تحقیق درباره کارخانه ظروف شیشه سازی

با دنیای شیشه‌گری بیشتر آشنا شویم!

می‌خواهید بدانید که ظروف شیشه‌ای که هر روز استفاده می‌کنید چطور ساخته می‌شوند؟ در یک کارخانه شیشه‌سازی، مواد اولیه مانند شن، سودا و آهک با هم ترکیب می‌شوند. این مواد در کوره‌های بسیار داغ ذوب می‌شوند تا به مایع غلیظ و شفافی تبدیل شوند.

سپس، این ماده مذاب توسط ماشین‌آلات مخصوص یا با مهارت استادکاران به شکل‌های مختلف درمی‌آید. می‌توان از آن بطری، لیوان، گلدان و انواع ظروف تزئینی ساخت. پس از شکل‌گیری، قطعات به آرامی سرد می‌شوند تا محکم و بادوام شوند.

شیشه ماده‌ای جادویی است! قابل بازیافت است، به همین دلیل می‌توان بارها و بارها از آن استفاده جدید کرد. این ویژگی، آن را به انتخابی دوستدار محیط زیست تبدیل کرده است.

شیشه، این ماده شفاف و مقاوم، در ساخت انواع وسایل و محصولات کاربرد دارد. از ساختمان‌سازی و ساخت ظروف گرفته تا پزشکی، تولید لوازم آزمایشگاهی، وسایل خانه، صنایع غذایی و خودروسازی از آن استفاده می‌شود. در گذشته، شیشه به شکل طبیعی در سنگ‌های آتشفشانی سردشده پیدا می‌شد و انسان‌ها آن را در رنگ‌های مختلف کشف کردند و به کار بردند. ساخت شیشه به روش مصنوعی و توسط انسان، برای اولین بار در مصر و بین‌النهرین و برای تولید جواهرات آغاز شد. هنر-صنعت شیشه‌گری در ایران، حتی پیش از دوره هخامنشیان رواج داشته است. در این نوشته، قصد داریم به یک کارخانه تولید ظروف شیشه‌ای سری بزنیم و با چگونگی ساخت شیشه آشنا شویم.

شیشه چیست؟

شیشه یک ماده شفاف و سفت است که از چیزهای طبیعی مانند شن، خاکستر سودا و سنگ آهک درست می‌شود. این مواد در دمای خیلی زیاد با هم آب می‌شوند و یک چیز جدید می‌سازند. وقتی شیشه ذوب شده است، مانند یک مایع رفتار می‌کند، ولی وقتی سرد شود و به دمای معمولی برسد، مثل یک جامد سفت می‌شود. در حقیقت، شیشه یک جامد بی‌شکل است که حالتی بین جامد و مایع دارد. به همین خاطر، مولکول‌های آن مانند مایعات نامرتب هستند، اما مانند جامدات سخت و ثابت می‌مانند. شیشه گرما و برق را از خود عبور نمی‌دهد و با بیشتر مواد شیمیایی واکنش نشان نمی‌دهد. این ماده وقتی مایع است، شکل مشخصی ندارد و می‌توان آن را به هر قالبی ریخت تا بعداً سفت و جامد شود.

مواد اولیه برای ساخت ظروف شیشه ای در کارخانه

یکی از مواد اصلی برای درست کردن ظروف شیشه‌ای، ماده‌ای معدنی به نام سیلیس است که به آن کوارتز هم می‌گویند. هرچه این ماده خالص‌تر باشد، شیشه‌های تولید شده شفاف‌تر و باکیفیت‌تر خواهند بود. اما اگر ناخالصی در سیلیس زیاد باشد، رنگ شیشه تغییر می‌کند و به سمت رنگ سبز و کدر می‌رود.

برای اینکه شیشه محکم و بادوام باشد، علاوه بر سیلیس از موادی مثل اکسید منیزیم و اکسید آلومینیوم هم استفاده می‌شود. همچنین برای پایین آوردن هزینه تولید، از کربنات سدیم (خاکستر سودا) و اکسید کلسیم در ترکیب شیشه بهره می‌برند. این مواد باعث می‌شوند دمای ذوب خمیر شیشه کمتر شود و در نتیجه هزینه ساخت کاهش یابد. در شیشه‌های معمولی، حدود نیم درصد آلومین و ۰٫۰۸ درصد اکسید آهن نیز وجود دارد.

