كيف يتم صنع الزجاج؟ وما هي المواد التي يتكون منها؟ قد يمر الزجاج بمجموعة من المراحل التي لا تعرفها لكي يصل لك بهيئته التي تراه عليها، لتكون ملائمة للعديد من الاستخدامات المتمثلة في دخوله بالعديد من الأغراض التي يحتاجها الإنسان في حياته بصورة أساسية طبقًا لأنواعه التي سنتعرف عليها اليوم بعد الإشارة إلى مراحل تكونه بما يرد على كيفية صنع الزجاج بموقع زيادة.
كيف يتم صنع الزجاج
هل نظرت في يوم إلى لوح الزجاج الموجود بنافذة غرفتك وفكرت قليلًا كيف تكوَّن؟ وما هي الهيئة الأولى التي كان عليها قبل أن يتشكل ويصبح بهذه الهيئة؟ تلك الاستفسارات يمكن أن تدفعك إلى معرفة كيف يتم صنع الزجاج.
في الواقع يمر الزجاج بمجموعة من المراحل التصنيعية التي تساهم في تشكيله إلى العديد من الصور بما يلائم الغرض المصنوع من أجله بما هو يناسب نوعه في الأصل، لكن تلك المراحل تعتبر واحدة في جميع الأنواع لكن النتائج تكون مختلفة كما سنوضح لك بالسطور التالية.
أما الآن دعنا نوضح لك تلك المراحل في جولة تبدأ من بداية كون الزجاج مادة خام في الطبيعة وهي مادة السليكات إلى أن يصبح بتلك الهيئة المختلفة، وتتمثل تلك المراحل فيما يلي:
1ـ مرحلة خلط الرمل مع مخلفات الزجاج
في تلك المرحلة يتم تحديد المكونات الدقيقة التي يتكون منها الزجاج حيث يوجد العديد من أنواع تلك المكونات والتي تختلف تبعًا لنوع الزجاج الذي تريد تصنيعه في الأساس، ولكن هناك مجموعة من المواد الأساسية لصنع الزجاج والتي تتمثل في الرمال، وتلك النفايات الزجاجية المعادة في تدوير تصنيعها بالإضافة إلى كربونات الصوديوم المستخدم للعمل على خفض درجة انصهار الرمال، وبالتالي يوفر الطاقة اللازمة للحصول على شكل الزجاج المراد.
لذا يعتبر استخدام كربونات الكالسيوم من أساسيات المواد المستخدمة في تلك الخطوة للعمل على منع ذوبان الزجاج الناتج عند وضعه في الماء، ويتم خلط كافة تلك المواد التي تم الإشارة إليها معًا للعمل على تكوين الزجاج العادي شائع الاستخدام في العديد من الأغراض وهو ما يسمى بزجاج الصودا والجير والسليكا.
2- مرحلة صهر المكونات في الفرن
يبدأ في تلك المرحلة خلط كافة المكونات التي تم الإشارة إليها في المرحلة السابقة داخل الفرن المخصص لصهر المواد لتكوين الزجاج ويكون على درجة عالية للغاية من الحرارة تصل إلى 1699 درجة مئوية.
بعد أن تصل درجة حرارة الرمال إلى درجة الانصهار تخضع إلى طبيعة التحول الكاملة والتي فيها تتخذ قوام غير منظم الشكل، بمعنى أنها لم تكن سائلة أو صلبة بل هي حالة وسطى بينهما يمكن خلالها التشكيل وتعتبر تلك الحالة التي تصل إليها الرمال مميزة جدًا إلى أن تخضع إلى إمكانية طيها وتشكيلها.
في تلك المرحلة يصبح من السهل تشكيل مركب المواد التي تم وضعها في الفرن في قوالب لعمل شكل معين من الزجاج، وذلك من خلال صبها على سطح مستوٍ لعمل ألواح كتلك التي تراها على نافذة غرفتك.
3- مرحلة حمام التعويم
يتم إخراج المواد المنصهرة في تلك المرحلة من الأفران عالية الحرارة إلى السطح الذي يشبه المرآة وهو مصنوع من مادة القصدير المنصهر أيضًا، حيث تتم تلك المرحلة في درجة حرارة تصل إلى 1500 درجة مئوية وهي درجة لا تنخفض كثيرًا عما سبقها من المراحل الأخرى، لكنها تنتهي عند درجة 650 درجة مئوية بعد أن تأخذ تلك المواد طريقها في انخفاض درجة الحرارة التدريجي ليكون الناتج شريط صلب.
