Cam Nedir?
Cam ilk bakışta sert kırılgan bir maddeden yapıldıgı düşünülsede, cam sıvı kumdan yapılmaktadır . Camı eritip sıvı hale gelene kadar (çoğunlukla silikon dioksitten oluşan) sıradan kumu ısıtmak suretiyle yapabilirsiniz. Yerel plajınızda bunu fark etmeyeceksiniz: kum, 1700 ° C (3090 ° F) inanılmaz derecede yüksek sıcaklıkta erir.
Erimiş kum soğuduktan sonra, başladığınız sarı renkli şeylere geri dönmez: Tam bir dönüşüm geçirir ve tamamen farklı bir iç yapı kazanır. Ama kumun ne kadar soğutulduğu önemli değil, asla katılaşmaz. Bunun yerine, bir çeşit donmuş sıvı ya da bilim adamlarının amorf bir katı olarak adlandırdıkları materyaller haline gelir . Bir katı ve bir sıvı ile bir katı maddenin kristalin düzeninin bir kısmının ve bir sıvının moleküler rastgeleliğinin bazılarının bir çarpımı gibidir.
Cam, evlerimizde çok popüler bir malzeme çünkü her türlü gerçekten kullanışlı özelliklere sahip. Şeffaf olmanın yanı sıra, erimiş olduğu zaman şekillenmesi kolay, kolay ayarlandığı zaman ısıya karşı makul derecede dirençli , kimyasal olarak inert (bu nedenle cam kavanozun içine koyduğunuz şeylerle reaksiyona girmez) ve geri dönüştürülebilir.
Cam Nasıl Yapılır?
Cam fabrikasında kum, atık cam ( geri dönüşüm toplamalarından), soda külü (sodyum karbonat) ve kireçtaşı (kalsiyum karbonat) ile karıştırılır ve bir fırında ısıtılır. Soda, kumun üretim sırasında enerji tasarrufu sağlayan erime noktasını düşürür , ancak talihsiz bir dezavantajı vardır: su içinde çözünen bir cam üretir! Bunu durdurmak için kireç taşı eklenir. Son ürüne soda kireç silika cam denir. Çevremizi görebildiğimiz sıradan cam.
Kum eridikten sonra, şişeler, camlar ve diğer kaplar yapmak için kalıplara dökülür ya da camlar için mükemmel bir şekilde düz camlar yapmak için ” erimiş kalay metalinin büyük bir kabının üstüne dökülür” . Olağandışı cam kaplar, bazen “onları” üfleyerek bazen yapılır. Erimiş camdan bir “gob” (topak), yavaşça döndürülen bir açık boru etrafına sarılır. Borunun açık ucundan hava üflenir, bu da camın bir balon gibi havaya uçmasına neden olur. Becerikli üfleme ve döndürme ile, her türlü şaşırtıcı şekiller yapılabilir.
Cam üreticileri, yapmak istedikleri cam türüne göre biraz farklı bir süreç kullanırlar. Genellikle, bitmiş camın görünümünü veya özelliklerini değiştirmek için başka kimyasallar eklenir. Örneğin, yeşil renkli cam yapmak için erimiş kuma demir ve krom bazlı kimyasallar eklenir. Fırın geçirmez borosilikat cam (yaygın olarak PYREX® markası altında satılmaktadır), erimiş karışıma bor oksit eklenerek yapılır. Kurşun oksit eklenmesi daha kolay kesilebilen ince bir kristal cam yapar; Son derece değerli kesilmiş kurşun kristal, içinden geçen ışığı kırdığı (kıvrtığı) renkle parıldar. Bazı özel cam türleri farklı bir üretim prosesi ile üretilmektedir. Kurşun geçirmez cam bir sandviç veya laminattan yapılmıştırÇok sayıda cam ve plastik tabakanın birbirine bağlanması. Araç ön camlarında kullanılan sertleştirilmiş cam, erimiş camı çok hızlı bir şekilde soğutmak suretiyle çok daha zor hale getirilir. Lekeli (renkli) cam, erimiş halde camlara metalik bileşikler ekleyerek yapılır; Farklı metaller , ayrı ayrı cam parçalarına farklı renkler verir.
