تاریخچه شیشه

مردم قبل از اینکه یاد بگیرند چگونه شیشه بسازند از شیشه های طبیعی، به ویژه ابسیدین (شیشه آتشفشانی) استفاده می کردند. از ابسیدین برای تولید چاقو، نوک پیکان، جواهرات و پول استفاده می شد.

تجار فنیقی اولین شیشه را در منطقه سوریه در حدود 5000 سال قبل از میلاد ساخته اند. اما طبق شواهد باستان شناسی، اولین شیشه ساخته شده توسط انسان در حدود 3500 سال قبل از میلاد در بین النهرین شرقی و مصر و اولین ظروف شیشه ای در حدود 1500 سال قبل از میلاد در مصر و بین النهرین ساخته شد. در 300 سال بعد، صنعت شیشه به سرعت افزایش یافت و سپس در بین النهرین در  700 سال قبل از میلاد و در مصر در حدود 500  سال قبل از میلاد احیا شد. برای 500 سال بعد، مصر، سوریه و سایر کشورهای ساحل شرقی دریای مدیترانه مراکز تولید شیشه بودند.

در ابتدا ساخت شیشه بسیار سخت و کند بود. کوره های ذوب شیشه کوچک بودند و حرارت تولید شده برای ذوب شیشه کافی نبود. اما در قرن اول قبل از میلاد، صنعتگران سوری لوله دمنده را اختراع کردند. این کشف انقلابی تولید شیشه را آسان‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر کرد. تولید شیشه در امپراتوری روم رونق گرفت و از ایتالیا به تمام کشورهای تحت حاکمیت آن گسترش یافت. در سال 1000 میلادی شهر اسکندریه مصر مهمترین مرکز تولید شیشه بود. در سرتاسر اروپا هنر معجزه آسای ساخت شیشه های رنگی بر روی کلیساها و کلیساهای جامع در سرتاسر این قاره در بهترین پنجره های کلیسای جامع Chatres و Conterbury تولید شده در قرن 13 و 14 به اوج خود رسید.

شیشه در ایران

اولین شیشه ایرانی به شکل مهره‌هایی به اواخر عصر مفرغ (1600 پیش از میلاد) می‌رسد و در جریان کاوش‌های دین‌خواه تپه در آذربایجان ایران توسط چارلز برنی کشف شد. لوله های شیشه ای متعلق به دوره  ایلام میانی توسط باستان شناسان فرانسوی در چغازنبیل کشف شد. در تپه حسنلو و مارلیک تپه در شمال ایران نیز فنجان های شیشه ای موزاییکی یافت شده که قدمت آن به عصر آهن می رسد. این جام‌ها شبیه جام‌های بین‌النهرین است، مانند جام‌هایی که در اواخر دوره ایلامی در شوش یافت شد. لوله های شیشه ای حاوی سرمه نیز در آذربایجان ایران و استان کردستان متعلق به دوره هخامنشیان یافت شده است. در این مدت ظروف شیشه ای معمولاً ساده و بی رنگ بودند. در دوران سلوکی و اواخر دوره اشکانی، فنون یونانی و رومی رایج بود. در دوره ساسانیان ظروف شیشه ای با نقوش محلی تزئین می شد.

تاریخچه شیشه سکوریت

فرانسوا بارتلمی آلفرد رویردلاباستی (1830-1901) اهل فرانسه برای اولین بار روشی را برای گرم کردن شیشه با خاموش کردن شیشه تقریباً مذاب در یک حمام گرم شده از روغن یا گریس در سال 1874 توسعه داد. این روش در انگلستان در 12 آگوست 1874، با شماره اختراع 2783 ثبت شده است. شیشه سکوریت شده گاهی اوقات به نام شیشه باستی شناخته می شود. در سال 1877، فریدریش زیمنس آلمانی فرآیند متفاوتی را توسعه داد، که گاهی به آن شیشه فشرده یا شیشه زیمنس می‌گویند، و با فشار دادن شیشه در قالب‌های سرد، شیشه‌ای قوی‌تر از فرآیند باستی تولید کرد. اولین حق ثبت اختراع در مورد یک فرآیند کامل برای ساخت شیشه سکوریت توسط شیمیدان رودلف A. Seiden بود که در سال 1900 در اتریش متولد شد و در سال 1935 به ایالات متحده مهاجرت کرد.

