30 Eylül 2016 Cuma

Cam Malzeme Bilgisi





Maddenin 3 hali;

Gaz Hali: Moleküller birbirlerinden oldukça uzaktırlar ve karmaşık bir biçimde hareket etmektedirler. Moleküller arasında birbirleri ile çarpışmaktan başka etkileşim yoktur.
Sıvı Hali: Moleküller çekim kuvvetleri nedeniyle birbirlerine yakın durmaktadırlar, ancak yerleri sabit ve kalıcı değildir. Düzensiz hareket halindedirler.
Kristal Hali: Kuvvetli çekim kuvvetleri sayesinde sabit ve hareketsiz olarak yer değiştirmeden durmaktadırlar. Her bir molekül  belirli bir konumda olup, mükemmel bir düzene sahip üç boyutlu bir kafes örgüsü oluşturmaktadırlar.



Cam Hali :Cam maddenin hallerinden biridir. Camlar kristallerin ve sıvıların bazı özelliklerini yapısında birleştirmekle birlikte her ikisinden de belirgin biçimde farlıdırlar. Kristallerin mekanik sertliğine sahiptirler, fakat cam moleküllerinin rastgele ve düzensiz sıralanışları sıvılarınkine benzemektedir.
Camlar çok yüksek ısı derecelerinde kristal malzemelerin erimesi sonucunda ortaya çıkarlar.Bu eriyik soğuduğunda ise atomlar mükemmel bir kristal düzeni oluşturmadan, gelişi güzel bir biçimde birbirlerine kilitlenirler.

Camdan hemen her eşya üretilebilmektedir. Cam ürünler üç tip malzemeyi içerirler: Biçimlendiriciler cam bileşiminde yer alan en temel ve basit malzemelerdir. Eritilebilen ve soğutulduğunda cama dönüşebilen tüm kimyasal bileşikler bir biçimlendiricidir. Cam üretiminde yaygın olarak kullanılan biçimlendirici silis olup ,kumdan elde edilir. Silis: Silikon dioksit , camın temel maddelerinden biri olan mineraldir. Cam yapımında kullanılan en yaygın silis ise kumdur.
Akışkanlık veren maddeler, biçimlendiricilerin daha düşük ısı değerlerinde eriyebilmelerini sağlayan ve böylece ulaşılması kolay ısı derecelerinin elde edilmesini olası kılan maddelerdir.
Durağanlık ve denge sağlayan maddeler, biçimlendiriciler ve akışkanlık veren maddeler ile birleşerek, ortaya çıkan ürünün çözülmesini, eğilip bükülmesini veya dağılmasını engeller.
Cam üretiminde yaygın olarak kullanılan biçimlendirici silis olup, kumdan elde edilir.Ancak kumu eriyik hale getirebilmek için ısının 1850 0C'a kadar yükseltilmesi gerektiğinden, daha düşük ısı derecelerinde 1300 derece daha hızlı bir erime sağlayabilmek için akışkanlık veren maddeler karbonat, potas, potasyum hidrat, lityum karbonat kullanılır. Ancak akışkanlık veren maddeler camı kimyasal olarak kararsız hale getirdiğinden, su içinde çözülmeye yatkın veya istenmeyen kristal oluşumları ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle camı tek biçimli olarak üretebilmek ve özel yapısını bir arada tutabilmek için durağanlık ve denge sağlayıcı maddeler kullanılmaktadır.Bu maddeler arasında kireçtaşı,doğal kurşun oksit,alüminyum oksit, magnezyum oksit, baryum karbonat, çinko oksit, zirkonyum karbonat bulunmaktadır.
Camın Özellikleri
Mekanik açıdan sağlam : Cam doğal olarak sağlam bir malzemedir. Ancak üretim aşamasında ortaya çıkabilen yüzey kusur ve bozuklukları camı dayanıksız ve kırılgan hale getirebilmektedir. Yüzey kusurlarının azaltılması için üretim esnasında özel tavlama işlemi uygulanabilir.
Sert: Cam yüzeyi çizik ve aşınmalara karşı dayanıklıdır.
Esnek: Kırılma noktasına ulaşılıncaya dek esneyebilir ve daha sonra özgün biçimine geri döner.
Kimyasal bozulmaya karşı dayanıklı: Az sayıda kimyasal maddeden etkilenir; Çoğu endüstriyel ve besin asidine karşı dayanıklıdır.
Termal(Isı ile ilgili) Şoklara dayanıklı: Ani sıcaklık değişimleri yanı sıra şiddetli sıcak ve soğuğa karşı da dayanıklıdır.
Isıyı emer:Isıyı iletmek yerine bünyesinde tutar. Isıyı metalden daha iyi emer.
Optik özellikleri : Işığı yansıtır, eğip büker, yayar ve ışığı mükemmel biçimde soğurur.
Elektrik Yalıtımı: Elektrik akımına kuvvetle karşı koyar, elektriği verimli şekilde depolar.

