Genel Cam Üretim Teknolojileri Cam Ü retim Teknolojileri Yrd. Do ç . Dr. M. Galip İ Ç DUYGU1. Cam n Tabiat Cam n tarih ç esi ? Cama Giri ş ? Cam n Yap s ? Cam n Kompozisyonu ?Do ğ al cam d ü nya ü zerinde zaten var olan bir maddedir. Bu maddeler yanar da ğ patlamalar , şim şek ç akmas ya da meteor d üş mesi sonunda eriyen kayalar n ani so ğ umas sonucu olu şmu ştur. Ta ş devrinden kalan baz aletlere bak ld ğ nda o d ö nemden itibaren cam n kullan lmaya ba şland ğ n g ö rmek m ü mk ü nd ü r. Antik Roma tarih ç isi Pliny (MS 23-79) o d ö nem ta ş ticareti yapan tacirlerin M Ö 5000 y llar nda Suriye taraf nda cam tesad ü fen ke şfettiklerini s ö yler.Fakat ilk insan yap m cam malzemelere M Ö ? 3500’l ü y llarda M s r ve Do ğ u Mezopotamya’da rastlanmaktad r. Bu d ö nemde cam n hammaddeleri ç anak ve vazolar ü zerinde s r olu şturmak i ç in kullan lm şt r. Belki de tesad ü fe bulunan bu madde daha sonra b ü t ü n Akdeniz b ö lgesine yay lm şt r. Mezopotamyada bulunana en eski cam vazo ? par ç alar n n tarihi M Ö 16. y ü zy la dayan r. Ancak ayn d ö nemde M s r ve Ç in’de de cam ü r ü nlerin ü retildi ğ i bilinmektedir.M Ö 1500’l ü y llarda M s rl lar n, s k şt r larak ? şekillendikleri toprak malzemeleri cam eriyiklerin i ç ine dald rarak kaplad klar bilinmektedir. Cam ü retimindeki an ö nemli ad m M Ö 27-MS 14 ? y llar aras nda Suriye taraflar nda cam ü fleme sanat n n geli şmesi ile at lm şt r. O g ü nlerden kullan lmaya ba şlayan uzun metal ? boru halen g ü n ü m ü zde ç ok de ğ i şikli ğ e u ğ ramadan kullan lmaktad r. Daha sonra Romal lar ü fleme i şini ç e şitli kal plarda yaparak, farkl şekillerde cam ü r ü nler elde etmeyi ba şarm şlard r.MS 100’lerden sonra Roma İ mparatorlu ğ u cam n ? bat Avrupa ve Akdeniz’de yay lmas nda b ü y ü k katk da bulunmu ştur. Hatta bu d ö nemde ipek yolu kullan larak Roma ? camlar Ç in’e kadar ula şm şt r. Mimari ama ç larla cam ilk kullananlar yine ? Romal lard r. Bu d ö nemde magnezyum oksitin yap i ç ine kat lmas yla ge ç irgenli ğ i ç ok iyi olmasa da pencerelerde kullan labilecek camlar ü retilmi ştir.MS 1000. y llarda cam hammaddelerinin temin ? edilmesinde ya ş anan g üç l ü kten dolay a ğ ac n yak lmas ndan elde edilen potasyum tuzlar kullan lmaya ba şlam şt r. MS 11. y ü z y lda Almanya’da cam n ü flenerek ? silindirik şekilde a ç lmas ve daha sonra bu silindirin kesilmesi ile d ü z cam ü retilmeye ba şlanm şt r. Tabaka halinde cam n ü retildi ğ i bir ba şka teknik ise yine ayn d ö nemlerde kullan lmaya ba şlanm ş ve dairesel olarak ç evrilerek a ç lan camlar uygun şekillerde kesilerek pencerelerde kullan lm şt r.1688 y l nda Fransa’da tabaka şeklinde cam ? ü retimi konusunda ö nemli bir geli şme olmu ş, erimi ş cam ö zel bir masa ü zerine d ö k ü lerek kat la şt r lm şt r. Daha sonra cam n y ü zeyi z mparalanarak ayna yap m nda kullan labilecek kalitede camlar elde edilmi ştir. Bu d ö nemde d şar dan cam ustalar getirebilmek ? i ç in Fransa da yasalar yeniden d ü zenlemi ş ve bu ustalara baz imtiyazlar tan nm şt r. ( Bu d ö nemde Venedikli cam ustalar ü retim teknikleri konusundaki s rlar ba şka ü lkelere ta ş mamalar konusunda ö l ü mle tehdit edilmi şlerdir.)Ancak end ü striyel devrimin sonlar na kadar ? mekanik cihazlar b ü y ü k boyutlarda cam ü retimi i ç in kullan lmam ş ve cam n bile şimi konusunda bilimsel ç al şmalar yap lmam şt r. 19. y ü zy l n sonlar nda Alman Bilim Adam Otto ? Schott cam n optik ve termal ö zellikleri ü zerine ç e şitli elementlerin etkisi ü zerine ç al şmalar yapmaya ba şlam şt r. Ernst Abbe ile yapt ğ ortak ç al şmalar sonunda cam n optik ve termal ö zelliklerinin geli ştirilmesi konusunda b ü y ü k ad mlar at lm şt r.Cam n b ü y ü k boyutlarda ü retilmesine ? ö nemli bir katk da Friedrich Siemens taraf ndan yap lm ş ve cam ü retiminde kullan lan tank f r nlar icat etmi ştir. 19. y ü z y l n sonunda Amerikal bir ? m ü hendis olan Michael Owens ilk ü fleyerek cam şi şelerin ü retildi ğ i makineyi geli ş tirmi ştir.Tabaka halinde cam ü retiminde at lan ilk ? ciddi ad m 1905 y l nda Bel ç ika’da Fourcault’un bir tank i ç inde cam s ü rekli olarak ç ekti ğ i sistemi icat etmesidir. Birinci d ü nya sava ş ndan sonra di ğ er bir ? Bel ç ikal m ü hendis Emil Bicheroux, erimi ş cam iki merdane aras nda ge ç irerek tabaka halinde cam elde etmeyi ba şarm şt r.1910 y l nda Frans z bilim adam Edouard Benedictus iki ? cam tabakas aras na sel ü lozik bir madde koyarak cam g üç lendirmeyi ba şarm ş ve bu bulu şuna “ triplex ” ad ile patent alm şt r. Cam n tabaka haline getirilmesi ile ilgili ö nemli bir bulu ş ? İ kinci D ü nya Sava ş ndan sonra İ ngiltere’de Pilkington Karde şler taraf ndan ger ç ekle ştirilmi ştir. Bu y ö ntemde erimi ş cam erimi ş kalay ü zerine d ö k ü lm üş ve ç ekilmeden ö nce yay larak d ü zlenmi ştir. 1959 y l nda yap lan bu bulu ş cam konusunda at lan ad mlar n sonu olmam şt r. Bu konuda yap lan ç al şmalar s ü rekli olarak devam etmektedir. Bu b ö l ü mde cam n ç e şitli kullan m alanlar , ayn zamanda bu kullan m alanlar nda gereksinin duyulan nitelikler anlat lacakt r. Ayr ca cam n bu nitelikleri ; fiziksel ve kimyasal ö zelliklerini belirten terimlerle incelenecek ve baz ü r ü nlerin ü retim rakamlar ve tahminlerle birlikte cam sanayindeki ü retim metotlar k saca ele al nacakt r. CAMA G İ R İ ŞCam Nedir? Bu soruya genel olarak verilen cevaplar İ ç mek i ç in kulland ğ m z bir şey (bardak) a) İ ç inde kendi g ö r ü nt ü m ü z ü g ö rd ü ğ ü m ü z b) bir şey (Ayna) Bir yandan ö b ü r yana bak lan bir şey c) (pencere cam ) G ö zl ü k cam d)Yukar da verilen d ö rt ö rnekten i ç mek i ç in kulland ğ m z bardak de ğ erlendirilecek olursa cam n niteli ğ i i ç in a şa ğ daki şeyleri s ö ylemek m ü mk ü nd ü r. Sert olmal d r a) İ ç indeki i ç ece ğ i kirletmemeli ya da i ç ecek b) taraf ndan eritilmemelidir Tekrar tekrar y kanabilmelidir c) Rahat i ç ime uygun yap da olmal d r. d)Peki ayna yap m nda kullan lacak bir camda aranan nitelikler nelerdir? G ö r ü nt ü s ü n ü n netli ğ i iyi olmal d r a) S r n cam y ü zeyine yap şma kabiliyeti iyi b) olmal d r. Yani ayna kaplamas kullan m esnas nda pul pul kalkmamal , silinmemelidir.Banyolarda kullan lan aynalar nemli havaya kar ş dayan kl olmal d r.Benzeri şekilde pencere cam d üşü n ü lecek olursa K ş ve yaz mevsimleri aras ndaki s cakl k a) de ğ i şimlerinin etkisine dayanmal Ya ğ murun etkisine dayanmal b) Ş iddetli r ü zgarlara ç atlamaks z n diren ç c) g ö stermeli I ş ğ ge ç irmeli d) Genelde her a ç dan bak ld ğ nda di ğ er taraf net e) olarak g ö r ü lebilmelidirVe son olarak g ö zl ü k cam Bir taraftan bak ld ğ nda di ğ er taraf a) rahatl kla g ö rmemizi sa ğ lamal Tekrar tekrar temizlenmesi kolay olmal b) G ö rme kusurlar na d ü zeltme kabiliyeti c) olmal d r. Bu ö zellik ş k rmas veya yans tmas ile sa ğ lanmal d r.Tabi bunun yan nda cam n olumsuz niteliklerinin asla unutulmamas gerekir. Cam k r l r. K r lma ç o ğ unlukla a ş r a) kuvvette bir darbeye maruz kalmas ile ya da s etkisi ile olur. Cam ç o ğ unluk, en az suyun iki bu ç uk b) kat kadar a ğ rd r.Cam n ta ş tlarda, in şaatlarda, ev e şyalar nda, t pta, yiyecek ve i ç ecek sekt ö r ü nde, mutfak aletlerinde, bilimsel ama ç l , dekorasyon ve sanatsal ama ç l kullan mlar mevcuttur. Nerede kullan ld ğ na ba ğ l olarak cam n ta ş mas gereken ö zellikler de ğ i şmektedir. Bu durumu pencere cam , resim ç er ç evesi cam , cam masa, cam raf, otomobil ö n cam ve f r n kapa ğ cam i ç in detayl inceleyelim.ESNEMEYE KAR Ş I D İ REN Ç Resim ç er ç evesinde kullan lacak bir cam i ç in ne pencere cam ndan ne de araba cam ndan beklenen y ü ksek r ü zgar bas nc na diren ç ya da kahve masas ndan beklenen y ü klere diren ç g ö stermesi gibi ö zellikler beklenmez. Bu cam kendi a ğ rl ğ ndan dolay ufak bir bas n ç etkisi alt ndad r. F r n kapa ğ i ç in ö nemli olan unsur ise f r n s cakl ğ nda şeklini muhafaza etmesi ve ç atlamamas d r.I Ş IK GE Ç İ RGENL İĞİ Pencere cam , resimlik cam, otomobil ö n cam ve f r n kapa ğ i ç in ö ncelikli bir ö zelliktir. Cam masa ü st ü ve raflar i ç in bu ö zellik gerekli olmayabilir.SICAKLI DE Ğİ Ş İ MLER İ NE KAR Ş I D İ REN Ç Resimlik camlar n ya da cam raflar n ö nemli s cakl k de ğ i şimlerine mazur kalaca ğ d üşü n ü lemez. Ancak f r n kapa ğ cam n n s cakl k de ğ i şimlerine dayan kl olmas gerekir. Pencere ve otomobil camlar iklimlerle ilgili s cakl k de ğ i şikliklerine dayan kl l k g ö stermelidir. Masa cam ü st ü ne kaza ile s cak bir s v d ö k ü lmedik ç e ya da s cak bir kap ü zerine konulmad k ç a s cakl k de ğ i şimlerine diren ç li olmas gerekmez.K İ MYASAL ETK İ YE KAR Ş I D İ REN Ç Resimlik cam n ya da raf cam n n kimyasal etkiye kar ş dayan kl olmas gerekmez. Bu durum cam masas i ç inde ge ç erlidir. Araba ve bina camlar n n