طرق صنع الزجاج

يُصنع الزجاج بطريقة تشبه بعض الشيء الطريقة التي يصنع بها الطاهي حلوى التوفي. فصانع الزجاج يقوم بخلط كمية كبيرة من الرمل مع كميات قليلة من الجير والصودا وغيرها من المواد ليعطي للزجاج بعض الخواص. ويمكن أن تتكون المكونات الأخرى من الألومنيوم وأكسيد الزرنيخ الأبيض بتسخين هذا الخليط أو جزء منه في فرن حتى يصبح كتلة من السائل الكثيف اللزج. وعندما يبرد هذا المزيج يصبح زجاجًا. وتُستعمل ملايين الأطنان من الرمل كل سنة لصنع الزجاج. ومع كل، فإن هناك أنواعًا خاصة من الزجاج تصنع دون أن يستعمل فيها الرمل مطلقًا.


زجاج الصودا والحجر الجيري. هو الذي يستعمل للزجاج المسطح ومعظم الأوعية ومصابيح الإضاءة الكهربائية وكثير من الأشياء الصناعية والفنية. وتبلغ نسبة هذا الزجاج نحو 90% من إجمالي الزجاج المصنوع في العالم، كما أنه ما زال يصنع من نفس المواد التي كان يصنع منها منذ مئات السنين. وتبلغ نسبة السليكا (الرمل) في هذا الزجاج 72%، وبه 15% من أكسيد الصوديوم، و9% من أكسيد الكالسيوم (الجير)، و4% من مقوِّمات أخرى ثانوية.

ويتم الحصول على السليكا من أماكن التنقيب عن الحجارة الرملية، ثم تطحن إلى رمل ناعم ويغسل جيدًا. ويتم الحصول على معظم أكسيد الصوديوم من رماد الصودا الذي يستخرج من معدن الترونا أو الملح، أما أكسيد الكالسيوم فإنه عادة ما يتم الحصول عليه من الحجر الجيري أو الدولميت. والمعروف أن زجاج الصودا والحجر الجيري غير مُكَلِّف ومن السهل صهره وتشكيله، كما أنه متين إلى حد معقول.



القناني الزجاجية المنفوخة تتحرك إلى الحزام الناقل الذي يحملها إلى فرن التلدين. وهناك يتم تبريد وإعادة تسخين القناني لتقوية الزجاج.
زجاج الصودا والرصاص. يطلق على هذا النوع من الزجاج عادة زجاج الرصاص أو البلور (الكريستال). ويصنع هذا الزجاج عن طريق الاستعاضة بأكسيد الرصاص عن أكسيد الكالسيوم، وفي كثير من الأحيان عن جزء من السليكا المستعملة في زجاج الحجر الجيري. وزجاج الصودا والرصاص لين ناعم سهل الانصهار، وتكلفته أكثر بكثير من تكلفة زجاج الصودا والحجر الجيري.

ولزجاج الرصاص والصودا بعض الخواص البصرية القيمة، مما جعله يستعمل على نطاق واسع في زجاج المناضد الرائعة والأشياء الفنية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن أكسيد الرصاص يُحسِّن الخواص الكهربائية للزجاج.


زجاج البوروسليكات. زجاج يقاوم الصدمة الحرارية وهو معروف أكثر بأسمائه التجارية مثل البايركس والكيموكس. ويحتوي هذا الزجاج على 80% من السليكا و 4% فقط من القلويات و2% من الألومنيوم و13% تقريبًا من أكسيد البوريك. وتبلغ مقاومة هذا الزجاج للصدمات الحرارية ثلاثة أضعاف زجاج الصودا والحجر الجيري، وهو ممتاز في الاستعمالات الكيميائية والكهربائية. وهذا الزجاج يمكِّن من إنتاج أوعية الخَبْز وخطوط الأنابيب الزجاجية.


زجاج السليكا المنصهر. لهذا الزجاج مقاومة عالية للصدمات الحرارية. وهو يتكون كليًا من السليكا، ويمكن تسخينه إلى درجة حرارة عالية للغاية، ثم يدخل في ماء بارد كالثلج دون أن يتصدع. وزجاج السليكا المنصهر هذا عالي التكلفة لأن درجات الحرارة المرتفعة إلى درجة استثنائية يجب أن تستمر أثناء إنتاجه. ويستعمل هذا الزجاج في معدات المعامل والألياف البصرية لمرشدات الموجات.


زجاج الـ 96% سليكا. يقاوم الحرارة تمامًا كما يفعل زجاج السليكا المنصهر تقريبًا. ولكنه أقل تكلفة في إنتاجه. ويتكون هذا الزجاج من خليط خاص للبوروسليكا بعد أن يُصنع بمسام عن طريق معالجة كيميائية. وتنكمش المسام عندما يسخن الزجاج تاركة سطحًا شفافًا ناعمًا.



زجاج النوافذ الملون استعمل في التزيين منذ القرن الحادي عشر الميلادي. لقد أُنشئت هذه النافذة بوساطة لويس سي تيفاني الذي أصبح رائد تصميم الأواني الزجاجية في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي.
الزجاج الملوَّن. كان قدماء المصريين يصنعون زجاجًا ملونًا بسبب بعض الشوائب التي كانت تختلط بالمادة الخام أحيانًا. وكانوا يعرفون أنه بالإمكان الحصول على ألوان براقة وذلك بإضافة بعض المكونات. ووجد الرومان أنه بالإمكان تحييد ألوان الشوائب بإضافة المنجنيز أو الإثمد (الأنتيمون). وتضاف الآن بعض الأكاسيد إلى الزجاج لتلوينه. فقد وجد مثلاً أن جزءًا واحدًا من أكسيد النيكل إلى 50,000 جزء زجاج ينتج عنه لون خفيف يتراوح بين الأصفر والبنفسجي اعتمادًا على قاعدة الزجاج الأساسية. ويعطي جزء واحد من أكسيد الكوبالت إلى 10,000 جزء زجاج زرقة كثيفة.

ويصنع الذهب الأحمر بإضافة أكسيد الذهب أو النحاس أو السيلنيوم. كما يمكن الحصول على أنواع أخرى جميلة من الزجاج الملون بإضافة كيميائيات أخرى. ويمكن جمع قطع صغيرة من الزجاج الملون لتشكل صورًا أو تصاميم زخرفية للنوافذ الزجاجية الملونة.