Bazı yönlerden sıvılar gibi görünen ve diğerleri gibi katı maddeler gibi görünen cam gibi malzemelere nasıl atıf yapılacağı konusunda çok farklı görüşler vardır.
Okullarda ve kitaplarda, katıların hepsinin sabit bir atom yapısına sahip olduğunu öğrenmeye eğilimliyiz.
Aslında, çok farklı yapılara sahip olan ve “katı” olarak tanımladığımız her şeyin tam olarak aynı şekilde davranmadığı farklı türde katı maddeler vardır. Bir parça demir ve bir parça kauçuk düşünün . Oldukça açık bir şekilde, her ikisi de katı maddelerdir ve yine de kauçuk, demirden çok farklıdır. İçeride, kauçuk ve demir atomları (demir durumunda) ve moleküller (kauçuk durumunda) tamamen farklı şekillerde düzenlenmiştir. Ütü, düzenli veya kristal bir yapıya sahiptir (köşelerde atomlara sahip bir tırmanma çerçevesi gibi), kauçuk ise bir polimerdir (uzun bir molekül zincirinden gevşek biçimde birbirine bağlanmış). Ya da su düşünün. Keşfettiğiniz gibi, su neredeyse benzersiz bir katıdır çünkü donma ile başlamak için genişler. Kısacası, her şey katı, sıvı ve gaz hakkındaki düşüncelerimize tam olarak uymaz ve tüm katı maddeler, sıvılar ve gazlar hoş, temiz ve kolay anlaşılır bir şekilde davranmaz. İstisnalar, bilimi gerçekten ilginç kılan şeylerdir!
Amorf Katılar
Hadi bardağa dönelim. Bir aracılığıyla Peer mikroskop bazı cam içinde ve bunun düzensiz bir desende düzenlenir yapılmış olan molekülleri bulacaksınız. Bu yüzden cam bazen şekilsiz bir katı olarak anılır (normal bir kristal yapıya sahip olmayan, bir metal gibi bir şey olan bir katı ). “Donmuş süper soğutulmuş sıvı” olarak tanımlanan camı da görebilirsiniz. Bu, “camın asla koymadığı bir sıvıdır” demenin başka bir yoludur, ki bu, bilim kitaplarında bulabileceğiniz şaşırtıcı ifadedir. Camın biraz sıvı ve biraz katı gibi olduğunu söyleyebiliriz. Bir sıvının yapısı ile bir katı arasında bir yerde bulunan bir iç yapıya sahiptir.
Cam hiçbir şekilde tek şekilsiz katı değildir. Katı (su) ve sıvı (buz) arasında tanımlanabilen şekilsiz buz denilen bir su türünü yapmak mümkündür. Bunu çok çabuk soğutma suyu ile yaparsınız. Buz o kadar hızlı oluşur ki, normal, kristal yapısını oluşturmak için zamana sahip değildir. Yani aldığınız şey buz gibi görünüyor ama sıvı su gibi bazı şekillerde davranıyor. Diğer maddeler de şekilsiz katılar halinde yapılabilir. Güneş hücreleri genellikle amorf silikon olarak adlandırılan bir şeyden yapılır.
Camı Ne İçin Kullanıyoruz?
Cam gününüze ışıltı ile başlıyor: saatinize bir bakış, güneşte ya da yağmurda göz gezdirme, aynada bir ayna, duştan bir şarkı, güneş panellerinden süzülen suyla yıkarken yıkamanız çatıda. Bardaklar, kendisi, füme camdan yapılmış olabilir kahvaltı masası, paketi ve tüm şekil ve renklerde şişeler ve kavanozlar vardır. Mutfağınızda kahvaltı yapmak, cam seramik ocak veya dalgaları içeride tutmak için metal kaplı pencereli bir mikrodalga fırın kullanıyor olabilirsiniz . Belki de Pyrex fırın kapısından kruvasanları sıcak mı izliyorsunuz? (Ve bu bir cam çaydanlık mu?)