s k s k tekrarlanan y kama i şlemlerine dayanmas gerekir. F r n kapaklar nda kar ş la ş lan temel problem f r n cam na yap şan kirlerin temizlenmesi amac yla kullan lan kimyasal ve a ş nd r c maddelerdir. Bu y ü zden bu camlar nda kimyasal a ş nmaya dayan kl olmas gerekir.A Ş INMA D İ RENC İ Ö zellikler otomobil ö n cam n n f rlayan ta şlar n yarataca ğ darbelere kar ş k r lmaya diren ç g ö stermesi gerekir. F r n kapaklar nda da f r n i ç ine konulan kaplar n de ğ mesinden dolay a ş nma riski bulunur. Pencere camlar ve resimli camlar nda a ş nma yukar daki di ğ er camlar kadar ö nemli de ğ ildir. Cam masa ve raflar ise kullan c n dikkatsizli ğ ine ba ğ l olarak a ş nabilir. Ancak bu gereksinimde bir araba cam ndaki kadar ö nemli de ğ ildir.I Ş I Ğ I KIRMASI YA DA YANSITMASI Bu daha ç ok banyo b ö lmelerinde, banyo pencerelerinde ve b ü ro kap lar nda daha ç ok arzulanan bir ö zelliktir. Yukar daki ö rneklerden de anla ş laca ğ gibi benzer ö zelliklere gereksinin duyulsa da bu gereksinimin derecesi kullan m anan na g ö re de ğ i şmektedir.OPT İ K Ö ZELL İ KLER Cam n i ç inden ş ğ n ge ç mesi, ge ç irgenlik olarak bilinir. Pencere camlar i ç in gerekli bir ö zelliktir. Cam n bir taraf ndan bak ld ğ nda di ğ er taraftaki cisimler net olarak g ö r ü lebiliyorsa, bu ö zellikteki cama “ saydam cam ” denir. CAMIN F İ Z İ KSEL VE K İ MYASAL Ö ZELL İ KLER İE ğ er ş k ge ç irildi ğ i halde cisimler net olarak g ö r ü lemezse, bu ö zellikteki cama “ yar saydam cam ” denir. I ş ğ n bir y ü zeyden geri d ö nmesi, “ yans ma ” olarak bilinir. Yans ma, cam kullan m nda ö nemli bir optik ö zelliktir ve ö zellikler aynalar ve dekoratif camlar i ç in ö nemlidirI ş ğ n cam taraf ndan emilmesi di ğ er ö nemli bir optik ö zelliktir. Yans man n hi ç olmad ğ farz edildi ğ inde gelen ş ğ n ancak bir k sm cam n di ğ er taraf na ge ç irilebiliyorsa bu durumda ş ğ n geri kalan k sm cam taraf ndan emilmi ştir. Ö zellikle şampanya, bira ve baz renkli ila ç şi şeleri cam taraf ndan ş ğ n emildi ğ i şi şelerdir.K r lma yani ş ğ n sapmas cam i ç in d ö rd ü nc ü ö nemli optik ö zelli ğ idir. Bu ö zellikten genellikle optik aletlerde yararlan l r. En yayg n kullan m alan g ö zl ü klerdir. I ş ğ n sapma miktar prizma ya da merceklerin şeklinin de ğ i ştirilmesi ile art r l r. Ayn zamanda ş ğ n sapmas n cam n k r lma indisinin de ğ i ştirilmesi ile art r lmas m ü mk ü nd ü r. Cam n k r lma indisi onun bile şimi ile ilgili bir b ü y ü kl ü kt ü r. Camda bulunan y ü ksek miktardaki kur şun oksit cam n k r lma indisini art r r.Elektriksel Ö zellikler Bizim kulland ğ m z şekli ile cam elektri ğ i iletmez. Bu nedenle cam n, y ü ksek bir elektriksel dirence sahip oldu ğ u s ö ylenebilir. Ç elik telgraf direklerindeki fincanlar, amp ü lleride telin sar l oldu ğ u par ç alar cam n elektriksel direncinin kullan ld ğ noktalard r.K İ MYASAL Ö ZELL İ KLER Cam n ba şka maddelerle ö zellikle gazlar ve s v larla reaksiyon verme direnci kimyasal dayan kl l k olarak adland r l r. Cam n kullan m alanlar g ö z ö n ü nde tutuldu ğ unda bu ö nemli bir ö zelliktir. Laboratuvarlarda ya da end ü striyel kimyasal i şlemlerde kullan lan camlarda y ü ksek dayan kl l ğ a ihtiya ç vard r. İ la ç kaplar ve aparatlar nda kullan lan camlar i ç ine konan s v lar n temas ile yarat lan etkilere kar ş ç ok dayan kl olmal d r. İ klim şartlar na maruz kalan camlar hasar g ö rebilir. Bu hava etkisine dayanma olarak tan mlan r.ISIL Ö ZELL İ KER Cam s i ç in iyi bir iletken de ğ ildir. Bu nedenle cam n izolasyon olarak yada d üşü k s ge ç irgenli ğ i i ç in en yayg n kullanma şekli; cam elyaf izolasyon y ü n ü ve ç ift kat pencere cam d r. Her iki halde de, izolasyon ö zelli ğ i veren; camlar n aras ndaki mesafe ya da hava bo şluklar d r. Bir ç ok madde i ç in, s ile ilgili ö nemli bir ö zellik, s l genle şmedir. Is l genle şme, bir madde s t ld ğ nda, boyutlar nda meydana gelen b ü y ü meyi ifade eder. Bir cam par ç as n n bir taraf n s t rsan z ya da so ğ utursan z bir taraf di ğ er taraftan daha uzun olma e ğ ilimi g ö sterecektir. Bu ise cam n i ç inde gerilimler meydana getirecektir. Gerilimler a ş r oldu ğ u zaman cam n k r lmas na sebep olacakt r. Bu s l gerilimler nedeni ile k r lma direnci; TERM İ K Ş OK D İ RENC İ olarak adland r l r. Laboratuvar kaplar , f r n kaplar ve benzer kaplar i ç in termik şoka dayan kl l ğ n iyi olmas gerekir. D üşü k s l genle şme ya da y ü ksek termik şok direnci bu tip camlarda arzulanan niteliklerdir.MEKAN İ K Ö ZELL İ KLER Cam n fazlaca bir sabit bas nca ya da bir raket topu ile ani darbeye maruz kal nca, k r lmaya kar ş g ö sterece ğ i diren ç ö nemli bir ö zelliktir. Bu ö zellik mekanik dayan kl l k olarak adland r l r. Di ğ er ö nemli bir mekanik ö zellik; esnemeye kar ş g ö sterilen diren ç yani rijitliktir. Cam ü zerinde bulunan bir ç izik cam nda daha kolay k r lmas na sebep olur. Bu a ç dan muhtemel k r lmalar bertaraf etmek i ç in cam n yeterli ç izilme ya da a ş nma direncinin olmas gerekir. CAM Ü RET İ M İ Cam i ç ine konulan hammaddelerin bir bile şimidir. Bu hammaddeler, belli oranlarda kar şt r l r ve f r nda 1500 º C ü zerine s t l r. Haz rlanan cam sonu ç ta ergimi ş ya da s v durumdad r. Ç e şitli kontroll ü so ğ utma y ö ntemleri kullan larak cama istenen ü r ü n şekli verilir. Y lda binlerce ton cam kap ve d ü z cam ü retiminin b ü y ü k b ö l ü m ü n ü n mekanize i şlemlerle yap las gerekmektedir. Bir ç ok cam ü r ü n ü retim prosesinden hemen sonra kullan ma haz rd r. Ancak kur şunlu kristaller ve ayd nlatma ampulleri gibi baz ü r ü nler ikincil bir i şlemden ge ç irilir.Cam ü retimi i ç in hammadde, yak t ve nakliye gibi unsurlar nda g ö z ö n ü nde bulundurulmas gerekir. Ü lkemizdeki milyon tonlar bulan cam ü retimi i ç in yine y ü z binlerce ton hammaddeye ihtiya ç duyulacakt r. Her y l y ü z binlerce ton hammaddenin tedarik yerlerinden cam imalat ç lar na nakli gerekmektedir. Cam ü retimi i ç in gerek duyulan yak t oran 1’e 5 tir. Bu ise ihtiya ç duyulacak yak t miktar n n ne boyutlarda oldu ğ unu g ö sterir. Nakliyeler i ç in ihtiya ç duyulan yak t dikkate al nd ğ nda cam end ü strisinin b ü y ü k bir enerji t ü keticisi oldu ğ u g ö r ü l ü r.Cam n yap s Cam kum, kire ç ta ş , ve soda gibi nispeten yayg n bulunan bile şenlerden ü retilir. Bu bile şenler do ğ ru oranlarda re ç etelere g ö re kar şt r l r. Soda-kire ç cam olarak adland r lan bu camlar, pencere cam ve şi şe yapmakta kullan lmaktad r. Cam n ne oldu ğ unu anlamak i ç i, kat , s v ve gaz terimlerine bakmak gerekir.Her madde molek ü llerden yap lm şt r. Bir madde kat halden s v hale ya da, s v halden gaz haline d ö n üş t ü ğ ü zaman, molek ü llerin kendileri de ğ i şmez. Sadece hareketlilikleri ve dizili şi de ğ i şir. Kat bir maddeyi s v ya da gaz haline d ö n üş t ü rmek i ç in maddeyi s tmak gerekir. Kat bir madde s t ld ğ nda, enerji al r. Bu enerji, madde molek ü llerinin daha h zla titre şmesini sa ğ lar. E ğ er yeterli s temin edilirse baz molek ü ller, molek ü ler yap dan kopmak ve serbest kalmak i ç in yeterli kuvvetteki titre şime ula ş r. Yani maddenin i ç inde art k sabit pozisyonda zapt edilemezler. Sabit pozisyondan kopup da ğ lmaya Ergime ad verilir.Daha da s verilirse molek ü ller birbirinden tamamen ba ğ ms z, serbest hale ge ç me imkan bulur ve molek ü ler yap tamamen kaybedilir. Bu ise kaynama olarak adland r l r. Malzeme kat halde yo ğ un ve muntazam bir molek ü ler yap ya sahiptir. S v larda yo ğ un bir molek ü ler yap ya sahiptir fakat bu yap kat lardaki kadar muntazam de ğ ildir. Kat larla kar ş la şt r ld ğ nda s v larda molek ü l hareketi daha serbesttir. Gazlar yo ğ un olmayan molek ü ler bir yap ya sahiptir; molek ü llerin y ü ksek derecede hareket serbestli ğ i vard r.SIVILAR V İ SKOZ İ TE VE SICAKLIK DE Ğİ Ş İ MLER İ Akmaya kar ş g ö sterilen diren ç viskozite olarak adland r l r. Daha y ü ksek viskozite, akmaya kar ş g ö ster daha y ü ksek diren ç anlam na gelir. Her ne kadar viskozite i ç in uluslar aras kabul g ö rm üş birimler mevcut ise de cam n viskozite birimi olarak PO İ SE kullan l r. Normal bir s v n n viskozitesi, s cakl ğ n artmas ile d üş er.CAMIN OLU Ş UMU Ergimi ş ya da s v halde cam y ü ksek bir viskoziteye sahiptir. 