مهندسی شیمی ایران
سال:1393 | دوره:13 | شماره:73 (شماره ویژه: صنعت شیشه) |تعداد مقالات:7

اسفنج شیشه ای اگرچه محصولی ناشناخته در ایران است ولی تولید آن درآمریکا حدود 80 سال پیش آغاز شده و محصولی جا افتاده و پر مصرف در کشورهای صنعتی است. به جهت ضریب هدایت حرارتی پائین، از بهترین مواد عایق در ساختمان و صنایع است. خواص منحصر به فرد آن در مقایسه با سایر مواد خانواده عایق ها، باعث شده است که به عنوان ماده برتر و با کاربرد وسیعتر در موارد ویژه بکار گرفته شود. از جمله این خواص مقاومت فشاری بالا، خنثی بودن به مواد شیمیایی، دامنه کارکرد دمایی وسیع از منفی 260 درجه تا مثبت 600 درجه سلسیوس، چگالی پائین (در محدوده 100 تا 200 کیلو گرم برمتر مکعب) و سبکی آن، استحکام و ثبات ابعادی، آتش گیر نبودن آن، مقاوم در مقابل حمله حیوانات جونده و حشرات موذی، عایق رطوبت، گرما، سرما و صوت را می توان نام برد. مزیت برجسته دیگر در تولید اسفنج شیشه ای، استفاده از شیشه بازیافت است. از آنجایی که شیشه رها شده پس از مصرف در طبیعت می تواند تا هزاران سال بدون تغییر باقی بماند، بکارگیری آن برای محصولی جدید با کاربرد وسیع و طولانی نشان از دوستدار طبیعت بودن این تولید است.امروزه استفاده از اسفنج شیشه ای در صنایع ساختمان، پتروشیمی، شیمی، غذایی و دارویی، نظامی، نیروگاهی، کشتی سازی، ساخت بنادر، زیرسازی جاده ها در مناطق سردسیر، فضاهای ورزشی، استخر و آبنماها و غیره، جایگاه ویژه ای داشته و مصرف آن همچنان رو به افزایش است.فرایند تولید اسفنج شیشه ای از ذوب مجدد شیشه خرده بازیافت با مقدار کمی بچ در کوره های الکتریکی به منظور دستیابی به شیشه خرده یکنواخت و همگون آغاز می گردد. سپس شیشه فوق آسیاب شده و با دانه بندی مناسب با مواد اسفنج ساز مخلوط و در قالب های بزرگ مکعب مستطیل ریخته می شود. قالب های مذکور وارد کوره تونلی می شود و تا دمای 850 درجه و بر اساس منحنی خاصی، گرم و در طی آن اسفنج شیشه ای تشکیل می گردد. اسفنج شکل گرفته در قالب و در ادامه حرکت در کوره تونلی به آهستگی سرد شده و بدین ترتیب تنش زدایی می گردد. سپس از قالب خارج و به ابعاد استاندارد بریده و بسته بندی می شود.سرمایه گذاری این تولید برای 30000 متر مکعب در سال حدود 10 میلیون یورو و سی میلیارد ریال است. با توجه به قیمت تمام شده کمتر از 20000 ریال برای یک بلوک استاندارد به ابعاد 600´600´60 میلی متر و به حجم 0.0216 متر مکعب و قیمت فروش 162000 ریال برای این بلوک (بر مبنای 300 یورو برای هر متر مکعب که نصف قیمت جهانی محصول (اروپایی/ آمریکایی) است)، برگشت سرمایه در کمتر از 2 سال امکان پذیر است.

شیشه کم گسیل دارای یک پوشش کم گسیل بر پایه لایه نقره است. این پوشش برای کنترل انتقال گرما از میان شیشه استفاده می شود. وجود لایه نقره بر سطح این نوع شیشه مانع عبور اشعه مادون قرمز می شود. عبور زیاد در محدوده مرئی و جذب کم و همچنین بازتابش زیاد طیف مادون قرمز از خواص شیشه کم گسیل می باشد. در این مقاله تاثیر ضخامت لایه نقره در انعکاس طیف مادون قرمز از سطح این نوع شیشه بررسی شده است. نقره با روش کندوپاش RF بر روی زیر لایه شیشه لایه نشانی شده است. لایه نشانی در محیط پلاسمای آرگون انجام گرفته تا با تغییر ضخامت لایه نقره انعکاس طیف مادون قرمز از شیشه کم گسیل مورد بررسی قرار گیرد. ضخامت های بین 10 تا 25 نانومتر از تارگت نقره بر روی شیشه نشانده شده و خواص اپتیکی آن توسط دستگاه اسپکتروفتومتر Lambda950 مطالعه گردید و از دستگاه نشرسنج نیز جهت اندازه گیری میزان نشر استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش ضخامت لایه نقره، میزان انعکاس اشعه مادون قرمز را افزایش می دهد که این امر منجر به بهبود خواص شیشه کم گسیل، از جمله ضریب انتقال گرما و ضریب کسب گرمای خورشیدی می گردد. این دو پارامتر مهم باعث می شوند که این شیشه هم در تابستان و هم در زمستان عملکرد خوبی داشته باشد، در زمستان گرمای ساختمان را حفظ کرده اما اجازه عبور نور خورشید به ساختمان را می دهد و در تابستان از عبور گرما به داخل ساختمان جلوگیری می کند.