4- مرحلة الطلاء الزجاجي
حتي يمكن تصنيع أنواع من الزجاج المطلية التي تعتبر من أكثر الأنواع التي تدخل في العديد من الاستخدامات، كما هو الحال بالنسبة للزجاج العاكس الذي يستخدم بغرض حفظ درجة حرارة المنزل باردة دون تخلل درجة الحرارة الخارجية.
يتم اتباع تلك المرحلة التي توضح إجابة سؤال كيف يتم صنع الزجاج بشكل أكثر وضوحًا، حيث تتكون من مجموعة من العمليات لوضع طبقات مختلفة من المواد على سطح الشريط الصلب، ويكون الطلاء بالعمليات التالية:
1- عملية ترسيب البخار الفيزيائي
تستخدم عملية الترسيب الفيزيائي للبخار العديد من عمليات الطلاء، ولكن الأكثر شهرة هو الطلاء بالرش، والذي يتم تطبيقه على الزجاج في عملية مستقلة عن تصنيعه لتشكيل طبقة رقيقة وموحدة على سطح الزجاج الرابطة بينهما أضعف.
لذلك تسمى الطلاءات الناعمة لأنها تشكل طبقة رقيقة من مواد معدنية مختلفة (مثل الفضة) وتنتج زجاجًا بألوان مختلفة مثل: الذهب، والذهب الوردي، والبرونز، والأزرق، والأسود والأحمر الداكن.
2- عملية ترسيب البخار الكيميائي
تستخدم عملية ترسيب بخار كيميائي لتمرير أكسيد معدني عبر زجاج شبه منصهر عند درجة حرارة عالية من 600-700 درجة مئوية؛ في الحمام العائم أو مرحلة فرن التلدين، يحدث تفاعل كيميائي ويتولد البخار
يلتصق البخار بشكل دائم بالسطح الزجاجي وفي روابط تساهمية قوية، مما يساعد على زيادة قوة الزجاج وصلابة ومقاومة البقع.
لهذا يطلق عليها مسمى الطلاءات القوية ويمكن من خلال تلك العملية الحصول على زجاج يتسم بالصلابة والقوة ويقاوم البقع ويتخذ شكل مشابه لقوس قزح أي أنه يكون متعدد الألوان.
5- مرحلة عملية التلدين
بعد الانتهاء من مرحلة الطلاء يمر الزجاج بمرحلة أخرى تعرف بعملية التلدين والتي فيها يتم نزع أنواع المواد التي تتمثل في الشوائب المتراكمة على سطحه وبعدها يتم تبريده.
الهدف من تلك المرحلة هو الإعانة على قص وتشكيل الزجاج للحصول على أشكال متعددة، وتتم تلك العملية من خلال السماح لشريط صلب يمر بطبقة الزجاج لتزيل المواد والشوائب التي تتسبب في ضغط على الزجاج ثم يتم تبريده إلى أن يصبح صلب.
6- مرحلة التفتيش للزجاج
بعد أن يتم إتمام كافة المراحل السابقة التي تعتبر إجابة سؤال كيف يتم صنع الزجاج بشكلها الصحيح والحصول على زجاج ذي حالة صلبة يتم البدء في خطوات مرحلة التفتيش والتي تعتمد على مجموعة من التقنيات المطورة والدقيقة باستخدام آلات فحصية تصل داخلها عدد العمليات إلى 100 مليون عملية فحصية.
الهدف من إجراء تلك المرحلة هو الكشف عن وجود أية فقعات تتخلل تركيب الزجاج وكذلك تحديد أنواع الضغوط الواقعة عليها حتى التعرف على تلك المواد التي لم تتعرض إلى حالة الانصهار بالدرجة الكافية لذا تعتبر تلك المرحلة من أطول المراحل التي يمر بها الزجاج.