1000 º C’de s v haldeki cam n viskozitesi en koyu ya ğ dan daha y ü ksektir. B ö yle bir cam so ğ utuldu ğ unda, molek ü ller s v halin molek ü ler yap d ü zeninden kat halin d ü zg ü n kristal yap s na ge ç emez. Çü nk ü y ü ksek viskozite ve a ğ r molek ü l hareketleri nedeniyle yeni bir molek ü ler yap olu ş turabilecek s ü releri yoktur. Bunun sonucunda s v haldeki cam molek ü lleri, s v maddelerin molek ü ler yap d ü zeni i ç inde sabit hale ge ç erler. Cam n yap s s v gibi kalmas na ra ğ men kat madde g ö r ü n ü m ü ndedir.Cam s kl kla a ş r so ğ utulmu ş bir s v olarak tan mlan r. Cam n davran ş kat madde gibi fakat molek ü ler yap s s v lar nki gibidir. Cam s t ld ğ nda viskozite kademeli olarak d üş er, so ğ utuldu ğ unda ize kademeli olara y ü kselir. Bu durum metallerle k yaslanacak olursa, metallerin s v hale d ö n üşü m ü anidir. Cam n so ğ utulmas ile viskozitesindeki kademeli art ş cama arzu edilen ü r ü n şeklinin verilmesine f rsat yaratarak di ğ er metallere nazaran dana geni ş bir ç al şma aral ğ kazand r r.ATOM İ K D Ü ZEYDE CAM Cam yap m nda kullan lan 3 grup madde vard r. Bunlar; Cam yap c lar 1. A ğ yap d ü zenleyiciler 2. Ara oksitler 3.CAM YAPICILAR Herhangi bir cam n temel yap s n olu şturan bu maddelere cam yap c lar ad verilir. Ç o ğ unlukla bilinen cam yap c ; silisyum dioksittir. Burada bir silisyum atomuna iki oksijen atomu ba ğ l d r. Ancak kristal yap i ç inde her bir silisyum atomu 4 oksijen atomuna ba ğ l d r ve her bir oksijen atomu iki silisyum atomu aras nda bir k ö pr ü g ö revi yapar.E ğ er silisyum kristalleri ergime noktas olan 1730 º C’ye s t l rsa, kristal a ğ daha d ü zensiz bir yap ya d ö n üşü r. H zl so ğ umada s cakl k de ğ i şiminin h z , d ü zeni bozulan atomik yap n n, kristal yap daki muntazam haline ge ç mesi i ç in yeterli s ü reyi tan maz ve neticesinde d ü zensiz bir atomik yap ile kat la ş r. Silisyum so ğ utuldu ğ unda ger ç ekte a ş r so ğ utulmu ş bir s v d r. Bu yap ya cam gibi silisyum anlam na gelen Cams Silis ad verilir.Di ğ er bilinen bir cam yap c madde; bor metalinin oksitidir (B 2 O 3 ). Fosfor oksitleri, arsenik ve germanyumda cam yap c madde s n f na girer. Fakat bunlar b ü y ü k hacimde ü retilen ticari camlar n ü retiminde yayg n olarak kullan lmazlar. Ö zetle cam s v yap s na sahip fakat kat gibi davranan bir maddedir. A Ğ YAPI D Ü ZENLEY İ C İ LER Silise sodan n ilavesi (sodyum oksit, Na 2 O) iki madde aras nda kimyasal bir reaksiyona neden olur. Soda ve silis kar ş m , silisin ergime noktas ndan ç ok daha d üşü k bir s cakl kta reaksiyon verir. Ger ç ekte, soda-silis kar ş m n n s v faza ge ç ti ğ i s cakl k soda miktar n n art r lmas yla 1000 º C’nin alt na d üş ebilir. So ğ utuldu ğ unda soda-silis kar ş m da silis cam gibi bir cam olu şturur. Bu olu şum s ras nda kristal a ğ ndaki ba ğ lar k r lm ş ve sodyum atomlar (iyonik olarak) yap n n i ç ine yerle şmi ştir. Kristal yap daki bo şluklar, muntazam şekil ve b ü y ü kl ü ğ ü sahiptir. Soda-silis cam ndaki soda miktar art r ld ğ nda; cam n suyun kimyasal etkilere hassasiyeti de artar. Bu nedenle kolay ergitilebilen ve şekillendirilebilen bir cam ü retmek i ç in cam n kompozisyonuna baz ilaveler yapmak gerekir.Yayg n kullan lan ve bilinen bir ba şka a ğ yap d ü zenleyici madde kire ç tir (kalsiyum oksit, CaO). Kire ç ilavesi cam n kimyasal etkilere dayan kl l ğ n art r r. Bu nedenle kire ç , cama bozulmazl k kazand ran a ğ yap d ü zenleyici bir madde ö zelli ğ indedir. Magnezyum oksitte (MgO) cam n dayan kl l ğ n art r r, ancak kire ç kadar etkili de ğ ildir. Di ğ er a ğ yap d ü zenleyiciler, potasyum oksit (K 2 O), lityum oksit (LiO 2 ) ve ç inko oksittir (ZnO).ARA OKS İ TLER (ARACILAR) Ara oksitler, cam bile şenlerinin di ğ er bir tipidir. Ad ndan da anla ş laca ğ gibi, bu maddeler k smen bir cam yap c ve k smen de bir a ğ yap d ü zenleyicisi gibi hareket ederler. Alumina (aluminyum oksit, Al2O3) ara oksitlere bir ö rnektir. Ara oksitin rol ü ; cam n devitrifikasyon (kristallenme) e ğ ilimini azaltmak ve sa ğ laml ğ n art rmakt r. Cam n atomik a ğ yap s na bir cam yap c gibi kat l rlar. Kur şun oksit, ara oksit gibi hareket eden di ğ er bir maddedir. Ara oksitler, cam yap c ve a ğ yap d ü zenleyici maddelerin rol ü n ü birlikte oynayarak cam n ö zelliklerini etkiledikleri gibi ayn zamanda, atomik a ğ yap s n zenginle ştirirler.Cam n Kompozisyonu Ba şl ca cam tiplerini 3 grupta toplamak m ü mk ü nd ü r. Soda-kire ç -silis cam 1. Borosilikat cam 2. Kur şunlu cam 3.Soda-kire ç -silis cam Ü retilen camlar n %95’i bu temel kompozisyona sahiptir. Bu tip camlar b ü t ü n cam kap ç e şitlerinin, d ü z camlar n, bilinen sofra e şyalar n n, baz elyaf camlar n ve baz elektriksel camlar n yap m nda kullan l r.Borosilikat camlar Bu tip camlar s ya dayan kl kaplarda, d üşü k çö z ü n ü rl ü k istenen kimyasal madde ve ila ç şi şlerinde, baz optik uygulamalarda ve elektriksel g üç kayb n d üşü ren radar valfleri gibi malzemelerin elde edilmesinde kullan l r.Kur şunlu camlar Bu tip camlar ise y ü ksek kalitede mutfak e şyalar , optik camlar, y ü ksek elektriksel diren ç g ö stermesi beklenen camlar ve radyasyon koruma panolar nda kullan l r.Bu 3 cam t ü r ü i ç in temel bile şen y ü zdesi a şa ğ daki gibidir. BOROS İ L İ KAT SiO 2 %81 B 2 O 3 % 12 Na 2 O %4 KUR Ş UNLU CAM SiO 2 %72 CaO %11 Na 2 O %14 SiO 2 %56 K 2 O %11 PbO %32 SODA-K İ RE Ç -S İ L İ SBile şen oranlar n n farkl l ğ Soda-kire ç -silis cam nda silis miktar n n art r lmas , cam n ergime s cakl ğ n y ü kseltici, sa ğ laml ğ n art r c ve genle şmesini d üşü r ü c ü etki yapar. Soda miktar n n art r lmas cam n erime s cakl ğ n d üşü r ü r, sa ğ laml ğ n azalt r ve s l genle şmesini art r r. Kalsiyum oksit miktar art r l rsa, kimyasal dayan m y ü ksek ve daha ç abuk sertle şen bir cam ü retilir. Ancak y ü ksek seviyede eklenirse devirifikasyona sebep olur. Aluminyum oksir miktar n n art r lmas , cam n sertle şmesini yava şlat r. Ayn zamanda ergime s cakl ğ n ve sa ğ laml ğ n da art r r.Kur şunlu camlarda kur şun oksit miktar art r l rsa, cam n yo ğ unlu ğ u ve ayn zamda k r lma indisi artar. K r lma indisindeki art ş optik camlarda oldu ğ u gibi kristal sofra e şyalar i ç inde ö nemlidir. Cam n k r lma indisindeki art ş, harmana daha b ü y ü k miktarda ku şun oksit ilave edilmesiyle sa ğ lan r.Baz ö zel cam tipleri E-cam , soda oran d üşü k, aluminyum oksit ve kalsiyum oksit oran y ü ksek bir camd r. Bu durum i şleme esnas nda ç abuk sertle şen ve kimyasal a ç dan ç ok dayan kl bir cam elde edilmesini sa ğ lar. Bu nedenle cam, ç abuk uzayabilir ve elyaf ü retimi i ç in kullan l r. Bu camlar elektrik kablolar n n izolasyonunda kullan l r. Y ü ksek sa ğ laml kta bir camd r.Tungsten s zd rmazl k cam amp ü llerdeki tungsten metalini tespit etmek i ç in kullan l r. Cam n tungstenin genle şmesi ile uyumlu olmas gerekir. Bu camlarda bor oksit miktar olduk ç a y ü ksektir ve bu cam n genle şmesini engelleyici bir etki yarat r. Sodyum diren ç cam ise ender rastlanan bir cam kompozisyonuna sahiptir. Silis miktar sadece %8 dir. Ayn zamanda aluminyum oksit ve bor oksit miktar a ş r y ü ksektir. Sodyum diren ç cam , sodyum buharl lambalar n i ç indeki sodyum metaline dayan r fakat suda çö z ü n ü r.%17 B 2 O 3 %2 Al 2 O 3 %1.5 K 2 O %4 Na 2 O %75 SiO 2 Tungsten cam %8.5 B 2 O 3 %14.5 Al 2 O 3 %4.5 MgO %17.7 CaO %0.5 Na 2 O %54.4 SiO 2 E-cam%48 B 2 O 3 %24 Al 2 O 3 %6 CaO %14 Na 2 O %8 SiO 2 Sodyum diren ç camCAMIN ERG İ ME PROSES İ VE D ÜŞ Ü K V İ SKOZ İ TEN İ N Ö NEM İ Cam yap m prosesi hammaddelerin kar şt r lmas ve s t lmas yla ba şlar. Bu i şleme ergime prosesi denir. Ergime prosesi, kimyasal reaksiyonlar n meydana gelmesini sa ğ lar. Bu reaksiyonlar sayesinde hammaddeler cama d ö n üşü r. Olu şan s v faz n harman bile şenleri aras nda temas art racak konveksiyon ak mlar n n meydana gelmesini sa ğ layacak kadar ak şkan olmas gerekir. Ayn zamanda erime s ras nda cam i ç inde olu şan havan n cam bile şimini terk etmesi s v n n d üşü k viskoziteye sahip olmas ile m ü mk ü nd ü r. Erime s cakl ğ nda 10 2 poise civar ndaki birviskozite ola ğ and r.