Camın Keşfi ve Üretimi

Camın keşfine dair en erken olası tarih İ.Ö 4000 civarıdır;zira bilinen en eski cam objeler 4000 yıllık Mısır mezarlarında bulunmuşlardır. Ancak cam, tarih öncesi dönemlerde doğal haliyle var olmuş ve magmada ortaya çıkan camsı kayaçlar obsidyen olarak isimlendirilmişlerdir. Obsidyen yanardağda oluşan çok yüksek ve yoğun ısı silis kütlelerinin birbirlerine kaynaması ile ortaya çıkan sert camdır. İçindeki doğal katışkılar nedeniyle , genellikle parlak siyah ve opak halde görülürler; çok koyu kırmızı veya yeşil olanları da vardır. Obsidyen kıymıkları şeffaf veya yarı şeffaftırlar. Obsidyen ok ve mızrak ucu, bıçak ve benzer kesici aletler yapmak için sivriltilip, işlenerek İ.Ö 8000'den itibaren kullanılmış; amulet ve süs eşyalarının yapımında da değerlendirilmiştir. Eski Mısırlılar ise obsidyeni Anadolu topraklarından ve bugün ki İran'dan (Med veya Pers ülkesi)  ithal etmişlerdir.
Cam üretimi ile ilgili olarak ileri sürülen fikirler ise, insanların metal eşya dökümü sırasında veya bir pişmiş kil parçasının kazara camlaşması sonucu keşfedildiği yönündedir. Bu konudaki en yaygın söylence ise, Romalı tarihçi genç Plinius'un (27-29) Doğa Tarihi adlı eserinde anlattığı üzere, camın Suriye kıyılarına çıkan Fenikeli tüccarlar tarafından keşfedildiği şeklindedir. Bu öyküye göre, Fenikeliler geminin kargosunu oluşturan güherçile (natron) bloklarını kumların üstüne yerleştirerek ocak olarak kullanmışlar ve ateş yakarak yemek pişirmeye başladıktan bir süre sonra, ateşin altındaki kumun eriyip sıvılaşarak aktığını görmüşlerdir. Akışkan bu sıvı soğuduğunda yeniden sertleşerek cama dönüşmüştür. Bu öyküye karşın, cam üretiminin nasıl başladığı bilinmemektedir. Ele geçen örneklerden anlaşıldığına göre, camın geliştirilmesi ve nitelikli bir hale gelmesi için yapılan deneyler, silisli kum (öğütülmüş kuarz çakılları) ile yüzeyde eriyen alkali(bazik) bir bağlayıcının kullanılmasına dayanır.Fayans olarak isimlendirilen bu malzeme bin yıldan uzun bir süre küçük süs eşyalarının üretiminde kullanılmıştır.
Fayans

Fayans kuarz kırıkları veya kum ile az miktarda kireç, natron veya kül karışımından oluşan silisli ve sırlı seramiklere verilen isimdir. Temel maddesi kumdan elde edilen kuarzdır. Mısır çöllerden dolayı silis açısından zengin olduğu için fayans üretimi yaygın şekilde görülür; ancak ürünün kalitesi açısından belli kum ocakları diğerlerinden daha fazla rağbet görmüştür. Kum saf silis değildir, kireçtaşı veya demir gibi katışık maddeler de içermektedir. Silis objenin yapımında kullanılan ana maddedir; ancak öğütülmüş silis/kuma biçim verilmesi kolay değildir ve su eklenerek hamur haline getirilse bile, ürün kuruduğunda parçalanıp ufalanır. Bu nedenle, fayans hamuruna kireç ve soda eklenerek kuarz taneciklerinin kuruduklarında birbirlerine bağlanması sağlanır. Ancak kuşkusuz asıl kuvvetlendirici fırınlamadır. Fayans objenin gövdesi soda-kireç-silis sırrı ile kaplanır ve bu karışımın içine bakır tozu katıldığı için de parlak mavi yeşil renk elde edilir. Fırınlandığında kuarz gövde üzerinde tipik mavi- yeşil camsı yüzey oluşur. Bunun yanı sıra, beyaz, sarı tonları, kırmızı tonları ve hatta ebruli kahverengi, siyah ve diğer ara tonlar da elde edilebilmektedir.