:

   • يمكن صب الزجاج المنصهر في قالب وتركه يبرد. قد استخدم المصريون تلك الطريقة، وهي نفس طريقة عمل الكثير من العدسات في يومنا هذا.
   • يمكن تجميع كمية كبيرة من الزجاج المنصهر على طرف أنبوبة مجوفة ثم يتم النفخ فيها مع لفها. يتم تشكيل الزجاج عن طريق الهواء الداخل للأنبوبة والجاذبية التي تشد الزجاج المنصهر وأي أدوات يستخدمها النافخ بالزجاج لتحريك وفرك الزجاج المنصهر.
   • يمكن صب الزجاج المنصهر في حمام من القصدير المنصهر لدعمه ثم يتم ضربه مع النيتروجين المضغوط لتشكيله وصقله. تعرف تلك الطريقة بالزجاج الطافي، ويتم تصنيع الألواح الزجاجية بها منذ خمسينات القرن الماضي.
9. 
   9
   قم بتبريد الزجاج ببطء في أتون. تعرف تلك العملية بالتلدين، وهي تزيِل أي نقاط ضغط متكونة في الزجاج خلال التبريد. الزجاج الذي لا يتم تلدينه أضعف بكثير، وما أن تنتهي تلك العملية يتم تغطية الزجاج وتصفيحه أو معالجته لزيادة قوته ومتانته.

   • تختلف درجة التلدين الدقيقة على حسب التركيب الدقيق للزجاج وتتراوح ما بين 400-540 درجة مئوية. قد يتغير أيضًا معدل تبريد الزجاج، فبصفة عامة تبرد القطع الأكبر من الزجاج أبطأ من الصغيرة. ابحث عن طرق التلدين المناسبة قبل البدء.
   • من العمليات المرتبطة بذلك عملية المراجعة، والتي يتم فيها وضع الزجاج المشكل والمصقول في فرن مسخن لـ600 درجة مئوية على الأقل ثم يتم تبريده بسرعة بتيارات هوائية عند ضغط مرتفع. ينكسر الزجاج الملدن إلى شظايا عند ضغط 41000 كيلو باسكال، بينما الزجاج المراجع ينكسر لقطع صغيرة عند ضغط لا يقل عن 70000 كيلو باسكال وعادةً عند حوالي 165000 كيلو باسكال.

طريقة 2

طريقة 2 من 2:

استخدام شواية فحم

تنزيل المقال

1. 
   1
   أعِد فرنًا مؤقتًا من شواية فحم. تستخدم تلك الطريقة الحرارة المولدة من نار الفحم الكبيرة لصهر رمل السيليكا إلى زجاج. تتميز المواد المستخدمة برخصها النسبي أيضًا، فبشكلٍ نظري كل ما تحتج إليه مجرد رحلة قصيرة لمتجر الأدوات المنزلية حتى تصبح مستعدًا لصنع زجاجك الخاص. استخدم شواية فحم كبيرة. الموديلات ذات الحجم المعتاد بشكل القبة جيدة أيضًا. استخدم أسمك وأقوى شواية متاحة. معظم شوايات الفحم بها منفذ هواء أسفلها. افتح هذا المنفذ.

   • قد يصعب صهر رمل السيليكا حتى عند الوصول لدرجات الحرارة الساخنة للغاية في تلك الطريقة، لذا أضِف كمية صغيرة (حوالي ثلث أو ربع حجم الرمل) من صودا الغسيل والجير والبورق للرمل قبل البدء، فتلك الإضافات ستخفض درجة انصهار الرمل.
   • إذا كنت ستنفخ بالزجاج فأحضِر معك أنبوبة طويلة معدنية مجوفة، أما إن كنت ستصبه في قالب فجهز هذا القالب مسبقًا. أنت بحاجة لقالب لن يحترق أو ينصهر من حرارة الزجاج المنصهر، مثل الجرافيت.
2. 
   2
   اعرِف مخاطر تلك الطريقة. سترفع هذه الطريقة درجة حرارية شواية عادية متجاوزةً حدودها الحرارية المعتادة، فهي ستسخن للغاية وقد تنصهر هي ذاتها أيضًا. يمكن لتلك الطريقة أن تسبب إصابة خطيرة أو حتى الوفاة إن تم تجربتها بتهور. خذ حذرك وضع بجانبك كمية كبيرة من الوسخ أو الرمل أو طفاية الحرائق المستخدمة للحرارات العالية لإطفاء النار عند الضرورة.
3. 
   3
   خذ كل الاحتياطات الممكنة لحماية نفسك ومنزلك من الحرارة المرتفعة. جرب تلك الطريقة على سطحٍ خرساني خارج المنزل في مساحة واسعة. لا تستخدم أي معدات غير قابلة للتعويض. قِف بعيدًا عن الشواية خلال تسخين الزجاج. يجب أيضًا ارتداء الملابس الواقية التي تتضمن:

   • قفازات فرن ثقيلة.
   • خوذة اللحام.
   • مئزر ثقيل.
   • ملابس مقاومة للحرارة.
4. 
   4
   أحضِر مكنسة كهربية ذات خرطوم طويل ملحق. استخدم شريط لاصق أو ما شابه لوضع الخرطوم بزاوية بحيث ينفخ الهواء مباشرةً على المنفذ السفلي دون لمس جسم الشواية الأساسي. قد تحتج لربط الخرطوم لإحدى أرجل أو عجلات الشواية. أبقِ جسم المكنسة الرئيسي بعيدًا قدر الإمكان عن الشواية.