Ç al şma Aral ğ Cam şekillendirme prosesi i ç in f r ndan al nd ğ nda s cakl ğ d üş er ve buna ba ğ l olarak viskozitesi y ü kselir. Ş ekillendirme prosesinin ba şlang ç ve sonu aras ndaki viskozite aral ğ na, ç al şma aral ğ ad verilir. Ç al şma aral ğ n n alt ve ü st de ğ erleri şekillendirmede kullan lan metoda ba ğ l d r. Ö rne ğ in a ğ zla ü flenerek şekillendirme yap lacaksa daha d üşü k viskoziteye ihtiya ç vard r. Ancak sigara tablas yap m nda kullan lan mekanik bir pres i ç in viskozite de ğ eri daha y ü ksek olabilir.SO Ğ UTMA VE TAVLAMA ARALI Ğ I Cam normal olarak so ğ utmaya b rak l rsa k r labilir ya da i ç inde daha sonra k r lmas na neden olacak gerilimler olu şabilir. Bu durum kesme, dekorlama ve kullan m s ras nda tehlike yarat r. Olu şan bu gerilimin giderilmesi i ç in bir s cakl k aral ğ vard r ki bu aral kta so ğ utma h z kontroll ü olmal d r. Bu s cakl k aral ğ na tavlama aral ğ denir. Bu aral kta so ğ uyan cam n viskozitesi 10 13 poise ile 10 14 poise aras ndad rV İ SKOZ İ TE-SICAKLIK E Ğ R İ LER İ N İ N YORUMU Di ğ er sayfada üç ana tip cama ait viskozite s cakl k e ğ rileri g ö r ü lmektedir. Bu grafikte dikey eksen viskozite de ğ erinin logaritmas n , yatay eksen ise s cakl ğ g ö stermektedir. Y ekseninde LV8 gibi g ö sterilen de ğ er viskozitenin 100 000 000 poise oldu ğ u durumu g ö stermektedir.Farkl camlar i ç in log viskozite-s cakl k e ğ rileriTavlama noktas s cakl ğ 440 C Ç al şma aral ğ s cakl klar 1200-605 C Ergime s cakl ğ 1430 C Tavlama noktas s cakl ğ 570 C Ç al şma aral ğ s cakl klar 1450-790 C Ergime s cakl ğ 1600 C Tavlama noktas s cakl ğ 560 C Ç al şma aral ğ s cakl klar 1200-700 C Ergime s cakl ğ 1370 C KUR Ş UNLU KR İ STAL CAM BOROS İ L İ KAT ISIYA DAYANIKLI CAM SODA-K İ RE Ç -S İ L İ S Ş İ Ş E CAMISoda-kire ç -silis cam n n ç al şmam aral ğ 1200 700 C aras nda, kur şunlu kristal cam n ç al şma aral ğ 1200-605 C aras ndad r. Bu nedenle soda kire ç -silis cam daha ç abuk sertle şir. Bu t ü r camlar n makinede i şlenmesi uygundur. Makineler h zl ç al ş r ve cam n makine h z na uyum sa ğ layabilmesi, yani ç abuk sertle şmesi gerekir. Kur şun kristal cam ise elle ç al şmaya uygundur. Bu t ü r ç al şmalarda cam n uzun s ü re i şlenebilir durumda kalmaz arzu edilir.CAM KOMPOZ İ SYONU, KR İ STALLENME SICAKLI Ğ I VE DEV İ TR İ F İ KASYON Herhangi bir s v kar ş m so ğ utuldu ğ unda kristal olu şumunun ba şlad ğ s cakl k kristallenme s cakl ğ olarak adland r l r. Cam bazen s v la şma s cakl ğ n n tam alt nda belli bir s ü re tutulursa, kristallenme meydana gelir ve bu durum devtirifikasyon olarak bilinir. Genel olarak bir cam komposizyonu i ç ine yeni bir madde ilave edilirse cam s ö z konusu s cakl kta daha viskoz olaca ğ ndan kristallenme s cakl ğ d üş er ve kristalerin olu şum e ğ ilimi azal r2 Hammaddeler Oksitler ve cam kompozisyonu ? Can renklendirici oksitler ? Yabac ve istenmeyen maddeler ? Cam k r ğ ? Hesaplamalar ?B ü t ü n ticari camlar oksit kar ş mlar ndan ? elde edilir. Bu oksitlerin bir k sm oksit formunda harmana ilave edilir. Bir di ğ er k sm ise harmana karbonat, s ü lfat veya nitrat bile şikleri halinde eklenir. A şa ğ daki tabloda üç ana cam t ü r ü nde ? bulunan temel oksitlerin listesi yer almakatad r.PbO Litarj Kur şun oksit B 2 O 3 Bor oksit Bor oksit Al 2 O 3 Al ü mina Al ü minyum oksit MgO Magnezya Magnezyum oksit CaO Kire ç Kalsiyum oksit K 2 O Potasyum oksit Potasyum oksit Na 2 O Soda Sodyum oksit SiO 2 Silika Silisyum dioksit Form ü l ü Bilinen di ğ er ad OKS İ TS İ L İ KA Silika en yayg n olarak kullan lan cam yap c oksittir. Cama mukavemet ve kimyasal dayan kl l k kazand r r. 1700 C nin ü zerinde ergir. Bu ergime derecesini d üşü rmek i ç in di ğ er oksitlerin ilavesi cam n mukavemet ve kimyasal dayan m n n azalmas na neden olur. Ayr ca cam n s l genle şme katsay s n d üşü r ü r.SODA Ergime derecesini d üşü rmek amac yla en s k kullan lan ay yap d ü zenleyici oksittir. Sahip oldu ğ u ak şkanl k kazand rma ö zelli ğ i ö zel bir terim olarak “ flask olu şturucu ” olarak adland r l r. Bu nedenle soda bir “ flask ” maddesi olarak an l r. Ergime derecesini d üşü rmesi yan nda soda, cam n kimyasal dayan m n azalt r, s l genle şme katsay s n art r r.POTASYUM OKS İ T Sodaya benzer bi ç imde a ğ yap y d ü zenleyici bir oksittir. Soda kadar olmasa da flask olu şturucu bir oksittir ve genellikle kristal cam yap m nda kullan l r. Cam n viskozitesi ve s l genle şmesi ü zerinde etkisi sodan nki kadar belirgin de ğ ildir. Cam n k r lma indisini ve elektriksel direncini art r r. Na 2 O ile birlikte kullan lmas yla olu şturulan kar ş k alkali etkisi camlar n kimyasal dayan kl l ğ ve elektriksel diren ç lerini olduk ç a y ü kseltir.K İ RE Ç TA Ş I A ğ yap d ü zenleyici bir oksittir. Ergimeye yard mc olur, ç al şma aral ğ n daralt r, kimyasal dayan kl l ğ art r r. Fakat genellikle cam n devitrifikasyon e ğ ilimini y ü kseltir. MAGNEZYUM OKS İ T Kalsiyum oksite benzer ö zellikler g ö sterir. Ancak devitrifikasyon e ğ ilimi daha azd r. Cam n havaya kar ş mukavemetini art r r.AL Ü M İ NA Al ü mina pek ç ok camda k üçü k miktarlarda kullan l r. Cam n ergime s cakl ğ n y ü kseltir, ç al şma aral ğ n geni şletir, kimyasal dayan kl l ğ n art r r, devitrifikasyon olay n engeller. KUR Ş UN OKS İ T Kur şun oksit cam n k r lma indisini y ü kseltir. Bu kristal cam n n parlak ve ş lt l olas n n bir nedenidir. Ayn zamanda cam n elle şekillendirilmesini daha kolay hale getirir. Kesme ve parlatma i şlemleri i ç in daha yumu şak bir cam olu şturur. Ara oksitlerden biridir.BOR OKS İ T Bor oksit s l genle şme katsay s n n daha d üşü k olmas istene camlarda kullan l r. Bu durum f r n kapaklar nda ve di ğ er pek ç ok ö zel cam t ü r ü nde istenen bir ö zelliktir. B 2 O 3 ikinci en ö nemli cam yap c oksittir. Cam n ergime i şlemini kolayla şt r r, kimyasal dayan m n art r r.OKS İ TLER İ N HAMMADDELERDEN ELDE ED İ LMES İ Cam ü retiminde kullan lan ham maddelerin hepsi oksit formunda de ğ ildir. En ç ok bilinen formlar Karbonatlar, Nitratlar ve S ü lfatlard r Baz hammaddelerin i ç inde birden fazla oksit bulunabilir.KARBONATLAR a) Sodyum Karbonat Na 2 CO 3 Na 2 O + CO 2 b) Potasyum Karbonat K 2 CO 3 K 2 O + CO 2 c) Kalsiyum Karbonat CaCO 3 CaO + CO 2 Karbondioksit bir gazd r ve ergimi ş cam y ü zeye y ü kselen habbeler şeklinde terk eder.N İ TRATLAR VE S Ü LFATLAR Sodyum Nitrat ve Kalsiyum s ü lfat gibi maddeler benzer bi ç imde dekompoze olur ve cama sodyum ve kalsiyum oksit verirler. B İ RDEN FAZLA OKS İ D İ İ Ç İ NDE BARINDIRAN HAMMADDELER Sodyum borat- boraks anhidrit (Na 2 B 4 O 7 ) cama sodyum oksit ve bor oksit verir. Dolomit; kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat i ç eren bir hammaddedir. CaCO 3 .MgCO 3 şeklinde yaz l r. Cama kalsiyum oksit ve magnzeyum oksit verir.Ö zetlenecek olursa cam hammaddelerinin do ğ rudan oksit formunda olanlar, karbonat veya s ü lfatlar gibi ba şka bir kimyasal formda olanlar ve i ç inde birden ç ok oksidi bar nd ranlar olarak 3 grupta toplanmas m ü mk ü nd ü r.S İ L İ KA Silika yer kabu ğ unda en ç ok bulunan hammaddelerden biridir. Kum veya kum ta ş , cam yap m nda en yayg n kullan lan silika kayna ğ d r. Di ğ er baz hammaddeler de (feldspat, y ü ksek f r n c ü rufu) silika kayna ğ olarak kullan l r. Ancak bu maddeler ö zellikle al ü mina gibi d üşü k miktarlarda ihtiya ç duyulan maddelerin temininde kullan l r. Cama silika katk s nda bulunmalar sadece ikincil kullan m sebepleridir.KALS İ YUM OKS İ T Cama kalsiyum oksit vermek i ç in kullan lan temel bile şen kire ç ta ş d r. Ayn zamanda kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat i ç eren dolamitten de sa ğ lan r. Ancak dolamit esas itibariyle magnezyum oksit kayna ğ d r. Kalsiyum oksit kayna ğ olarak kullan lan kalsiyum s ü lfat cama hem oksidasyon hem de afinasyon maddesi olarak katk da bulunur. 2 CaSO 4 2 CaO + 2SO 2 + O 2SODYUM OKS İ T Sodyum oksiti sa ğ layan temel hammadde sodyum karbonatt r. Sodyum s ü lfat, kalsiyum s ü lfatta oldu ğ u gibi k üçü k miktarlarda oksidasyon ve afinasyon ama ç l kullan l r. Cama bor oksit vermesi amac yla kullan lan sodyum borat ayn zamanda bir miktar sodyum oksit verir. Sodyum hidroksit (kostik soda) k üçü k miktarlarda harman n tozumas n engellemek i ç in kullan l r ve cama sodyum oksit kazand r r. 2 NaOH Na 2 O + H 2 O Sodyum nitrat yine oksidasyon maddesi olarak k üçü k miktarlarda kullan l r ve cama sodyum oksit verir.POTASYUM OKS İ T Potasyum oksit, sodyum oksitte oldu ğ u gibi karbonat halinde harmana girer. Camda oksidasyon maddesi olarak kullan lan potasyum bikarbonat (KHCO 3 ) ve potasyum nitrat (KNO 3 ) şeklinde de harmana girer. MAGNEZYUM OKS İ T Magnezyum oksit harmana genel olarak dolomit olarak verilir. Dolomit cama MgO verirken ayn zamanda CaO da sa ğ lar.BOR OKS İ T Bor oksit elde etmek i ç in kullan lan iki hammadde anhidrit boraks ve borik asittir (H 3 BO 3 ). Borik asit sadece boroksit miktar n n de ğ i ştirilmek istendi ğ in durumlarda kullan l r. Sodyum borat; boraks anhidrit (Na 2 B 4 O 7 ) ve borax (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O) formlar nda bulunur. Kolemanit (Ca 3 B 6 O 11 .5H 2 O) gibi mineraller cam elyaf ü retiminde kullan l r.KUR Ş UN OKS İ T Genellikler k rm z kur şun (Pb 3 O 4 ) formunda temin edilir. K rm z kur şun toz halinde bir maddedir. Kur şun oksit ayn zamanda kur şun mono silikat olarak ö n ü retimi yap lm ş olarak temin edilebilir. Tipik kompozisyonu %85 PbO ve % 15 SiO 2 i ç erir. Litarj (PbO) da ayn zamanda bir ku şun kayna ğ olarak kullan lmaktad r.ALUM İ NYUM OKS İ T Ticari camlar n pek ç o ğ unda al ü minan n y ü ksek oranda bulunmas gerekmez. S ö z ü edilen üç cam kompozisyonunda kullan lan en y ü ksek al ü mina miktar %4 civar ndad r. Al ü mina tabi halde bulunan kum , kalker, dolomit, sodyum s ü lfat gibi hammaddelerde genellikle eser miktarda bulunur. Harmana al ü mine ilave etmek i ç in Feldspat (K 2 O.Al 2 O 3 .6H 2 O veya Na 2 O.Al 2 O 3 .6H 2 O), Nefelin Syenit Na 2 O.Al 