كيف يصبح الرمل زجاجا
Share this blog:
يعرف معظمنا أن الزجاج مصنوع من الرمل. لكن كيف بالضبط؟ تعلم كل شيء عنها في دليلنا السريع.
قم بزيارة الصحراء القريبة من ألاموجوردو، نيو مكسيكو، وربما تصادف مادة زجاجية خضراء تعرف باسم الترينيتيت.
الترينيتيت هو البقايا المتبقية بعد أن قامت الولايات المتحدة باختبار القنبلة النووية ترينيتي في عام يوليو/ تموز 1945. كانت الحرارة شديدة لدرجة أن الرمال تحولت إلى زجاج.
يوضح هذا المثال من التاريخ نقطة أساسية حول إنتاج الزجاج: الرمل بالإضافة إلى الحرارة يساويان الزجاج. ولكن لصنع الزجاج التجاري، تحتاج إلى إضافة المزيد من المكونات - ويمكنك القيام بذلك دون انفجار نووي (لحسن الحظ).
ما مدى سخونة الجو؟
إذا مشيت على الشاطئ في يوم صيفي حار، فستعرف أن الرمال قد تصبح شديدة الحرارة. لكن حرارة الصيف الحارقة لن تكون كافية لإذابة الرمال - وهي الخطوة الأولى في تحويلها إلى زجاج.
No, to melt sand you need extreme heat: around 1,700°C (3,092°F). That's the temperature of a
spacecraft returning to Earth.
لنضع الأمر بهذه الطريقة - ستحتاج إلى فرن أكبر مما يمكن أن يوفره مطبخك إذا كنت تريد صنع الزجاج.
لماذا يتحول الرمل إلى زجاج؟
هناك مرحلتان لتحويل الرمل إلى زجاج: الحرارة الشديدة ثم التبريد السريع.
الرمل له بنية بلورية، فهو يتكون من بلورات كوارتز دقيقة تتكون بدورها من جزيئات ثاني أكسيد السيليكون (أو "السيليكا").
تؤثر الحرارة الشديدة على هذه الجزيئات. وعندما يذوب الرمل، فإنه يفقد بنيته البلورية ويكتسب بنية جديدة ــ في مكان ما بين الحالة السائلة والصلبة.
ربما سمعت أشخاصًا يقولون إن الزجاج عبارة عن سائل. ويستند هذا إلى فكرة خاطئة قديمة حول تصنيع النوافذ.
ولكن من الصحيح أن الزجاج قبل أن يتجمد يوجد في نوع من حالة من الغموض الجزيئي - وهي حالة وسيطة يطلق عليها العلماء اسم "المادة الصلبة غير المتبلورة".
ما هو الرمل المخلوط لصنع الزجاج؟
يمكنك صنع الزجاج ببساطة عن طريق تسخين الرمل ثم تبريده بسرعة. لكن الشركات المصنعة التجارية تضيف بعض المكونات الخاصة.
Take one vat of sand. Add waste glass from recycling. Stir in some soda ash (sodium carbonate) and a dash of limestone (calcium carbonate). Prepare on a high heat and
voila! You have glass that's ready for market.
يضيف بعض المصنّعين مواد تلوين ومواد تكرير. ولكن بغض النظر عن الجهة المسؤولة عن العملية، فإن المكونات الأساسية هي الرمل وكربونات الصوديوم والحجر الجيري.
يخدم رماد الصودا الغرض المهم المتمثل في خفض نقطة انصهار الرمل. لماذا؟ لأن الحرارة الشديدة مكلفة للغاية - ومضيعة للمال. من خلال خفض نقطة الانصهار، يمكن للمصنعين تصنيع الزجاج بطريقة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
لكن هذا يُسبب مشكلة. فانخفاض درجة انصهار الرمل يعني أنه قد يذوب عند ملامسته للماء. ويُضاف الحجر الجيري كمُثبِّت للحد من هذه المشكلة.
كيف يتم تشكيل الزجاج؟
بعد ذوبان الرمل، يُمكنك تجميده بطرق مُختلفة. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في صنع زجاجة أو وعاء آخر، يُمكنك صبّ الزجاج السائل في قالب وتبريده بسرعة.