شیشه های اوپال را از لحاظ ترکیب شیمیایی می توان به دو گروه عمده فلوئوریدی و غیر فلوئوریدی تقسیم بندی کرد. آنچه به عنوان اوپال معمولی در ایران تولید می شود، نوع فلوئوریدی آن است. در مقاله حاضر که حاصل انجام پروژه ای مشترک بین دانشگاه علم و صنعت و شرکت شیشه و گاز است، تولید چهار گروه از شیشه های اوپال غیر فلوئوریدی در مرحله آزمایشگاهی و خواص این نوع شیشه ها مورد بررسی قرار گرفته است. در این رابطه 10 نمونه شیشه های اوپال (کلسیم- فسفاتی) با ترکیبات مختلف، 5 نمونه شیشه های اوپال (کلسیم- روی- فسفاتی)، 12 نمونه شیشه های خود اوپال (کلسیم- منیزیمی) و 14 نمونه شیشه های خود اوپال کلسیمی در مرحله آزمایشگاهی تهیه گردید.در تمامی آزمایش ها، بچ حاصل از اختلاط کامل مواد اولیه در درون بوته نسوز آلومین بالا به مدت دو ساعت در دمای 1450oC حرارت داده شدند. مذاب های تولید شده به درون قالب فولادی پیش گرم شده در دمای 400oC به ابعاد 15´2´2 سانتیمتر تخلیه شد و سپس شیشه های حاصل در دمای Tg+5oC به مدت نیم ساعت آنیل شدند.مسائل ذوب و تاثیر ترکیبات مختلف بویژه قلیایی ها و قلیایی های خاکی در میزان اوپاسیته شیشه ها مورد بررسی قرار گرفته است. خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه های بدست آمده از جمله الگوی دیلاتومتری،اوپاسیته، استحکام خمشی، مقاومت در برابر قلیایی ها و مقاومت در برابر اسیدها با روش های استاندارد اندازه گیری شده و بر اساس نتایج حاصل از آزمایش ها ترکیب مناسب برای تولید هر یک از انواع شیشه های اوپال غیر فلوئوریدی توصیه شده است.

نخستین کوره های ذوب شیشه از خشت و گل ساخته می شده و سوخت آن ها بیشتر چوب بوده است. به مرور زمان این کوره ها تغییر و بهبود یافت و به جای خشت و گل، بدنه آن ها از آجرهای نسوز ساخته شد و امروزه با ابداع نسوزهای مختلف عمر این کوره ها از چند ماه به بیش از 10 تا 15 سال رسیده است. کوره های ذوب شیشه محفظه های حرارتی ای هستند که در آنها شیشه تحت تاثیر گرمای ناشی از سوخت، یا برق ذوب می شود. در این مقاله کوره های ذوب شیشه و مسایل مربوط به آنها با رویکردی تجربی و کاربردی مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند تا بتوانند برای صنایع شیشه سازی مفید واقع شوند.ابتدا بخش های اصلی یک کوره ذوب شیشه بررسی شده و عوامل سویی که ممکن است باعث کاهش عمر کوره گردد شناسایی و معرفی شده اند و فرضیات مختلف در این خصوص مطرح و مورد بحث قرار گرفته اند. همچنین به نحوه انتخاب نسوز مناسب برای بخش های مختلف کوره نیز پرداخته شده است. در پایان نیز مواردی در ارتباط با نگهداری و تعمیر بخش های مختلف کوره بیان گردیده است.