گفته می‌شود که اولین شیشه سخت‌شده یا سکوریت شده، شاید به‌طور ناخواسته، وقتی شیشه‌ای که هنوز در مرحله مذاب بود در آب یخی ریخته شد، شکل گرفت، اثر خنک‌کنندگی آنی آب بر روی شیشه گرم‌شده، قطرات شیشه‌ای بسیار سخت را ایجاد کرد. این تکه‌های شیشه‌ای به شکل اشک که به عنوان قطره‌های شاهزاده روپرت شناخته می‌شوند. انتهای پیازی قطره در مقایسه با نوک یا انتهای دم عملاً آسیب ناپذیر است. انتهای لامپ می تواند ضربه بخورد و همچنان سالم بماند، اما اگر دم کنده شود یا ترک بخورد، تمام قطره خرد می شود.

-1انواع شیشه های مورد استفاده در ساخت و ساز:

به طور عمده سه نوع شیشه وجود دارد: شیشه آنیل شده، شیشه مقاوم در برابر حرارت و شیشه مقاوم.

-1-1شیشه فلوت یا شیشه آنیل شده

کارخانه های شیشه در ابتدا محصولی به نام فلوت گلس تولید می کنند. شیشه فلوت امروزه رایج ترین شکل شیشه است. با فرآیند شناور کردن شیشه مذاب روی بستری از فلز مذاب (معمولاً قلع مذاب) روی سطح شناور شده گسترش می یابد تا یک سطح صاف و یکنواخت را تشکیل دهد. هنگامی که شیشه شروع به خنک شدن می کند، جامد می شود و در یک نوار پیوسته از مخزن شناور بیرون کشیده می شود.

سپس شیشه وارد لهر آنیل یا خنک کننده می شود. آنیلینگ در واقع فرآیند خنک شدن آهسته شیشه برای کاهش تنش های داخلی پس از تشکیل آن است.

شیشه های آنیل شده یا فلوت را می توان برش داد، سوراخ کرد، ماشین کاری کرد ، خم کرد و صیقل داد.

شیشه فلوت به طور کلی در ضخامت های زیر موجود است: 2، 3، 4، 5، 6، 8،10، 12، 15، 19 و 25 میلی متر (25 میلی متر محصولی نیست که به راحتی در دسترس باشد).

ساختار شیشه تا لحظه شکستگی کاملاً  الاستیک عمل می کند. هیچ خزشی وجود ندارد و هیچ خستگی مانند فولاد در شیشه وجود ندارد.

تفاوت دما در سراسر شیشه ناشی از سایه می تواند باعث ایجاد تنش های حرارتی شود که ممکن است مقاومت شیشه کمتر شود و باعث شکستگی شود. این به عنوان شکستگی حرارتی شناخته می شود و احتمالاً در شیشه های ضخیم تر بیشتر رخ می دهد.

معایب اصلی شیشه آنیل شده، مقاومت در برابر ضربه و ظرفیت کشش کم در مقایسه با شیشه های عملیات حرارتی(سکوریت) است. شیشه آنیل شده یک شیشه ایمنی نیست و نمی‌توان از آن برای کاربردهای عمومی استفاده کرد.

1-2- شیشه مقاوم در برابر حرارت (HS  )

شیشه های مقاوم در برابر حرارت (HS) همچنین به عنوان نیمه سخت یا نیمه گرم شناخته می شوند. با استفاده از شیشه آنیل شده، تولید می شود و تا حدود 650 درجه سانتیگراد گرم و سپس توسط جت های هوا خنک می شود. این سرد شدن سریع باعث ایجاد تنش‌های فشاری بر روی سطح شیشه می شود در حالی که مرکز در کشش باقی می ماند. اگرچه ویژگی های فیزیکی بدون تغییر باقی می ماند، تنش های اضافی ایجاد شده در شیشه باعث افزایش مقاومت حرارتی و استحکام مکانیکی آن می شود.

استحکام مکانیکی شیشه مقاوم در برابر حرارت تقریباً دو برابر شیشه آنیل شده است و اگر شکسته شود از لبه تا لبه به قطعات بزرگ می‌شکند و مانند شیشه‌های سخت شده به قطعات کوچک نمی‌شکند.