أو إذا أردتَ صنع لوح مسطح لنافذة، يمكنكَ تعويمه. يتضمن ذلك إدخال الزجاج المنصهر في حوض من الصفيح.
إذا كنت تتخيل حوض استحمام مصنوعًا من القصدير، ففكّر مرة أخرى. هذا حوض استحمام مملوء بالقصدير المنصهر. القصدير المنصهر أكثر كثافة من الزجاج، مما يسمح للزجاج المنصهر بالطفو على السطح.
يطفو الزجاج على بحر من القصدير المنصهر، ويشكل شريطًا ناعمًا تمامًا. تُخفض درجة الحرارة تدريجيًا حتى يُرفع الزجاج من الحوض.
إلى جانب القوالب وحمامات القصدير، هناك نفخ الزجاج التقليدي - وهي عملية لم تتغير تقريبًا منذ القرن الأول قبل الميلاد. من المذهل الاعتقاد بأن منحوتات الزجاج الفينيسية، على سبيل المثال، كانت تُصنع من الزجاج وأنفاس الإنسان فقط.
هل يمكن صنع الزجاج بدون رمل؟
At the University of Cincinnati, Carlos Co and his colleagues made a fascinating
discovery. They managed to make a kind of glass out of just sugar, oil and a surfactant – no sand needed.
رُجّ الخليط، وسُخّن إلى درجة حرارة 250 درجة مئوية، ثم بُرّد. والنتيجة هي نوع من المستحلب - ولكن لاحتوائه على سكر، وليس ماءً، أصبح صلبًا كالحلوى وليس لزجًا كالمايونيز.
يعتقد كو وشركاؤه أنه يمكن استخدامه في صناعات الأغذية والأدوية والتقنيات البصرية. لكن في الوقت الحالي، من المؤكد أن الزجاج الذي نراه يوميًا مصنوع من الرمل.
ما هي استخدامات الرمل الأخرى؟
بالإضافة إلى كونه جزءًا لا يتجزأ من صناعة الزجاج، يتم استخدام الرمل في عدد مدهش من الطرق.
لم يُستخدم دائمًا لمصلحة أحد. ففي العصور الكلاسيكية والوسطى، كان يُسخّن ويُسكب على الأعداء الغزاة.
والأهم من ذلك، أنه مُكوّن رئيسي لثلاث مواد بناء أخرى: الطوب، والطين، والخرسانة. كما يُخلط مع الأسمنت والجير لتكوين ملاط البناء.
هل سبق لك أن رأيت جدرانًا وأسقفًا وأرضيات ذات ملمس خشن متعمد؟ غالبًا ما يكون ذلك بسبب طلائها بمزيج من الرمل والطلاء.
حتى الآن، هكذا كل يوم. ولكن هل تعلم أن الرمال استُخدمت أيضًا لبناء الشعاب المرجانية والجزر الاصطناعية؟
هناك الكثير من الاستخدامات الأخرى، ولكن سنترك لك استخدامًا واحدًا قريبًا من قلوبنا هنا في ToughGlaze: التنظيف بالرمل.
هذا يعني رشّ الرمل على لوح زجاجي، مما يُعطيه تأثيرًا أبيض حليبيًا. يمكنك رشّ الرمل على كامل اللوح الزجاجي للحصول على زجاج ملون، أو نقش الشعارات والعناصر المرئية الأخرى على السطح باستخدام استنسل.
لا يُجرى النفخ الرملي دائمًا باستخدام الزجاج، إذ يستخدم المعالجون أحيانًا قشور الجوز المطحونة بدلًا منه. ولكن كما يوحي الاسم، غالبًا ما يكون الرمل هو المادة المُفضّلة لهذه العملية.
Sandblasted glass is often used for privacy in bathrooms and front doors. But you can also see sandblasted designs in offices and other commercial spaces.
إذن، ها هي ذي: جولة سريعة حول الدور الأساسي الذي يلعبه الرمل في إنتاج الزجاج. نأمل أن تكون قد أعطتك بعض الطعام للفكر.
Are you looking for a trusted glass processor?
Get in touch with ToughGlaze today for a quick, competitive quote.