E-postanızı kahvaltıda (kötü alışkanlık) kontrol ettiğinizde, ışık hızındaki İnternet verileri , güneş ışığının sizi serinleten ısı yansıtıcı pencerelerden aktığı gibi, optik fiberler aracılığıyla evinize akar . Kelimeleri , dizüstü bilgisayarınızın cam LCD panelinden veya akıllı telefonunuzdaki sertleştirilmiş gorilla camından, her ikisi de çatıdaki fotovoltaik panellerden güneş enerjisi ile şarj ediliyorsunuz . Konuşan kafalar köşedeki TV ekranından size yanaşıyorlar .
Daha sonra cam ya da okul için, camla kaplı bir arabada, otobüste, trende (belki de helikopterde ), camla kaplı düşük enerjili lambaların altında kaldırarak onları son haline getirdiniz. Sürüş yapıyorsanız, aşağıya doğru gittiğiniz otoyol geri dönüştürülmüş cam dahil olmak üzere agrega ve asfalttan yapılabilir; Ortadaki beyaz şeritler bile farlarınızda parlamasını sağlamak için küçük cam boncuklar kullanırlar. Belki de bankaya ya da postaneye giderken, kurşun geçirmez penceresinin arkasındaki kasiyerinizde ( fotokopi makinesinin cam levhasının arkasında dikkatsizce bıraktığınız) hızlı bir kopyasını yaptığın sırada, kasiyerin arkasındaki kasiyere gülümsüyorsun .
Eğer modern bir bina ise, ofisiniz veya okulunuz bir mini cam katedrali olabilir; Camı kırılgan ve kırılgan olarak düşünürüz, ama doğru şekilde sertleştirin ve duvarları, zeminleri, çatıları ve merdivenleri bunlardan yapabilirsiniz; Dükkanlar, mallarını mükemmel, lamine paneller, mükemmelliğe kadar cilalanmış olarak gösterirler.
Ve bu, camın bizim için yaptığı şeylerin sadece küçük bir seçimidir. Termometrelerde bulunan ampullerden ve dişlerdeki sermet dolgulardan teknelerin cam elyafı teknelerine, saklamak için kullandığımız “zımpara kağıdı” (çoğu kez cam kağıdı) ve hatta gerinim ölçerlerinden sakladığınız daha fazla yer var. Binalar çatladığında bizi uyar. Temiz, temiz, çekici, tepkisiz, ucuz, güçlü ve etkili. Daha ne isteyebilirsin? Cam, kesinlikle aldığımız sihirli materyallerden biridir; her yerde ve hiçbir yerde – “görünmez şeffaf”, yani orada olduğunu fark etmiyoruz bile!
Cam inanılmaz bir malzemedir – ve modern hayat onsuz düşünülemez.
Hepimiz kendine özgü kimyası nedeniyle her gün camlara güveniyoruz:
- Şeffaf ve geçirimsiz – hava koşullarından bakterilere kadar her şeye karşı dayanıklı bir bariyer
- Toksik olmayan – gıda ve içecek ile temas halinde tamamen güvenli
- Atıl Hareketsiz Cam- içeriği veya çevresiyle reaksiyona girmeyeceği için bilimsel, cerrahi ve farmasötik kullanım için mükemmeldir.
Camın en yaygın kullanım alanları şunlardır:
- Konteyner cam – şişeler ve kavanozlar
- Düz cam – binalar ve araçlar için cam dahil
- Cam elyaf – takviye, yalıtım ve fiber optikler için kullanılır
- Bilimsel içi boş cam – boru ve flakon gibi
- Bardaklar, sürahiler ve vazolar gibi ev eşyaları
- Ballotini – örneğin yansıtıcı boya, ıslak ve kuru püskürtme temizleme ve su filtrasyonunda kullanılan minik cam boncuklar
Camların Özellikleri
Düz Cam
Düz cam, ön camdan, dokunmatik ekranlara, mobilyalardan bina cephelerine kadar heryerde. Bir zamanlar cam silindirleri, daha sonra dilimlenerek açılmış ve küçük bölmelere kesilerek yapılmıştır. 1950’lerde Sir Alistair Pilkington, şamandıra işlemini geliştirdi ve sürekli bir cam şeridini erimiş bir teneke banyosunda oluşturdu. 1960’ların başlarında dünyanın ilk amaca yönelik yüzer hattı, Merseyside’daki St Helens’deki Pilkington’daki operasyonlara başladı.
