Bir Kristal Berraklığında: Camın Özellikleri

Cam; metal silikat, fosfat ya da boratlarının karışımından oluşan ve pek çok yönden sıvılara benzeyen amorf bir malzemedir. Hatta camlara “süper-donuk sıvılar” da denir. “Sır” ise, silika gibi maddelerin eritilip dondurulmasıyla oluşan ve kaplamada kullanılan camsı yapıdır. Camsı yapı bozulmaya meyilli bir haldir (kristalize olmaya). Bu, özellikle şeffaflık gibi pek çok niteliği etkiler.

Yaygın camlar %75 civarı silikadan oluşur. Geri kalanı diğer yardımcı malzemelerdir. Optik lenslerde ise %99,7 civarındadır. Camın %25-40 kadarı “hurda cam” adı verilen cam kırıklarıdır. Füzyonu kolaylaştırmak, ucuza mal etmek ve hatta kaynak tüketimini azaltmak için bu işlem önemlidir. Camların özkütlesi farklıdır. Silika camlarda 2,2 g/cm³’tür, oysaki kurşunlu camlarda 4,8 g/cm³ civarındadır.

Reklamlar

Şekillendirme

Cam, oda sıcaklığında elastik bir malzemedir. İyi bir elektrik yalıtkanıdır, ayrıca ısıyı orta düzeyde iletir. Bu iletkenlik lityum, sodyum, potasyum gibi elementlerle değişir. En önemli niteliği optik bir nitelik olan şeffaf oluşudur. Neredeyse tüm kimyasallara ve özellikle de asitlere dayanır. Sodyum hidroksit gibi bazlara karşı ise hassas olabilmektedir.

800-1500°C çalışma aralığıdır. 1500°C üzerinde eriyen hurda cam ve gerekli malzeme kaynar. Bu sayede olabildiğince homojen bir yapı oluşur. 1200-1300°C’de tüm gaz kabarcıklar yok olur. Aksi durumda ciddi kusurlu bir ürün ortaya çıkacaktır. Ardından cam, bir fırında bekler. Sonra yavaşça ve kademeli olarak soğutulur. Son olarak 1000-1100°C’de, oda sıcaklığında şekillenir.

Çalışma Teknikleri

Murrina, camdan kamışları dilimleyerek ve yerleştirerek yapılan bir tür süslemedir. Aranjman bittikten sonra küçük diskler, ateş yardımıyla yapışır. Venedik’in Murano adasındadan çıkma bir yöntemdir. Süs eşyası ve mücevher yapımında çok kullanılır.

Boş cam için cam sıvısı, alçı da ya da dökme demirden yapılan bir kalıba aktarılarak santrifüj yardımıyla şekillendirilir. Cam levhalar ise 1100°C’deki bir tünele sokularak rulolar yardımıyla şekillendirilen cam ile üretilir. Ürün daha sonra 600°C bir soğuma tüneline ilerler. Sonraki aşama, en fazla 6 metre olacak şekilde cam levhanın çapraz kesilmesidir. Bununla birlikte ruloların izlerini silmek için bazı noktalardan uzunlamasına da kesilebilir. Uygulanan bitirme işlemleri mekanik, kimyasal, ve ısıldır.

Reklamlar

Cam Tipleri

Silika camları saf kuvars kristalinin 2000°C’de eritilmesiyle oluşur. Kızılötesi ve morötesi ışınları geçirir. Optik araç gereçler ve kimya laboratuvarlarında kullanılır. Sodik-kalsik (soda-lime) camlar en yaygın olanlardır. Ucuz, üretimi kolay, üzerinde çalışılabilirdir. Pencerelerde, otomobillerde, ampullerde görebilirsiniz. Sıcağa dayanıksızdır. Başka bir çeşit olan kurşun camları düşük çalışma sıcaklığına sahiptir. Özellikle Pyrex ve Duran gibi borosilikat camlarda ve radyasyon koruyucu olarak kullanılır. Elektrik direnci yüksek bu cam termometrelerde, ecza endüstrisinde, elektrik yalıtkanlarında ve hatta fırın kap-kaçaklarında yaygın olarak kullanılır.

Güvenlik camları; armatürlü cam, temperli cam ve katmanlı camdır (lamine cam). Armatürlü camlar metalik bir ağdan oluşur. Amaç mekanik yeteneği arttırmak değil, bir yangın durumunda hasarı en az da indirmektir. Eğer cam yumuşar ve böylece çatlarsa metalik ağ onu bir süre daha yerinde tutacaktır. Yangın karşıtı camlarda mekanik yetenek daha yüksektir ve yanıcı gazları da geçirmezler. Ayrıca bu plakalar ateşle karşılaştıklarında patlamazlar.

Temperli camlarda temperleme işlemi iki türlü uygulanır: ısıl temper ve kimyasal temper. Isıl temperde cam neredeyse füzyon noktasına kadar ısıtılıp hızlıca soğutulur. Yüzey, camın içinden daha hızlı soğur. Bu durum camın içinden dışına bir çekiş kuvveti oluşturur. Cam, sıradan camdan beş kata kadar daha dayanıklı bir duruma gelir (40 MPa’dan 200 MPa’ya). Kimyasal temper ise iyon değişimi ile gerçekleşir. Sodyum içeren camlar bunları potasyum iyonuyla değiştirir. İşlem, içinde potasyum tuzlarının yer aldığı 350°C bir banyoda gerçekleşir. Bu temperleme işlemi sonunda cam, 20 kata kadar daha dayanıklıdır. (800 MPa). Sürecin sonunda cam incelecektir. Lenslerin endüstriyel üretimi bu şekildedir.

Katmanlı camlar, aslında en çok kullanılan koruma camlarıdır. En az iki kat camın arasına konan şeffaf bir katmandan, ısıtma ve basınç ile üretilirler. Nitekim bu malzeme camın olası bir kırılmayı yapışık halde tutup dökülmemesi için önemlidir. Bu cam türü, darbelere karşı dayanıklıdır, iyi bir ısı ve akustik yalıtkanıdır. Korkuluklarda, döşemelerde, cam merdivenlerde kullanılır.