روزانه هزاران تن شيشه در سراسر
جهان دور ريخته ميشود. اين مساله علاوه بر اتلاف سرمایه، مشكلات زيست
محيطي را نيز به دنبال دارد. همين امر پژوهشگران را بر آن داشته تا
راهی را برای بازیافت و استفاده بهينه از اين ضايعات جستجو كنند. یکی
از این راهها، پودر كردن خرده شيشه ها و ساخت موزائيك و کاشی (سرامیک)
از آنهاست. این فرآیند دارای مزايای زيادی است، از جمله مصرف انرژی
پايين، قيمت پايين محصولات، بازدهی زياد و محدوديت كمتر در استفاده از
رنگها. اما مهمترین مزیت پودر شيشه نسبت به خاک رس، دمای زينتر پايين
آن ميباشد. همکار ما، خانم مهندس ضیائیان، برای شما در این زمینه
گزارشی تهیه کرده است که با هم می خوانیم.
به طور سنتی رسم شده است كه
واژه شيشه به محصولات حاصل از ذوب مواد غير آلی و عمدتا به شيشه های
اكسيدی اطلاق شود. شيشه محصول غير آلی ذوب شده ای است كه بدون
تبلور(کریستالیزاسیون) تا مرحله سفت شدن سرد شده باشد . شيشه معمولا
سفت و شكننده بوده و سطح شكست آن ناصاف است و ممكن است بيرنگ، شفاف يا
مات باشد. در مقابل سرامیک ساختاری بلورین و منظم (کریستالی) دارد.
اگرچه تقريبا تمام عناصر جدول
تناوبی ميتوانند در تركيب شيشه حضور داشته باشند ولی به ندرت ميتوان
تركيباتی را يافت كه محتوی مقادير قابل ملاحظه ای از سيليسيم، بر، يا
فسفر نباشند. به همين لحاظ اين عناصر را كه به عنوان اجزای اصلی شيشه
های اكسيدی تلقي ميشوند،»شيشه
ساز«
ميخوانند. اكسيد های ديگری كه در عين گرايش به شيشه سازی، كيفيت لازم
را به صورت كامل ندارند،»
واسطه«
خوانده و اكسيد هايی را كه عملا تمايلی به شيشه
سازی ندارند و خواص شيشه را تعديل مينمايند»تعديل
كننده «
مينامند. يك شرط ضروری برای هر اكسيد جهت تشكيل شيشه این است که پيوند
كاتيون-اكسيژن از يكسو، قابليت انعطاف لازم برای تشكيل ساختمان نا منظم
(شیشه ای) را دارا بوده، و از سوی ديگر قدرت كافی جهت حفظ ثبات بی نظمی
حاصل را داشته باشد.
يك راه عملي برای تولید سرامیک
از شیشه، پودر كردن خرده شيشه ها و زينتر كردن آنها با مواد دیگر مانند
سنگ، رس آجر سازی، سيمان و ديگر مواد سيليكاتي است. بدین ترتیب
Shutt و همكارانش
مصالح ساختمانی، نظير كاشی وموزائيك برای تزئين سطوح داخلی و خارجی
بنا، ساختند. كامپوزيت ديگر از زينتر مخلوط پودر خرده شيشه سودالايم بی
رنگ و پودر نوعی ميكا و دمای بالای
ºC 850 و طي
زمانهاي بيش از نيم ساعت ساخته شد.
با توجه به اين كه خواص قطعه تا
حد زيادی به دمای زينترينگ وابسته است، تعيين دمای مطلوب جهت زينتر
كامل، از اهميت ويژه ای برخوردار است . انقباض، دانسيته، پايداری
شيميايی، جذب آب و استحكام از جمله پارامترهايی هستند كه ميزان آنها
بيانگر كيفيت و كارآيی چنين قطعاتی است. بررسی های اخير جهت شناخت و
بهينه سازی اين ويژگیها صورت گرفته است. منجملهBrown
و
Mackenzie بر روی بدنه ای كه از 90 درصد شيشه
خرده تشكيل شده بود تحقيق كردند .آنها تاثير متغيرهای توليد مانند
توزيع اندازه دانه های پودر شيشه، نوع و نسبت رس مناسب، آب لازم، فشار
پرس، سرعت گرمايش و سرمايش و دما و زمان پخت را بر روی خواص محصول بدست
آمده گزارش كرده اند. به اين ترتيب نشان داده شد كه سرامیکهای تولید
شده ازپودر شيشه برتری قابل توجهی بر بدنه های پايه رسی، كه بصورت
تجاری توليد ميشوند، دارند.
دمای مورد نياز جهت زينتر رسها
در كاشي بين 1000 تا 1100 درجه است اما دمای مورد نياز جهت زينتر
پودر شيشه كمتر از ºC
800 ( حدود ºC
770 تا 720 ) ميباشد .اين امر اهميت استفاده از پودر شيشه را جهت
صرفه جويی درمصرف انرژی كه در صنعت امروز بحثی متداول است، بیش از پیش
جلوه گر ميسازد. علاوه بر این، مواد اوليه اين نوع بدنه ها ( پودر شيشه
) نسبت به مواد اوليه متداول در ساخت كاشي ( رسها ) به سبب حذف هزينه
های مربوط به استخراج، ارزانتر ميباشد. از جمله مزايای ديگر اين قطعات،
بی نيازی آنها به لعاب است. چنين قطعاتی پس از زينتر، ظاهری صاف و براق
دارند. همين مساله عامل ديگری در كاهش هزينه های مربوط به تولید آنها
ميباشد.