استفاده از کالاهای پلاستیکی به خصوص در صنعت بسته بندی و ذخیره سازی مواد غذایی به دلیل وزن کم و مقاومت مکانیکی بالا، ماده اولیه ارزان، و نگهداری و حمل و نقل آسان بطری های پلاستیکی، روز به روز در حال افزایش است. در این مقاله به بررسی اثرات بطری های پلاستیکی از جنبه های پزشکی، زیست محیطی و مصرف انرژی پرداخته و با بطری های شیشه ای مقایسه می شوند. طبق آمار گزارش شده، پیش بینی شده است، مصرف بطری های پلاستیکی در ایران در سال جاری به بیش از 92000 تن افزایش می یابد. زیست تخریب ناپذیری، بازیافت و استفاده مجدد با کیفیت پایین این بطری ها باعث شده که نتوانند مکانی مناسب برای نگهداری مواد خوراکی باشند. انتشار ترکیبات سمی در محیط به خصوص در هوا در حین فرایند تولید، آزاد شدن ترکیبات سمی گوناگون مانند آنتیموان، روی، مشتقات برومید، دی اکسین و فنول ها اثرات مخربی است که این بطری ها بر محیط زیست و انسان خواهند داشت. همچنین استفاده از این ظرف ها به دلیل مشکلات متعدد در بازیافت و هزینه زیاد جهت خاکچال زباله های حاصل از بطری های پلاستیکی، مقرون به صرفه نمی باشند. در مقابل این مواد، بطری های شیشه ای از مواد معدنی ساخته شده که می توانند به راحتی و با هزینه پایین بازیافت شوند (15 تا 20 مرتبه) به گونه ای که بطری های شیشه ای بازیافت شده کاملا کیفیتی مانند بطری های اولیه داشته و نیز انرژی کمتری را نسبت به انرژی اولیه جهت تولید نیازمند هستند. بطری های شیشه ای می توانند محلی ایمن برای ذخیره سازی مواد خوراکی باشند.

خواص شیشه سرامیکها به خواص فازهای شیشه ای و بلورین و نوع فصل مشترک بین فاز شیشه و بلورین (ماهیت هم سیمائی)، اندازه بلورها و ریخت شناسی فازهای موجود بستگی دارد. بسته به خواص فیزیکی، مکانیکی و میکروساختار، شیشه سرامیکها مصارف گوناگونی دارند. این خواص با توجه به ترکیب و شرایط عملیات حرارتی تغییر می کند. جوانه زنی کنترل شده یکی از فاکتورهای مهم در شیشه سرامیکها می باشد. تبلور کنترل شده داخلی به سرعت جوانه زنی که امکان کنترل اندازه دانه، میکروترک و یا تخلخل می دهد بستگی دارد.هدف از این پژوهش، بررسی چگونگی تشکیل شیشه سرامیکها به کمک کریستالیزاسیون کنترل شده شیشه هاست. در ادامه، ضمن اشاره به اصول کلی ساخت شیشه سرامیکها، روش معمول ساخت شیشه سرامیکها که همان ذوب شیشه، سرد کردن سریع آن و تهیه جامد بی شکل و در ادامه عملیات حرارتی شیشه می باشد بررسی شده است.در نهایت، اشاره ایبر مکانیزم های تبلور در شیشه- سرامیکها، بررسی روش های گوناگون برای محاسبه انرژی انگیختگی تبلور در شیشه ها که توسط پژوهشگران پیشنهاد شده به بحث گذاشته می شود.در همین راستا، کاربرد منحنی های TTT در شیشه و شیشه- سرامیک ها مطرح شده است.در نهایت به چند مورد از نمونه های طراحی وساخته شده و خواص آنها پرداخته می شود.ابتدا خلاصه نتایج حاصل از افزودن اثر ناخالصیهای نانو در فرمولاسیون و خواص شیشه سرامیکهای مصرفی در ترمیم دندان و سپس، بررسی شیشه سرامیک های قابل ماشینکاری بر پایه میکا گزارش شده است.

هدف از این پژوهش بررسی قابلیت گذردهی نور در محدوده طول موجهای مرئی شیشه های سیستم (SiO2-Al2O3-MgO-K2O-B2O3-F) می باشد. در این تحقیق از افزودنیهای مختلف مانند CaF2, LiF, NaF استفاده شد. در واقع شیشه- سرامیک ها زمانی شفاف هستند که کریستالها به اندازه کافی کوچک باشند و ضریب شکست کریستالها و زمینه شیشه ای، تفاوت زیادی نداشته باشند. بنابراین کریستالیزاسیون نمونه ها در دمای جوانه زنی و رشد تحت عملیات حرارتی کنترل شده انجام شد. نتایج آزمایش اسپکتروفتومتری (طیف نورسنجی) حاکی از آن بود که با افزایش دمای عملیات حرار تی و بزرگ شدن اندازه ذرات بلورهای رسوب کرده اگر چه خواص مکانیکی بهبود می یابد اما به علت افزایش میزان پراکندگی، شفافیت شیشه- سرامیک کاهش یافته و قابلیت گذردهی نور در محدوده طول موجهای مرئی در مورد شیشه- سرامیکها با ریز ساختار نانومتری وجود دارد. در این میان LiF تاثیر بیشتری بر کاهش دمای تبلور و CaF2 بر میزان فاز رسوب کرده دارد.