در پایان، از کولت هم در تولید شیشه استفاده می‌کنند که در واقع همان شیشه‌های بازیافتی هستند و دوباره به چرخه ساخت بازمی‌گردند.

شیشه چگونه ساخته می‌شود؟

ساخت شیشه در چهار گام اصلی انجام می‌شود.
گام اول، ذوب مواد است. در این مرحله، مواد اولیه با اندازه‌های مشخص با هم مخلوط شده و در کوره‌ای مخصوص در دمای بسیار بالا حرارت می‌بینند تا کاملاً ذوب شوند و برای قالب‌گیری آماده گردند. دمای کوره در این مرحله حدود ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد است.

در گام دوم، شیشه تصفیه می‌شود. هدف از این کار، خارج کردن حباب‌های هوا و گاز از داخل مواد مذاب و همچنین شفاف و بی‌رنگ کردن آن است. برای داشتن شیشه‌ای با کیفیت و شفاف، باید تمام حباب‌ها از خمیر شیشه خارج شوند. برای کمک به تصفیه، از موادی مانند اکسید ارسنیک، آنتیموان، سولفیت سدیم و کلرور سدیم استفاده می‌شود. در این مرحله هرگونه ناخالصی از شیشه مذاب حذف می‌گردد.

سومین مرحله، یکنواخت‌سازی یا هموژنه کردن است. این کار باعث می‌شود ترکیبات موجود در خمیر شیشه به طور یکسان در همه‌جای آن پخش شوند. اگر شیشه به خوبی یکنواخت نشود، در برابر فشارها مقاومت کمتری خواهد داشت و ممکن است دچار مشکل شود.

در پایان، نوبت به کاهش دمای شیشه می‌رسد. از آنجا که برای تصفیه بهتر، دمای شیشه حدود ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشته می‌شود، در این دما نمی‌توان آن را شکل داد. بنابراین باید به تدریج دمای آن کاهش یابد تا امکان شکل‌دهی فراهم شود. این کاهش دما باید به صورت کنترل‌شده انجام شود تا از ایجاد تنش‌های ناخواسته در شیشه جلوگیری گردد. سپس شیشه خنک شده به آرامی در قالب‌های مختلف ریخته می‌شود تا شکل مورد نظر را به خود بگیرد. در این مرحله همچنین می‌توان مواد رنگی، تزئینی یا سایر افزودنی‌ها را به شیشه اضافه کرد.

افزودنی‌های و مواد لازم برای تولید انواع ظروف شیشه ای رنگی

برای ساخت لیوان و ظروف شیشه‌ای رنگی، علاوه بر مواد اصلی شیشه، از مواد افزودنی خاصی هم استفاده می‌شود. این مواد که معمولاً اکسید فلزات هستند، به ترکیب شیشه اضافه می‌شوند تا رنگ‌های گوناگون ایجاد کنند.

– برای به دست آوردن شیشه قرمز، اکسید طلا به مخلوط شیشه اضافه می‌شود.
– شیشه‌های زرد و زرشکی با استفاده از اکسید منگنز ساخته می‌شوند.
– برای تولید شیشه آبی، از اکسید کبالت کمک گرفته می‌شود.
– اکسید مس و نیکل هم می‌توانند رنگ‌های آبی، بنفش و حتی مشکی را در شیشه به وجود آورند.
– شیشه سبز نیز با افزودن اکسید آهن تولید می‌شود.

شیشه را می‌توان بارها بازیافت کرد و دوباره از آن استفاده نمود. بنابراین، با جدا کردن شیشه‌های مصرف شده و فرستادن آن‌ها برای بازیافت، شما هم در کاهش مصرف انرژی لازم برای تولید شیشه و هم در کم کردن آلاینده‌های هوا نقش مهمی خواهید داشت.