2 O 3 .2SiO 2 veya y ü ksek f r n c ü rufu eklenebilir. CAM RENKLEND İ R İ C İ OK İ STLER Bunlar isimin den de anla ş laca ğ gibi cama renk vermek amac yla harmana ilave edilen ham maddelerdir. Temel renklendirici oksitler, bir s v da çö z ü nd ü ğ ü nde kendi karakteristik rengini veren belli bir grup metalin bile şikleridir. Bu maddeler soda-kire ç ,silis cam ile kar şt r ld klar nda cama a şa ğ da belirtilen renkleri verirler. Bu maddeler ba şka bir cam t ü r ü ne farkl renk verebilir.Mavi / menek şe Kobalt Mor Manganez Ye şil Krom Dumanl gri Nikel Ye şilimsi mavi Bak r Sar ms ye şil Demir (Fe +3 ) Mavimsi ye şil Demir (Fe +2 ) VERD İĞ İ RENK METALRenk ayn zamanda cam n oksidasyon seviyesinden, ergitme s cakl ğ ndan ve ergitme s ü resinden de etkilenir. Renklendiricilerin bir di ğ er ö nemli ö zelli ğ i de yarat lan rengin yo ğ unlu ğ udur. A ç k ç a anla ş labilece ğ i gibi renklendirici miktar camda veya çö z ü c ü s v da art r ld ğ nda renk de o kadar yo ğ unla ş r.Ye şil cam genellikle şarap ve alkoll ü i ç eceklerin şi şelerinde kullan l r. Camda ye şil renk demir, krom ve kobalt n bir kombinasyonudur. Krom ve kobalt bile şik halinde harmana ilave edilir. Demir pek ç ok hammadde i ç inde az miktarda bulunur. Ancak renk ayarlamas amac yla harmana ayr ca ilave edilebilir.Siyah cam; krom, manganez, kobalt gibi yo ğ un renk veren oksitlerin ş ğ n ç ok az miktarda ge ç mesine m ü saade edecek şekilde yo ğ un konsantrasyonlarda cam harman na ilave edilmesi ile elde edilir. Opal cam s ü t g ö r ü n ü ml ü camlara verilen isimdir. S ü t g ö r ü nt ü s ü n ü s v i ç inde as l duran ç ok k üçü k ya ğ damlac klar na bor ç ludur. Bu damlac klar ş ğ da ğ t r veya yans t r, bunun sonucunda s ü t beyaz bir renk olu şur. Bu ama ç la harman n i ç ine kalsiyum fosfat Ca 3 (PO 4 ) 2 ilave edilir. Benzeri şekilde cam i ç inde di ğ er bir cam ç ok k üçü k kristaller halinde da ğ t larak opal camlar elde edilebilir. Bu ama ç la Florspar (CaF 2 ) veya kriyolit (Na 3 AlF 6 ) kullan labilir.Rubi camlar renklendirici oksitlerin ç e şitli kombinasyonlarda kullan lmas ile elde edilebilir. Rubi camlar n n rengi selenyum ve kadmiyum s ü lf ü r, bak r oksit ve alt n klor ü r kombinasyonu ile olu şturulabilir. Bu renkler ç plak g ö zle g ö r ü lmeyen ve cam n so ğ utulmas s ras nda kristallenen k üçü k partik ü ller neticesinde meydana gelir. Bu tip camlar genelde sinyal camlar nda ve dekoratif ama ç l camlarda kullan l r.Bal renkli camlar en pop ü ler ticari camlardan biridir. Bira, şarap, alkoll ü i ç ecekler ev ecza şi şelerinin yap m nda kullan l r. Bu renk, cam indirgenmi ş bir durumda iken demir polis ü lfidlerin olu şumu ile elde edilir. Bu ama ç la harmana karbon, k ü k ü rt ve demir kat l r.YABANCI VE İ STENMEYEN MADDELER Hammaddelerin ç o ğ u istenmeyen maddeler i ç erir. Ö rne ğ in kumda, cama k üçü k miktarda al ü mina d ş nda ba şka maddeleri de veren kil bulunur. İ stenmeyen maddeler belirli limitler i ç inde kalmak ko şulu ile kabul edilebilir. E ğ er bu maddelerin miktar kabul limitlerinin d ş na ç km şsa bu maddeler istenmeyen madde olarak nitelendirilir. İ stenmeyen maddelerin bir ka ç daha ö nce renklendirici oksit olarak belirtilen demir ve krom oksittir. Renksiz cam yap l rken en k üçü k miktardaki renklendirici oksit dahi istenmeyen madde olarak kabul edilir.RENKS İ ZLE Ş T İ RME Saf hammaddeler kullanmak ç ok pahal bir olabilir. Çü nk ü bu, geni ş ç apta jeolojik ara şt rmalar, karma ş k metodlarla maden i şletmecili ğ i veya istenmeyen maddelerin uzakla şt rmak i ç in genellikle pahal safla şt rma i şlemlerini uygulama anlam na gelir. Cama istenmeyen renkleri veren bu maddelerin, cam hammadelerinden ç ok k üçü k veya eser miktarda bulunmalar durumda genellikle renksizle ştirme maddeleri denen ancak kendileri de renklendirici olan maddeler kullan l r. İ lave edilen renklendirici maddenin rengi, hammaddelerden gelen istenmeyen rengi maskeleyerek cam n g ö ze renksiz g ö r ü nmesini sa ğ lar.Beyaz ş k ger ç ekte beyaz de ğ il, k rm z , turuncu, sar , ye şil, mavi, lacivert ve mor gibi renklerin kar ş m d r.Bu renkler g ö r ü nen spektrum olarak bilinir ve g ö kku şa ğ nda g ö rd ü ğ ü m ü z renklerdir. E ğ er yukar da ad ge ç en renklerin ba ş harfleri x eksenine ve ge ç irilen ş ğ n miktar % cinsinde y eksenine konulacak olursa bir sonraki slayttaki gibi bir grafik elde edilir.Bu slaytta b ü t ü n renkler e şit miktarlarda ge ç irildi ğ inden neticede olu şan renk beyazd r. Di ğ er sayfadaki slaytta ise ye şil renk veren k üçü k miktardaki renklendiricinin yaratt ğ etki g ö r ü lmektedir. Boyan n kat lmas ile cam, k rm z ve mor renklerin bulundu ğ u b ö lgedeki renkleri absorbe etmi ş, rengin ye şil oldu ğ u b ö lgeyi oldu ğ u gibi ge ç irmi ştir. Sonu ç ta cam ye şil renge veya tona sahip olacakt r.Son slayt e ğ rinin B b ö lgesi az miktarda mavi veya lacivert renk, C b ö lgesi ise yine az miktarda k rm z ve turuncu renk olmas halinde ş ğ n ge ç irgenli ğ ini g ö stermektedir. Taranm ş alan, her üç rengin bir arda olmas halinde cam n ge ç irece ğ i ş ğ tan mlamaktad r. I ş k ge ç irgenli ğ i b ü t ü n renkler i ç in benzer d ü zeydedir ve cam g ö z ü m ü ze renksiz g ö r ü necektir. Selenyum (pembe) ve Kobalt( mavi) genellikle az miktarda demirin rengini (ye şil) maskelemek amac yla kullan l r. Rengin ba şka renk ve renklerle maskelenmesi i şlemine Fiziksel Renksizle ştirme denir. Kimyasal renksizle ştirme ise cam n oksidasyon ve red ü ksiyon durumunun ayarlanarak renk etkisi de ğ i ştirilerek sa ğ lan r.CAM KIRI Ğ I Cam ü retiminde en ö nemli hammaddelerden biri gibi nitelendirilen cam k r ğ n unutmamak gerekir. Cam k r ğ genellikle fabrikan n kendi ü retim prosesinden veya cam ü r ü nlerin geri d ö nen k r klar ndan sa ğ lan r. Di ğ er hammaddelerde oldu ğ u gibi cam k r ğ n n kayna ğ n n ve kompozisyonunun bilinmesi gerekir. Burada tabidir ki ü retim veya ay rma i şlemlerinde ortaya ç kan cam k r ğ n n ne oldu ğ u bilinir. Fakat d şar dan al nan cam k r ğ n n ne oldu ğ unun ara şt r lmas na ve yabanc maddelerin uzakla şt r lmas na ö zen g ö sterilmelidir.HESAPLAMALAR CaCO 3 CaO + CO 2 E ğ er reaksiyonda yer alan reaktant ve ü r ü nlerin molek ü l a ğ rl klar hesaplanacak olursa a şa ğ daki de ğ erler elde edilir. CaCO 3 = 100 CaO = 56 CO 2 = 44 Bu 100 k s m CaCO 3 ten 56 k s m CaO ve 44 k s m CO 2 olu şaca ğ anlam na gelir. Hammaddenin kilo, gram , ton veya pound olmas bir şey de ğ i ştirmezAyn hesaplama K 2 CO 3 i ç in yap lacak olursa K 2 CO 3 K 2 O + CO 2 K 2 CO 3 i ç in molek ü l a ğ rl ğ 138.2 birim K 2 O i ç in molek ü l a ğ rl ğ 94.2 birim ve CO 2 i ç in molek ü l a ğ rl ğ 44 birim olarak bulunur 1 kg potasyum karbonattan elde edilecek potasyum oksit miktar 0.681 gramd r. Benzeri hesaplama belli ba şl cam hammaddeleri i ç in yap l rsa a şa ğ daki tabloda verilen sonu ç lara ula ş l r.0.654 kg Al 2 O 3 verir 1 kg Al 2 O 3 .3H 2 O 1 kg Fe 2 O 3 verir 1 kg Fe 2 O 3 0.977 kg PbO verir 1 kg Pb 3 O 4 0.563 kg B 2 O 3 verir 1 kg H 2 BO 3 0.365 kg B 2 O 3 ve 0.163 kg Na 2 O verir 1 kg Na 2 O.2B 2 O 3 .10H 2 O 0.681 kg K 2 O verir 1 kg K 2 CO 3 0.478 kg MgO verir 1 kg MgCO 3 0.585 kg Na 2 O verir 1 kg Na 2 CO 3 0.56 kg CaO verir 1 kg CaCO 3 1 kg SiO 2 verir 1 kg SiO 2Hammaddelerden cam kompozisyonunun hesaplanmas Ş imdi a şa ğ daki ö rne ğ e bakal m ve b ü t ü n hammaddelerin % 100 saf olup cam k r ğ n n da bir hammadde gibi kullan ld ğ n d üşü nelim. H 3 BO 3 28 Cam k r ğ (%80 silika,%3 al ü mina, %12 B 2 O 3 , %5 sodyum oksit) 40 Soda Na 2 CO 3 12 Hidrate Al ü mina Al 2 O 3 .3 H 2 O 8 Kum SiO 2 100 Hammaddeler A ğ rl klar (kg)Ş imdi birlikte ergitildikten sonra camda kalan cam oksitlerinin miktar n a şa ğ daki gibi hesaplayabiliriz. 100 kg kum 100 kg SiO 2 8 kg al ü mina 8 x 0.654 = 5.232 kg Al 2 O 3 12 kg sodyum karbonat 12 x 0.585 = 7.020 kg Na 2 O 28 kg borik asit 28 x 0.563 = 15.76 kg B 2 O 3 40 kg cam k r ğ 40 x 0.8 = 32 kg SiO 2 40 x 0.03 = 1.2 kg Al 2 O 3 40 x 0.12 = 4.8 kg B 2 O 3 40 x 0.05 = 2 kg Na 2 ONormal olarak, her bir hesaplama i şleminden sonra bulunan de ğ erler bir tabloya yerle ştirilir. Bunun amac hem istenen bilgiyi kolayl kla bulabilmek hem de her bir oksiti ayr ayr kolayca toplayabilmektir. Bu tablo ayn zamanda yanl şl kla unutulan bir şey olup olmad ğ n kolayl kla g ö rmemizi sa ğ lar. Elde edilen sonu ç lar a şa ğ daki gibi tabloya yerle ştirilebilir.9.020 20.546 6.432 132 188 TOPLAM 7.020 2.00 15.764 4.8 5.232 1.2 100 32 100 8 12 28 40 Kum Hid. Al ü mina Soda Borik Asit Cam K r ğ Na 2 O B 2 O 3 Al 2 O 3 SiO 2 A ğ rl k Hammaddeler Oksitler (kg cinsinden)Bu durumda elde edilecek cam n teorik komposizyonu Silika = (132 / 168.016) x 100 = % 78.56 Al ü mina = (6.432/ 168.016) x 100 = % 3.83 Soda = (9.020/ 168.016) x 100 = % 5.37 Bor oksit = (20.564/ 168.016) x 100 = % 12.34 Olarak bulunur.