Günümüzde, yüksek performanslı kaplamalar, camın ısıl verimliliğini sürekli olarak iyileştirmekte, böylece evlerin ve işyerlerinin ısınması veya soğutulması için gereken enerjiyi azaltmaktadır. Cam imalatının sürekli iyileştirilmesi ve sertleştirme ve laminasyon teknikleri, camların uçaklarda, trenlerde ve araçlarda ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlayarak CO2 emisyonlarını azaltmaktadır.
Konteyner Cam
Konteyner camı – genellikle şişeler ve kavanozlar – ideal bir ambalaj malzemesidir. Cam toksik değildir ve formları ve geçirimsiz bariyeri olduğu için yiyecekleri taze tutar ve en iyi tadı verir. Cam aynı zamanda% 100 geri dönüştürülebilir – eritilip yeni kaplara tekrar tekrar ve kayıp kalitesinde veya performans göstermeden yapılabilir.
19. yüzyılın sonlarına kadar cam kaplar elle üflendi. İlk tam otomatik şişe makinesi Amerika’da Michael Owens (Owens-Illinois) tarafından geliştirildi; Makine Manchester, İngiltere’de denendi ve bir saatte 2,500 şişe yapabildiğini kanıtladı. Artık modern IS (bağımsız bölüm) makineler saatte 36.000 şişe veya kavanoz yapabilir. Ve üretim sürecinin giderek hassas bir şekilde kontrol edilmesi sayesinde, bugünün cam kapları 30 yıl öncesine göre yaklaşık% 40 daha hafiftir. Bu, malzeme ve yakıt tasarrufu sağlar ve tedarik zinciri boyunca CO2 emisyonlarını azaltır.
Cam Elyaf
Cam elyaf erimiş camdan bir iplik olarak çizilir. Sürekli ince filament formunda, plastik gibi malzemeleri güçlendirmek ve otomobillerden rüzgâr türbini kanatlarına, cep telefonu kılıflarına kadar her şey için kullanılır. Cam yünü biçiminde, camı döner bir tamburdaki deliklerden döndürerek yapılır, binalarda, taşıtlarda ve ev aletlerinde ısı ve ses yalıtımı için kullanılır.
Günümüzde, dokunulacak veya örülecek kadar ince cam elyaf, yangın geciktirici giysi, baskılı devre kartları, mimari kanopiler ve sesi emen akustik perdeler gibi uygulamalarda kumaş yapmak için kullanılmaktadır.
Bilimsel boş cam
Tüp ve flakon gibi bilimsel boşluklu camlar, bilimsel ve endüstriyel sektörlerde önemli bir rol oynamaktadır: tıbbi tüplerden bir saçın genişliğine, aydınlatma ve elektronik uygulamaları için endüstriyel borulara kadar. Günümüzde, çoğu, cam eriyiğinin akışını, merkezdeki üfleme borusu tarafından kısmen bloke edilen bir delikten kontrol eden bir makine kullanılarak yapılmaktadır; üfleme borusu etrafındaki hava, boru aşağı doğru zorlandığında, içi boş bir çubuk oluşturur.
Fotonik
Fotonikler – ışık parçacıklarını (fotonları) üretme, denetleme ve algılama bilimi – 21. yüzyıl teknolojisinin temeli olacak ve 20. yüzyılın elektroniklere bağlı olduğu ölçüde. Cam substratlar ve fiberlerin yanı sıra kristal bileşenleri, birçok fotonik uygulaması için kritik öneme sahiptir.
Fotonik, X-ışınları, UV ve kızıl ötesi ışık dahil olmak üzere gama ışınlarından radyoya kadar geniş bir dalga boyu kullanır ve bu teknoloji günlük yaşantıyı destekler. Biz telekomünikasyon (internet), tüketici elektroniği (DVD oynatıcılar, uzaktan kumandalar, barkod tarayıcılar), sağlık (göz ameliyatı, medikal aletler), güvenlik (kızılötesi kameralar, uzaktan algılama) ve üretim (lazer kesim ve işleme) için güveniyoruz.