7- مرحلة تشكيل وتصنيع الزجاج حسب الرغبة
تختلف الهيئة النهائية لشكل الزجاج بناءً على الغرض المصنوع من أجله، لهذا يوجد العديد من الأشكال التي تتمثل في مرحلة تشكيله الأخيرة وهو ما توضحه تلك التفاصيل الآتية من أشكال الزجاج النهائية:
- تصنيع الخرز و الكرات الصغيرة: هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها تصنيع الخرز بها ومن أهمها تمريز الزجاج المحبب بدرجة عالية من الدقة عبر اللهب الساخن، أو عن طريق إذابة تلك المكونات من الزجاج في الماء أو إضافة اليوريا للعمل على نفخ تلك الزجاج والحصول على شكل بلوري في حالة الحصول على خرز مجوف الشكل.
- تصنيع أدوات المائدة: من ضمن الأشكال العديدة التي يكون عليها تلك التي تتخذها أدوات المائدة من خلال نفخ الزجاج من خلال أنبوبة النفخ ثم نقله بعد تلك الخطوة إلى قالب حديد يكون مبطن من الداخل بطبقة من الفلين الرطب.
- الأنابيب والقضبان: شكل آخر من أشكال هيئة الزجاج النهائية تلك التي تعتمد على عملية تصنيع الأوعية التي تتخذ فتحة ضيقة باستخدام آلة القسم الفردية، والتي من خلالها يتم دفع الزجاج المنصهر عبر تلك الفتحة بواسطة وعاء دوار.
- الزجاج المسطح: هو نوع من أنواع الزجاج الذي يتم منه تصنيع زجاج النافذة، وكذلك المرايات بعمل حمام التعويم.
- الألياف الزجاجية: هو نوع من أنواع الزجاج الذي يتم تصنيعه بغرض استخدامه في العزل من خلال تمرير الزجاج المصهور بآلة تتخذ هيئة كوب دوار يوجد به مجموعة من الثقوب، تنبثق من خلالها تلك الألياف بقوة الطرد المركزي.
أنواع الزجاج المصنوع
هناك العديد من نتائج مراحل تصنيع الزجاج وهو ما يرد على سؤال كيف يتم صنع الزجاج، وتتمثل تلك الأنواع في:
- الزّجاج المنبسط: هو واحد من أنواع الزجاج متعدد الاستخدامات التي تدخل في صنع المرايا، والأبواب الزّجاجية، والنّوافذ.
- الزّجاج المقوّس: يعتمد عليه في صناعة العدسات، والكاميرات، وكذلك المجاهر.
- زجاج الليزر يدخل في العديد من المجالات.
- الزجاج غير المرئي.
- الزّجاج الحسّاس للضّوء: يستخدم في الصناعات الميكروية.
- الأنابيب الزّجاجية: يستخدم بشكل كبير في صنع المصابيح، والنيونات، والمواسير، والأجهزة الكهربائيّة.
صناعة الزجاج في العصور القديمة
بدأ البشر يكتشفون سر صناعة وتشكيل الزجاج تحت أقدامهم حيث لاحظوا تأثير البرق على الرمال، مما تسبب في ذوبان الرمال وتشكيل أنابيب رقيقة تسمى (وميض)، كما لاحظوا أن الانفجارات البركانية تسببت في الصخور الموجودة في المنطقة المحيطة بالحمم البركانية والرمال المذابة لتكوين زجاج يعرف باسم (الزجاج البركاني) والذي كان يستخدم في صنع السكاكين والسهام والمجوهرات والمال.
في الواقع، لم يتم تحديد متى وأين صنع الزجاج لأول مرة، ولكن من المحتمل أن المحاولات الأولى لصناعة الزجاج بدأت قبل 3000 قبل الميلاد، ويعتقد أيضًا أن الأواني الزجاجية الأولى صنعت في مصر وبلاد الرافدين عام 1500 قبل الميلاد.
على مدى الثلاثمائة عام التالية، تطورت صناعة الزجاج وحققت نجاحًا كبيرًا، ولكن سرعان ما تم تجاهلها حتى ازدهرت مرة أخرى في عام 700 قبل الميلاد.
بعد الميلاد في بلاد ما بين النهرين واستمرت في الازدهار حتى عام 500 قبل الميلاد عادت إلى مصر، ثم انتشرت صناعة الزجاج إلى بلاد الشام ودول الساحل الشرقي للبحر الأبيض المتوسط.
صناعة الزجاج كانت من أكثر الاكتشافات التي ساعدت البشرية على التطور السريع في العديد من المجالات بما يخدم الإنسان ويسهل عليه حياته.