   • تأكد أن الخرطوم مثبت وأنه لن يتحرك، فإذا تفكك خلال صنع الزجاج فيجب ألا تقترب من الشواية إذا كانت ساخنة للغاية.
   • شغل المكنسة لاختبار وضعية الخرطوم. الخرطوم الدقيق سينفخ الهواء مباشرةً على المنفذ السفلي.
5. 
   5
   قم بتبطين الجزء الداخلي للشواية بالفحم. استخدم فحمًا أكثر مما تضعه لشوي اللحم، وللحصول على نتائج ناجحة حاول ملء الشواية عن آخرها تقريبًا. ضع وعاءً من الحديد المصبوب أو بوتقة محتوية على الرمل في مركز الشواية محاطة بالفحم.

   • يحترق الفحم الخشبي الصلب بحرارة أسخن وأسرع من الفحم الحجري، مما يجعله الخيار الأفضل إن كان متاحًا.
6. 
   6
   أشعِل النار في الفحم. ارجع لعلبة أو كيس الفحم لمعرفة ما إن كان يمكن إشعاله مباشرةً أو إن كان بحاجة لسائل إشعال. اسمح لألسنة اللهب بالانتشار بشكلٍ متعادل ومتساوٍ.
7. 
   7
   انتظر أن يسخن الفحم. عند تحول الفحم للون الرمادي ويصدر وهج برتقالي فهو جاهز. يجب أن تشعر بالحرارة بمجرد الوقوف قرب الشواية.
8. 
   8
   شغل المكنسة الكهربية لإمداد الفحم بالهواء. إن الفحم المزود بالهواء من أسفله يمكن أن يحترق بسخونة شديدة تصل إلى 1093 درجة مئوية.احذر من تكون ألسنة اللهب الكبيرة.

   • إذا لم تتمكن بعد من الوصول لدرجة حرارية عالية كفاية فجرب وضع الغطاء مكانه مع إدخال الهواء عبر المنفذ أو الفتحة السفلى.
9. 
   9
   عند انصهار الزجاج استخدم الأدوات المعدنية بحذرٍ شديد لإزالته وتشكيله. تتميز درجة الحرارة في طريقة الشواية بانخفاضها النسبي، لذا فإن الزجاج المنصهر سيكن أصلب وأصعب للتشكيل عن الزجاج الناتج من الأتون. شكله بالأنبوبة أو القالب أو الأدوات الأخرى المعتادة.

أفكار مفيدة

• يمكن استخدام بعض رمال الشواطئ بدلًا من رمل السيليكا النقي، بالرغم أن الزجاج الناتج سيكن معتمًا ملطخًا أو ذا جودة أقل. استخدم أبيض وأدق وأكثر صورة متسقة متاحة من الرمل.
• إذا كان الرمل أو الإضافات خشنة الحبيبات فاسحقها بالمدقة (يد الهون) أو في أداة طحن ميكانيكية، فالجسيمات دقيقة الحبيبات أسرع في الانصهار.
• قطع الزجاج القديمة المطحونة يمكن إضافتها للرمل قبل صهره لإعادة تدويره إلى زجاج جديد. يجب أولًا التحقق من وجود الشوائب بالزجاج القديم، والتي من شأنها إضعاف الزجاج الجديد. ابحث عن الفقاعات.
  • ارتد كمامة عند طحن الزجاج حتى لا تستنشقه عن غير قصد.
• استخدم موقد لحام مرتفع الحرارة للحام أو قطع القطع الصغيرة أو القضبان.

تحذيرات

• خذ حذرك دائمًا حول مصادر الحرارة العالية ولا تحاول صنع الزجاج حول الأطفال أو الحيوانات الأليفة أبدًا.
• إطفاء الحرائق الساخنة للغاية بالماء قد يجعل حالتها أسوأ. على سبيل المثال إذا كان الحريق درجة حرارته 2000 مئوية فهو ساخن كفاية لشطر الماء إلى مكوناته (أي ذرتي الهيدروجين والأكسجين) مما ينتج كمية هائلة من الطاقة الحرارية.يفضل مع الحرائق شديدة السخونة إبقاء دلو كبير من التراب أو الرمل بجانبك.
  • تحتوي طفايات الحرائق فئة د على كلوريد الصوديوم (ملح المائدة)، وتستخدم لإطفاء حرائق المعادن.

الأشياء التي ستحتاج إليها

• رمل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون)
• كربونات الصوديوم (صودا)
• أكسيد الكالسيوم (جير)
• أكاسيد وأملاح أخرى (مثل أكسيد المنجنيز والألومنيوم والحديد والمنجنيز أو أملاح الصوديوم أو الكالسيوم) (اختياري).
• أكسيد الرصاص (اختياري)
• بوتقة مقاومة للحرارة، وقالب أو أنبوبة مجوفة
• أتون زجاجي أو فرن