Ö rnek: A şa ğ daki hammaddelerden cam kompozisyonunu hesaplay n z. Hammaddelerin saf oldu ğ unu varsay p, daha ö nce verilen d ö n üşü m fakt ö rlerini kullan n z. Cam k r ğ (%55 silika,%32 PbO, %12 K 2 O, %1 B 2 O 3 ) 50 H 3 BO 3 2 K rm z Kur şun 66 Potasyum Oksit 34 Kum SiO 2 110 Hammaddeler A ğ rl klar (kg)Ş imdi birlikte ergitildikten sonra camda kalan cam oksitlerinin miktar n a şa ğ daki gibi hesaplayabiliriz. 110 kg kum 110 kg SiO 2 34 kg K 2 CO 3 34 x 0.681 = 23.154 kg K 2 O 66 kg Pb 3 O 4 66 x 0.977 = 64.482 kg PbO 2 kg borik asit 2 x 0.563 = 1.126 kg B 2 O 3 50 kg cam k r ğ 50 x 0.55 = 27.7 kg SiO 2 50 x 0.32 = 16 kg PbO 50 x 0.12 = 6 kg K 2 O 50 x 0.01 = 0.5 kg B 2 O 31.626 80.482 29.150 137.7 TOPLAM 1.126 0.50 64.482 16 23.15 6 110 27.7 110 34 66 2 50 Kum Potasyum Karbonat K rm z Kur şun Borik Asit Cam K r ğ B 2 O 3 PbO K 2 O SiO 2 A ğ rl k Hammaddeler Oksitler (kg cinsinden)Bu durumda elde edilecek cam n teorik komposizyonu Silika = (137.7 / 248.758) x 100 = % 55.3 K 2 O = (29.150/ 248.758) x 100 = % 11.7 PbO = (80.482/ 248.758) x 100 = % 32.4 Bor oksit = (1.626/ 248.758) x 100 = % 0.7 Olarak bulunur.Ö ZET Cam kompozisyonu se ç ilirken a şa ğ daki 4 unsur g ö z ö n ü nde bulundurulur. Nihai ü r ü nde aranan ö zellikler (kimyasal 1. dayan m ve genle şme katsay s gibi) Ergitme Ko şullar (kolay erimesi istenen 2. camlarda ak ş kanl k y ü ksek olmal ) Ş ekillendirme ko şullar ( ç al şma aral ğ n n uzun 3. ya da k sa olmas ) Fiyat (belirli taviz dengeleri g ö z ö n ü nde 4. bulundurularak son kompozisyon belirlenir)Hammaddelerin s n fland r lmas Hammaddeleri ana hammaddeler ve yard mc hammaddeler olarak ikiye ayr labilir. Ana hammaddeler, ana bile şenleri sa ğ layan ve a) harmana genel olarak %1’in ü zerinde giren hammaddelerdir. Yard mc hammaddeleri ise genellikle %1’in b) alt nda giren ve a şa ğ daki ama ç larla kullan lan maddeleridir.Afinan maddeler: ergimi ş cam n gaz kabarc klar ndan 1. ar nmas sa ğ lamak i ç in kullan l r. (Na 2 SO 4 , NaCl vb) Renklendiriciler ve renk gidericiler: cama renk veren 2. veya istenmeyen renkleri maskelemek i ç in kullan lan maddeleridir. Oksidan maddeler: Ana g ö revi harmandaki organik 3. kirlilikleri oksitlemek ve demir oksiti cama daha az renk veren Fe 2 O 3 ’e ç evirmek. (Na 2 SO 4 , NaNO 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 vb) İ ndirgen maddeler: Ergitme i şleminin indirgen 4. ko şullarda yap lmas n sa ğ layan maddeler. (C, S, vb)Hammadde Kaynaklar Cam ü reticileri, cam olu şturan harman kompozisyonunu sa ğ layabilmek i ç in gerekli olan hammadde kaynaklar n bulup i şletmek veya sat n almak durumundad r. Hedefleri, yeterli miktarda ve istenilen kalitede hammadde temin etmektir. Hammaddelerin kimyasal ve fiziksel ö zellikleri bak m nda homojen olmas ve fiyat n n ekonomik olmas istenir. Cam ü retimi i ç in gerekli olan hammaddeleri kendi ü reten firmalar kalitenin ve homojenli ğ in yan s ra yeterli miktarda rezervi bulmak, temin etmek ve en ekonomik şekilde ü retimini yapmak durumundad r.S İ L İ S KUMU Cama SiO 2 veren 3 hammadde kayna ğ silis kumu, feldspat ve y ü ksek f r n c ü rufudur. S ö z ü edilen son iki madde ayn zamanda al ü minyum oksit kayna ğ d r ve bunlar ergitme ve/veya afinasyonu kolayla şt r c hammaddelerdir. Cam yap m nda kullan lacak, istenilen fiziksel ve kimyasal ö zellikteki silis kumu yata ğ n bulmak ç ok zordur. Ö ncelikle bir tak m arama metotlar ile kum rezervi ve kalitesini tespit etmek gerekir. Kum yataklar , toprak, kil, kalker gibi kald r lacak bir ö rt ü alt nda bulunur. Buna dekapaj malzemesi denir. T ü rkiye’de cam fabrikalar nda kullan lan silis kumu üç s n fta toplanmaktad r. Pencere cam ve empirme cam imalat nda kullan lan a) silis kumu S nai kap ü retiminde kullan lan silis kumu b) Z ü caciye ü retiminde kullan lan silis kumu c) T ü m hammaddelerde oldu ğ u gibi silis kumunda da KAL İ TE olarak tan mlanan terime ç ok dikkat etmek gerekir. Cam yap m nda kullan lan silis kumunun kimyasal ve fiziksel ö zellikleri belirlenmi ştir.. Kalite i ç in kimyasal olarak silisin (SiO 2 ) en y ü ksek de ğ erde, al ü minyum oksit ve demir oksitin en d üşü k de ğ erde olmas beklenir.Kullan lacak cam tipine g ö re kumda istenen seviyeler şö yledir. 0.0010 0.100 TV t ü p ü , d ü z cam 0.0010-0.0020 0.200-0.300 Renkli s nai kaplar 0.012 0.035 Renksiz s nai kaplar 0.0003 0.013 Soda-kire ç -silis z ü caciye, ayd nlatma 0.0002 0.015 Borosilikat, kozmetik şi şeler 0.0001-0.0002 0.009-0.011 Optik kur şun kristali Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Arzu edilen ideal de ğ erler %a ğ rl k Tablo 1Her ne kadar kimyasal ö zellik kullan lmakta olan kumun se ç iminde ö nemli bir rol oynuyorsa da, fiziksel ö zelliklerde ç ok ö nemlidir. Fiziksel ö zellikler kumun tane ebad n n s n fland r lmas d r. Kullan lacak kum ö nceden kararla şt r lan franksiyonlarda bir elek setinden ge ç irilir. Genel olarak silis kumunun 0.5 mm ile 0.074 mm aras dan olmas istenir. 0.5 mm nin ü zerinde hi ç bir tanenin olmamas gerekir. Kumun i ç inde iri taneler olursa bunlar f r nda tam olarak ergiyemez, ç ekilen nihai cam plakas ü zerinde kat bir Ta ş par ç as olarak g ö r ü n ü r. Kum partik ü lleri ç ok ince olursa, ergitme prosesinde alev ve at k gazlar taraf ndan uza ğ a savrulur ve f r n i ç indeki baz k s mlar ü zerinde zarar verici etki yarat r.T ü rkiye’de cam yap m nda kullan lan kum ç e şitlerinin ocaktan ç kar ld ktan sonra ve ar tma tesislerinde safs zl klar ndan ar nd r ld ktan sonraki kimyasal analizleri di ğ er slaytta verilmi ş tir. Fiziksel analiz sonu ç lar daha sonraki slaytta yer almaktad r .Maden ocaklar ndan ü retilen silis kumu, fiziksel ve ? kimyasal ö zellikleri bak m ndan kullan ma uygun de ğ ildir. Cam harman nda kullan labilecek hale getirmek i ç in tesislerde zenginle ştirme denilen bir i şleme tabi tutulur. Zenginle ştirme tesisine beslenecek kumun belirli fiziksel ? ve kimyasal d ü zeye getirilebilmesi i ç in tesis stoklar nda par ç alanmas gerekir. Aksi taktirde nihai ü r ü nde istenilen fiziksel ve kimyasal de ğ erleri elde etmek m ü mk ü n olmaz. Bu tesislerde 3 tip cam i ç in ayr ayr zenginle ştirme ? metodlar uygulan r ve ç kan nihai ü r ü n ayr ayr stoklan r Fabrikalarda kullan labilecek fiziksel ve kimyasal ? kompozisyona getirilen kum sevk edilir.Tahmin edebilece ğ iniz gibi cam ü retiminin gerektirdi ğ i ? ö l çü de saf kum kaynaklar n bulmak imkans z de ğ ilse de g üç t ü r. Hammadde kaynaklar , kuvarsit ta ş ndan, ince taneli ? kuma kadar ç ok ç e şitli formlarda olabilir. Hammadde kaynaklar a ç k veya di ğ er tabakalar n alt nda bulunabilir. Killi veya kilsiz olabilir. Bu nedenle silisyum dioksit elde etmek i ç in sadece hammadde ç karma metotlar de ğ il, cam ü retimine uygun hale getirmek i ç in kullan lan zenginle ştirme metotlar da farkl d r. Bir sonraki slaytta ü retin ve zenginle ştirme ama ç l ? kullan lan baz y ö ntemler ö zetlenmi ştir.Yukar da belirtilen prosesler uyguland ktan sonra kum kurumaya b rak l r. Bu i şlem iki veya üç yolla yap l r. Tabii drenaj; kum ü st ü ste y ğ larak koni şeklinde tepe a) haline getirilir. Su hemen dibe s ü z ü l ü r, bu y ö ntemle kumun rutubeti hi ç bir zaman %4,5’in alt na d üş mez Kum tesislerinde zenginle ştirildikten sonra nihai ü r ü n b) d üş ey beton silolara al n r. Ayn anda alkopol denilen kimyasal madde ilave edilir. Bu silo i ç inde bekleyen kumun drenaj n h zland r r. Rutubet 3-4 g ü nde % 5-6 seviyesine iner. Kum, t ü m rutubetini gidermek i ç in kafi derecede c) s t lm ş kurutucu i ç ine konulur.AL Ü M İ NYUM OKS İ T Al ü minyum oksit camda genellikle k üçü k oranlarda bulunur. %4’ten b ü y ü k oldu ğ u durumlar ç ok nadirdir. Cam yap m nda kullan lan al ü minyum oksit genellikle a şa ğ da belirtilen formlarda bulunur. Kalsine veya hidrate al ü mina a) Feldspatlar veya nefelin syenit gibi mineraller b) Y ü ksek f r n c ü rufu c)Feldspatlar a) Feldspatlar al ü mina i ç eren tabi kaynaklard r. R 2 O,Al 2 O 3 .6SiO 2 form ü l ü ile tan mlanmakta olup, d üşü k oranda CaO ve bazen Mg ihtiva ederler. Bu form ü lde R, Na ve K elementlerini ifade eder. Feldspat t ü rleri i ç erdikleri R grubuna ba ğ l olarak, sodyumlu feldspat veya potasyumlu feldspat olarak adland r l r. Bu iki t ü r i ç in % a ğ rl k ç a bile şim a şa ğ daki gibidir.Sodyum a ğ rl kl feldspat: %68.5 SiO 2 , %19.5 Al 2 O 3 , %12 Na 2 O Potasyum a ğ rl kl feldspat: %65 SiO 2 , %18 Al 2 O 3 , %17 K 2 O Bu y ü zdelerin a şa ğ daki gibi hesaplanmas m ü mk ü nd ü r. Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 = Na 2 O + Al 2 O 3 + 6 SiO 2 524 = (2x23+16)+(2x27+3x16)+6(28+2x16) 524 = 62 + 102 + 360 %100 = %12 + %19.5 + %68.5Bunun sonucu olarak feldspatlar, nihai camda istenen al ü minyum ve K 2 O-Na 2 O oran na ba ğ l olarak s n rl miktarlarda kullan labilir. Ü lkemizde cam fabrikalar nda kullan lan feldspatlar bundan sonraki slaytta g ö sterilmi ştir. Tablodan da g ö r ü lece ğ i gibi camda kullan lan feldspatlar fiziksel ve kimyasal ö zellikleri ç ok ö nemlidir. Ö zellikle Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 ve rutubet oran bu maddeler i ç in ç ok ö nemli olup, ü retilen cam cinsine ba ğ l olarak de ğ i şmektedir.Feldspatlar madencilikte a ç k ocak y ö ntemi ile ü retilir. Feldspat ü zerindeki kaya ç veya toprak dekapaj yap l r. (i ş makinas ile kesme ve itme suretiyle veya ç kan dekapaj kamyonla ba şka bir yere ta ş n r). Daha sonra patlay c madde ile at m yap larak feldspata ula ş l r. Ancak elde edilen Feldspat bu haliyle kullan ma uygun de ğ ildir. Tesislerde uygulana zenginle ştirme y ö ntemleriyle kullan labilir hale getirilir. Uygulanan zenginle ştirme y ö ntemi s ras yla, k rma, ö ğ ü tme, eleme ve kurutma basamaklar nda olu şur.Y Ü KSEK FIRIN C Ü RUFU Cam harman na al ü minyum kayna ğ olarak ilave edilmese de belli bir cam kompozisyonuna ula şmak i ç in y ü ksek f r n c ü rufu kullan l yorsa, bu maddeden gelecek c ü rufunda dikkate al nmas gerekir. Y ü ksek f r n c ü rufu ad ndan da anla ş laca ğ gibi cam yap m nda kullan lan bir yan ü r ü nd ü r. Bu madde ç o ğ u zaman ergitme ve afinasyon h zland r c olarak kullan l r. Ancak y ü ksek oranda renklendirici i ç erdi ğ inden cam renginin ö nemli oldu ğ u durumlarda kullan lmaz. Ş i şe yap m nda kullan lan cam harmanlar na kum a ğ rl ğ n n 1/10 kadar ilave edilebilir. B ö ylece al ü mina ve alkali oksit temini i ç in di ğ er hammaddelere olan ihtiya ç azal rA şa ğ da y ü ksek f r n c ü rufu i ç in tipik bir kimyasal analiz verilmektedir % SiO 2 35.5 Al 2 O 3 12.75 Na 2 O 0.4 K 2 O 0.6 CaO 42.0 MgO 6.0 Fe 2 O 3 0.25 MnO 0.5 TiO 2 1 S 1SODYUM OKS İ T Sodyum oksitin en yayg n olarak bilinen kaynaklar sodyum karbonat, sodyum s ü lfat ve sodyum nitratt r. Son iki hammadde esas olarak ergitme ve afinasyon kolayla şt rma amac yla kullan ld ğ ndan, ü zerinde durulmas gereken madde sodyum karbonatt r. Sodyum karbonat tabiatta do ğ al olarak bulunabilece ğ i gibi sentetik olarak ta SOLVAY metodu ile ü retilebilir. Solvay metodun da tuz çö zeltisi, sodyum bikarbonat (NaHCO 3 ) vermek ü zere, amonyak ve karbondioksit ile reaksiyona girer. Elde edilen sodyum bikarbonat n kontroll ü Olarak s t lmas sonunda a ğ r yada hafif soda ü retmek m ü mk ü nd ü r. Cam yap m nda tercih edilen, tane irili ğ i nedeni ile daha az tozuma yapan garn ü l tipte a ğ r sodad r.Genel olarak tipik bir sodan n kimyasal analizi a şa ğ daki gibidir 0.0015 Fe 2 O 3 0.02 Na 2 SO 4 0.30 NaCl 99.40 Na 2 CO 3 % A ğ rl k Bile şikGenel olarak tipik bir sodan n elek analizi a şa ğ daki Gibidir 4.5 0.062 0.7 0.063 ‘ ü ge ç en 29.1 0.125 51.0 0.250 13.7 0.500 1.0 1.000 % a ğ rl k olarak elek ü st ü Elek a ç kl ğ (mm)KALS İ YUM OKS İ T Kalsiyum oksitin iki temel hammadde kayna ğ vard r. Bunlar kalker ve dolomittir. Dolomit cama ayn zamanda magnezyum oksitte verir. Kire ç ta ş (CaCO 3 ) Soda-kire ç -silis cam harman nda di ğ er ö nemli girdilerden biri olup, kalsiyum karbonattan olu şur. Kire ç ta ş , K rklareli-Kapakl b ö lgesinde a ç k ocak y ö ntemiyle ü retilmektedir. Anadolu Cam’da bulunan kire ç ta ş da Mersin Karadiken b ö lgesinden ç kar l r Kire ç ta ş ü zerinde ö rt ü olmay p y ü zeydedir. Kire ç ta ş nda delikler a ç l r ve i ç i patlay c ile doldurulur. At m yap ld ktan sonra ç kan kalker Trakya Cam fabrikas nda ö ğ ü tme tesislerinde stoklan r. Buradaki tesislerde y kama, k rma, eleme i şlemlerinden ge ç irildikten sonra -2 mm + 0.074 mm ebad na getirilen kire ç ta ş kapal silolarda stoklan r. Rutubet % 1 max olarak fabrikalara sevk edilir. Kumda ve Feldspatta da oldu ğ u gibi kire ç ta ş nda da kimyasal ve fiziksel ö zellikler olduk ç a ö nemlidir. Kullan lan kire ç ta ş n n fabrikalara g ö re kimyasal ve fiziksel ö zellikleri bundan sonraki slaytlarda verilmi ş tir. Dolomit Cam harman nda ö nemli girdilerden biri olup, kalsiyum ve magnezyum karbonattan olu şur. Dolomit, Marmara adas , K rklareli Kapakl B ö lgesi, Mersin Arslank ö y-Yarca K ö y ü mevkiinde a ç k ocak şeklinde ü retilmektedir. Dolomit ü zerinde ö rt ü tabakas olup, dekapaj yap lmaktad r. Dolomitte wagon-drill’lerle delikler a ç l r, bu delikler patlay c ile doldurulur ve at m yap l r. Ü retilen dolomit, Trakya Cam Ö ğ ü tme tesislerinde stoklan r.Burada y kama, k rma, kurutma, eleme i şlemlerinden ge ç irildikten sonra , tane ebad -2 mm ile +0.074 mm aras na getirilir ve kapal silolarda stoklan r. Rutubet %1 max olacak şekilde silolardan fabrikalara sevk edilir. Ü retilen dolomitlerin fabrikalara g ö re kimyasal ve fiziksel ö zellikleri bundan sonraki slaytlarda verilmi ştir.POTASYUM OKS İ T Camda bulunan potasyum oksidin en b ü y ü k kayna ğ her ne kadar bir miktar feldspatdan gelse de esas kayna ğ potasd r. Kur şunlu kristal camlarda feldspat uygun de ğ ildir. Bu nedenle sentetik olarak ü retilmi ş potasyum bikarbonat da zaman zaman kullan l r. Potasyum Karbonat (K 2 CO 3 ) Genellikle potas olarak isimlendirilen potasyum karbonatt r. Bat Avrupa genellikle tabii olarak bulunan potasyum klor ü r rezervlerinden elde edilir. Kalsine ve hidrate formlarda sat şa sunulur. Kalsine potas hava %1-2 oran nda rutubet ç eker, y ü zeyi ö nce ufalan r daha sonra yap şkan bir hal al r. Bu nedenle atmosferik şartlardan ve di ğ er rutubet unsurlar nda korunmal d r.A şa ğ daki tabloda ticari kalitedeki potas’a ait kimyasal analiz sonu ç lar yer almaktad r. Safs zl k olarak potasyum klor ü r ve Fe 2 O 3 i ç ermektedir.KUR Ş UN OKS İ T Cam yap m nda kullan lan kur şun oksidin temel kayna ğ k rm z kur şundur. Fakat litarj ve kur şun silikatlarda kullan l r. K rm z kur şun Bu , kur şunun Pb3O4 yap s na sahip olan oksit bile şi ğ idir. PbO formuna k yasla daha fazla oksijen i ç ermektedir ve bu cam yap m i ç in elveri şli bir durumdur. K rm z kur şun, ergimi ş kur şunun kontroll ü şekilde oksidasyonu ile elde edilir. Sa ğ l k sorunlar yaratabilir, toksiktir ve ince tane irili ğ i nedeniyle havada toz halimde kalma e ğ ilimindedir. Nakil ara ç lar ve giysilere bula şabilir. Bu nedenle k rm z kur şunun ya ğ ile nemlendirilmesi yoluna gidilebilir.Litarj Kur şunun sar renkli ve PbO form ü l ü ne sahip oksijen bile şi ğ idir. Kur şun silikatlar Bunlar kur şunla silisin olu şturdu ğ u bile şiklerdir ve ç ok ç e şitli kimyasal kompozisyonlarda bulunabilir. Tribazik kur şun silikat 3PbO.SiO 2 yap s na sahiptir. Kur şun monosilikat ise PbO.SiO 2 ve 2 PbO.SiO 2 kar ş m d r. Bu kur şun silikatlar gran ü l yap dad r ve tozumalar k rm z Kur şuna k yasla daha azd r. Ergime s cakl klar d üşü kt ü r ve k rm z kur şuna k yasla f r n atmosferine daha az zarar verirler.BOR OKS İ T Borosilikat camlar n yap m nda kullan lan bor oksidin ana kayna ğ borik asittir. Y ü ksek miktarlardaki sodyum oksit tolere edilebilirse, bu durumda bor oksit kayna ğ borakst r. Do ğ ru oranlarda bor oksit ve sodyum oksit elde edebilmek i ç in borik asit ve boraks kar ş m kullan l r. Bir di ğ er bor oksit kayna ğ ise kolemanittir.Boraks Boraks, sodyum tetraboratt r ve anhidrit (NaB 4 O 7 ) veya hidrate (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O) formlar nda bulunur. D ü nyadaki ö nemli boraks yataklar ABD ve ü lkemizde bulunur. Bunlar sodyum ve kalsiyum boratlar ile magnezyum kloro borat i ç erirler ve su ile ekstrakte edilebilirler. Kristallenmede birincil ü r ü n boraksd r.Kolemanit Bu mineral kalsiyum boratt r (Ca 2 B 6 O 11 .5H 2 O). Bor oksidin yan s ra y ü ksek oranda kalsiyum i ç ermesi gereken cam elyaf ü retiminde kullan l r. Borik asit Borik asit H 3 BO 3 yap s nda sahip olup, ger ç ekte hidrate olmu ş bor oksittir (B 2 O 3 .3H 2 O). Kolemanit ve boraks, borik asit vermek ü zere s ü lf ü rik asit ile tepkimeye sokulur. Borik asit daha sonra kristallendirilerek, santrif ü jlenir, y kan r ve saf ü r ü n halinde kurutulur.D İĞ ER HAMMADDELER VE RENKLEND İ R İ C İ LER S ü lfatlar Sodyum s ü lfat harmana ilk kez Leblenc metodu ile ü retilen soda arac l ğ ile girmi ştir. Soda ü retiminde Solvay y ö ntemi kullan lmaya ba şlad ktan sonra daha ö nceki ergime h zlar n elde etmek i ç in harmana s ü lfat ilave edilmesi gerekti ğ i g ö r ü lm üş t ü r. Sodyum s ü lfat sentetik olarak elde edilebildi ğ i gibi, do ğ al olarak ta mevcuttur. Bu halinde sodaya oranla daha y ü ksek d ü zeyde demir oksit i ç erir. Cam yap m nda kullan lan baz s ü lfalar n kimyasal analizi bir sonraki slaytta verilmi ştir. Nitratlar Potasyum ve sodyum nitrat ergimi ş cama oksijen vermek amac ile kullan l r. Potasyum ve sodyum nitrat kullan m se ç ilen ana cam kompozisyonu ile ili şkilidir. Ö