Bu camların termal ve optik özelliklerini hassas bir şekilde kontrol etmek çok önemlidir – ve cam teknolojisi uzmanları sürekli olarak yeni uygulamalar için uzman gözlük geliştirmektedir.
Balotini
Ballotini, her türlü yolla kullanılan minik cam boncuklara verilen isimdir. Ballotini, yol işaretleme boyasının farları, geceleri görülebilecek şekilde yansıtmasını sağlayan şeydir. Aynı zamanda, ıslak ve kuru püskürtme temizliği, metalik bileşenleri bitirme ve su filtrasyonu için kullanılır.
Cam olmak, ballotini inert ve toksik değildir, bu yüzden kimyasal işlemlere müdahale etmez veya kirliliğe neden olmaz. Aynı zamanda birçok kez geri dönüştürülebilir ve tekrar kullanılabilir.
Yerli Cam
Yerli cam eşyalar bardak, bardak, bulaşık, sürahi ve vazo gibi camları içerir. Bu tip cam eşyalar genellikle Westlake makinesi yirminci yüzyılda geliştirilinceye kadar, cam şişirme teknikleri kullanılarak elle üretildi, başlangıçta ampuller üretildi. İngiltere’de, 1990’lardan beri, ticaret koşullarının daha ucuz ithal mallar lehine istiflendiği ve İngiltere üreticilerinin haftalar içinde işten çıktığı makine yapımı ev yapımı cam eşyalar yapılmamıştır.
Camların Geri Dönüşümü
Cam tekrar tekrar yeni cam ürünleri yapmak için eritilebilir -% 100 ve sonsuz bir şekilde geri dönüştürülebilir. Aslında, bu mükemmel dairesel ekonomi materyali. Ve geri dönüştürülmüş camdan yeni camlar yapmak, CO2 emisyonlarını ve enerji kullanımını azaltır. Bu nedenle, geri dönüşümünü artırmak için cam ürünlerin yaşam döngüsünün her noktasında şirketler ile çalışıyoruz.
Geri dönüşüme hazır işlenmiş atık camlara cullet denir. İyi kalite cullet talebi her zaman yüksektir: cam üreticileri genellikle yeni şişeler, kavanozlar, pencereler ve fiber camların yanı sıra ballotini (endüstriyel kullanımlar için küçük cam küreler) üretmek için kullanırlar. Örneğin, ambalaj için geri dönüştürülmüş içerik verilerimiz , İngiltere’deki yeşil bir şarap şişesinin, ortalama olarak% 68 oranında geri dönüştürülmüş malzeme içerdiğini göstermektedir.
Cam sanayinde cam yapımında kültü kullanımının artması, Cam endüstrisi dekarbonizasyon eylem planında bir önceliktir : yeniden eritilen her cam tonu, 246 kg karbondioksit emisyonunu azaltır ve camın yapılması ve bakir hammaddelere olan güvenin azaltılması için gereken enerjinin azaltılmasını sağlar.
Kültür kalitesi, yeniden eritmek için çok zayıf olduğunda (yani, cam olmayan bazı materyalleri içerir), yine de, agrega, yapı malzemelerinde bir katkı maddesi gibi bir dizi ikincil uygulamalar için kullanılabilir. eko-çimentolar ve betonlar), su filtrasyonu ve patlama temizliği. Bu açık döngü geri dönüşüm (veya aşağı bisiklet).
Ancak tekrar camın tekrar eritilmesi (kapalı döngü geri dönüşümü) genellikle en iyi çevre seçeneğidir. Bu nedenle, İngiliz Camı, döngüsel ekonomi ilkeleri doğrultusunda, yeniden eriten kullanımların önceliklendirilmesi gerektiğini ve camın mümkün olan en uzun sürede en yüksek malzeme değerinde tutulması gerektiğini savunmaktadır.