rne ğ in kur şunlu camlarda potasyum karbonat kullan l r. Bir sonraki slaytta cam yap m nda kullan lan baz nitratlar n kimyasal bile şimi verilmi ştir.Flor ü rler Opal cam yap m nda kriyolit (NaAlF 6 ), kalsiyum flor ü r (CaF 2 ), sodyum flor ü r (NaF) ve sodyum siliko flor ü r (Na 2 SiF 6 ) gibi flor ü r bile şikleri kullan l r. Kriyolit %94 oran nda Sodyum al ü minyum flor ü r (Na 3 AlF 6 ) florspar ise %97 oran nda kalsiyum flor ü r i ç erir Ç inko oksit Ç inko oksit, cam yap m nda cam n kimyasal dayan kl l k a ç s ndan kayba u ğ ramadan viskozitesini d üşü rmek i ç in kullan l r. Ayr ca rubi ve oranj renkli camlar n ö nemli bir bile şenidir. Ç inko oksitin genellikle beyaz ve saf halde (%99.5) olmas istenir.Antimon ve Arsenik oksit (As 2 O 3 ve Sb 2 O 3 ) Bu oksitler, baz camlarda genellikler oksijen kayna ğ nitratlarla birlikte afinasyon maddesi olarak kullan l r. Arsenik ve antimon oksitler maden filizlerinden elde edildikten sonra safla şt r lm ş halde kullan l r. Renklendiriciler Hassas ve s ü reklili ğ i olan renkler elde edebilmek i ç in bu oksitler harman i ç ine saf olarak ve oksit formunda ilave edilir.CAM KIRI Ğ I Cam ü retiminde kullan lan en ö nemli hammaddelerden biridir. Teknolojik olarak cam k r ğ ergimeye yard m eder. Bu şekilde skarta camlar de ğ erlendirilmi ş olur. Cam k r ğ n n kaynaklar şunlard r; 1.Yabanc cam k r ğ 2. İ malat makinelerinden ç kan cam k r klar 3. Ambar k r klar 4. M üş teriden gelen cam k r klar Yabanc cam k r klar hem kompozisyonlar n n farkl l ğ , hem de temiz olmama olas l klar nedeniyle en arzu edilmeyen kaynakt r.Cam k r ğ nda istenmeyen madde olarak; Demir par ç alar 1. Organik maddeler 2. Al ü minyum par ç alar say labilir. 3. Bu kirliliklerin ar nd r lmas i ç in d şardan toplanan cam k r klar ay klama konvey ö r ü nden ve m knat sl ay r c dan ge ç irilir. K r c , titre şimli elek, tambur y kay c ve elle ay rma ü nitesinden ge ç en cam k r klar silolarda toplan r. K r lm ş ve y kanm ş cam k r ğ n n ebad , -20 mm ile +0.5 mm aras ndad r.Hammaddelerin ta ş nmas ve depolanmas Ü lkemizde cam yap m nda kullan lan hammaddelerin %90’n ndan fazlas yerli kaynaklarda dayanmaktad r. Tonaj olarak ithal edilen miktar fazla de ğ ildir. Ü retmek zorunda olmad ğ m z ancak bir hammadde kayna ğ olan cam k r ğ n n da bu grup i ç inde unutulmamas gerekir. Cam d ö n üşü m ü n ü yayg nla şmas ile cam ü retimi i ç in ç evrime giren cam k r ğ miktar her y l artmaktad r. Sonu ç olarak bu hammaddelerin ta ş nmas ve depolanmas gerekmektedir.DEPOLAMA METODLARI Belirli bir hammaddeyi depolamak i ç in kullan lan metot a şa ğ daki kriterlerden biri yada bir ka ç na uymal d r. Temel gereksinin, hammaddenin kalitesinin depolama 1. ve ta ş ma s ü resi boyunca bozulmamas Depolanmas gereken malzeme miktar 2. Zehirli maddelerde, emniyet unsurunun di ğ er unsurlar n 3. ö n ü nde gelmesiA ç k y ğ nlar: Kullan lan birinci temel metoddur e basit olarak ü st ü ö r ü lmemi ş malzeme y ğ nlar nda ibarettir. Bu metot maddenin slanmas n n ç ok ö nemli olmad ğ Durumlarda kullan l r. Genellikle d üşü k kaliteli kumlar, cam k r ğ ve i şlem i ç in bekleyen hammadde y ğ nlar i ç in kullan l r. Malzeme genellikle beton zemin ü st ü ne y ğ l r ve etraf nda İ stinat duvar olur. Bu y ö ntemle b ü y ü k miktarlar n ucuz depolanmas sa ğ lan r. R ü zgara maruz kalan yerler bir ö rt ü ile ö rt ü lerek muhafaza edilir. Normal olarak, cam fabrikalar nda bu yolla depolanm ş sadece kum ve cam k r ğ y ğ nlar g ö rebilirsiniz.Kapal y ğ nlar Maddelerin kuru olarak saklanmas n n gerekli oldu ğ u durumlarda, y ğ nlar basit kapal binalarda depolan r. Zemin beton olmal ve bina bir kamyonun ve mekanik kep ç eli y ü kleyicinin giri şine uygun geni şlikte bir giri ş e sahip olmal d r. Kum, cam k r ğ , dolomit, feldspat ve kire ç ta ş genellikle hammadde b ö lgesinde bu şekilde depolan r.Silollar Silolar n yap m ç ok daha pahal d r. Fakat d ü zg ü n, kuru, tozsuz ve geni ş hacimli bir depolama y ö ntemidir. Depolanacak hammaddenin miktar na g ö re boyutlar ç e şitlenir. Hammaddeler i ç eriye, tepeden bir elevat ö r, konvey ö r, vin ç ya da pn ö matik bir sistemle beslenir. Hammadde dipten veya mekanik olarak yollarla kavranarak kamyonlara, tankerlere veya torbalara doldurulur Nemden kolayca etkilenen soda benzeri maddelerin depolanmas nda silolara veya rutubete dayan kl torbalara ihtiya ç vard r.Torbalar ve f ç lar K üçü k ö l ç ekli cam ü reticilerinin ihtiya ç lar n kar ş lanmas i ç in cam k r ğ hari ç hammaddelerin t ü m ü bu iki y ö ntemden biri kullan larak paketlenir. Torba yapmak i ç in plastikten ka ğ da kadar ç e şitli malzemeler kullan l r. D ş y ü z ü polipropilen ve i ç i polietilen’den haz rlanm ş tornalar rutubetten kolayca etkilenen maddeler i ç in kullan l r. Kur şun gibi zehirli maddeler f ç larda depolan r. F ç lar daha az y pran r ve toz s zd rmazl ğ torbalara g ö re daha iyidir.Hammadde sahas nda torbalar ve f ç lar paletler ? ü zerine yerle ştirilir ve ü zeri bir ö rt ü ile ö rt ü l ü r. B ü y ü k ö l ç ekli ü reticiler boraks anhidrit ve ? sodyum s ü lfat gibi hammaddeleri bu ambalajlarda kabul ederler. Ayn zamanda emniyet veya yedek stoklar na da bu şekilde depolabilir. Yedek ve emniyet stoklar i ç in kullan lan torbalar ? bir ton kapasitede ve uzun ö m ü rl ü polipropilenden yap lm şt r.EMN İ YET STOKLARI Normal ta ş ma ekipman n n ciddi olarak ar zaland ğ durumlarda emniyet i ç in bulundurulur. Bug ü n b ü y ü k fabrikalar elavat ö r, konvey ö r gibi kritik ekipmanlar n yede ğ ini bulundurmaya y ö nelmi ştir. Bazen uzun d ö nemde ekipman yedekleme i şlemi, pahal hammadde stoklar ndan veya ü retim kesintilerinden olu şan a ğ r kay pla a katlanmaktan daha ucuza gelebilir.YEDEK STOKLAR Normal depolama kapasitesinin da ğ t mdaki aksamalar kar ş lamada yetersiz kald ğ zaman yedek stoklar bulundurulur. Genellikle bu stoklar ana depolama alan ndan uzakta bulunur ve da ğ t mda aksakl k ya şand ğ nda normal sisteme transfer edilir. Bu tip stoklar belirli ithal kalemleri, hafta sonunda kapal tedarik ç iden gelen malzemeler veya di ğ er g ü venilir olmayan durumlar i ç in yap l r.HAMMADDEN İ N FABR İ KAYA TA Ş INMASI Karayolu ta ş mac l ğ Karayolu ta ş mac l ğ , cam yap m nda kullan lan hammaddelerin ü lke i ç inde ta ş nmas n n en yayg n y ö ntemidir. Malzemeler torbalar veya f ç larda ise a ç k veya kapal kamyonlar kullan labilir. Malzemeler d ö kme halinde tedarik edildiyse ve kuru muhafaza edilmeleri gerekiyorsa kapal veya damperli kamyonlarla ta ş n r. Karayolu ta ş mac l ğ ayn zamanda ithal malzemelerin limanlardan ta ş nmas nda da kullan l rDeniz ta ş mac l ğ Gemiler ithal edilen malzemelerin ta ş nmas nda kullan lan temel ta ş mac l k sistemidir. Alternatif y ö ntem mavna kullan m d r. Ancak bu metodun kullan lmas i ç in fabrikan n bir nehir ya da kanal kenar nda olmas gerekir. Bu y ö ntemle ta ş nan en ö nemli madde kumdur. Demiryolu ta ş mac l ğ B ü y ü k ö l ç ekli ü reticiler i ç in, kum ve kire ç ta ş gibi geni ş hacimli hammaddelerin ta ş nmas n n en pratik metodudur. Hammaddelerin kuru olarak muhafaza edilip edilmemesine, ba ğ l olarak a ç k, ö rt ü l ü ya da kapal vagonlar kullan labilir. Fabrika vagon taban ndan tahliye sistemiyle bir tren y ü k ü birka ç saat i ç inde bo şaltabilir.FABR İ KA İ Ç İ NDE TA Ş IMA Malzemenin fabrika i ç inde nas l ta ş nd ğ a şa ğ daki unsurlara ba ğ l d r. Malzemenin fabrikaya geli ş şekli a) Malzemenin bir defada ne kadar getirildi ğ i b) Nerede ve nas l depolanaca ğ c) Genel olarak malzeme miktar veya cam ü retim ö l ç e ğ i ne kadar b ü y ü kse ta ş ma metodu o kadar mekanize olmak zorundad r.El/Forklift ile ta ş ma K üçü k ö l ç ekli ü retimler i ç in ö nemli kar ş m maddelerinin ç o ğ u ve b ü y ü k ö l ç ekli ü retimlerde k üçü k kar ş m maddeleri torbalar veya f ç lar i ç inde paletler ü zerinde ta ş n r. Paletlerin ta ş nmas tekerlekli y ü k arabalar veya frokliftlerle yap l r.Pn ö matik Bo şaltma Y ü ksek bas n ç l hava kullanarak k sa mesafelerde malzeme ta ş man n ç ok etkili bir y ö ntemidir. Malzeme yukar do ğ ru dikey bir boru i ç inde ta ş n r. Bu ama ç la gerekli olan kompres ö rler ya tesiste ya da ta ş ma ara ç lar n n ü zerinde bulunur. Soda, kire ç ta ş , dolomit, Feldspat gibi maddeler silolara bu yolla bo şalt labilir.Konvey ö r/Elevat ö r Y ü ksek tonajl fabrikalarda, da ğ t m noktas ndan depolamaya kadar hammaddelerin ç o ğ unun ta ş nmas nda konvey ö r veya elevat ö r kullan l r. Bunlar n dizayn ve kurulu şu fabrikadan fabrikaya de ğ i şir ancak sistem koval elevat ö r, bantl , titre şimli veya vidal konvey ö rlerin bir kombinasyonudur. Dizanyn n ö nemli ö nemli ö zelli ğ i, hammaddelerin birbirine kazara veya di ğ er nedenlerle kar şmalar n engelleyecek şekilde dizayn edilmeleridir