شیشه های مقاوم در برابر حرارت به دلیل عدم وجود آلاینده های سولفید نیکل مستعد شکستن خود به خودی نیستندHS یک شیشه ایمنی نیست و نمی توان از آن برای کاربردهای عمومی استفاده کرد، اما تقریباً در همه کاربردها به عنوان شیشه HS لمینیت، به ویژه برای کف استفاده می شود.

1-3- شیشه سخت شده ) سکوریت )

یک فرآیند کنترل شده با گرم کردن شیشه تا حدود 650 درجه سانتیگراد و سپس خنک شدن سریع با استفاده از هوای فشرده، شیشه سخت شده حرارتی را ایجاد می کند. این فرآیند خنک‌سازی باعث انقباض سطح می‌شود و یک لایه بیرونی سفت و سخت در اطراف شیشه تشکیل می‌دهد که آن را بسیار قوی‌تر از شیشه‌های معمولی و به مراتب مقاوم‌تر در برابر استرس ضربه و تغییر دما می‌کند.

استحکام شیشه های سخت شده چهار تا پنج برابر بیشتر از شیشه های معمولی با همان ضخامت است.

شیشه های سخت شده به قطعات کوچکی با اندازه و شکل مشابه شکسته می شوند که در مقایسه با شیشه های معمولی احتمال آسیب زدگی کمتری دارند. با این حال، این ها اغلب در ابتدا به صورت توده های بزرگ می افتند و تنها در صورت ضربه از هم جدا می شوند.

تمام برش ها، سوراخکاری ها و سنگ زنی شیشه های سخت شده حرارتی باید قبل از اینکه شیشه، تحت فرآیند سخت ( سکوریت ) شدن قرار گیرد، انجام شود. هر گونه نفوذ به لایه سطحی فشاری منجر به عدم تعادل تنش ها و تکه تکه شدن شیشه می شود.

1-4-شیشه سفت شده آنیل

آنیل کردن شیشه سکوریت با گرم کردن شیشه سفت شده تا دمای 290 درجه سانتیگراد و نگه داشتن آن برای مدت مشخصی قبل از سرد شدن آهسته انجام می شود. این فرآیند انبساط سولفید نیکل را تسریع می‌کند و در این دما صفحات شیشه‌ای با سنگ‌های NiS احتمالا خرد می‌شوند.

1-5- شیشه تقویت شده شیمیایی

شیشه با محتوای سدیم بالا را می توان با غوطه وری در حمام نمک پتاسیم داغ به صورت شیمیایی پیش تنیده کرد. یون های سدیم مبادله می شوند و متراکم شدن ساختار مولکولی تنش های فشاری زیادی در سطح ایجاد می کند. عمق نفوذ اندک این اثر همچنان شیشه را به شدت در برابر عیوب سطحی حساس می کند.

شیشه های تقویت شده شیمیایی را می توان به میزان محدودی برش داد و به راحتی در دسترس نیست (معمولاً نیاز به واردات دارد). این عمدتا برای شیشه های بسیار نازک استفاده می شود و شیشه ایمن محسوب نمی شود.

1-6- شیشه لمینیت

شیشه لمینیت دو (یا بیشتر) لایه شیشه است که توسط یک لایه از هم جدا شده اند. معمولاً از فیلم بین لایه ای اتیلن وینیل استات (EVA) یا پلی وینیل بوتیرال (PVB) استفاده می شود. شیشه لمینیت از دو ورقه شیشه ای ساخته می شود که با یک لایه پلاستیکی یا رزینی به هم متصل شده اند. ضخامت لایه استاندارد و حداقل 0.38 میلی متر است، با این حال لایه های دیگر نیز در 0.76، 1.14 یا 1.52 میلی متر موجود هستند. شیشه لمینیت در هنگام شکستن خرد نمی شود و پخش نمی شود، در عوض روی لایه پلاستیکی یا رزینی خود دست نخورده باقی می ماند و از افراد در برابر آسیب محافظت می کند.

لایه میانی لمینیت رفتار ساختاری شیشه را قبل و بعد از شکستن تغییر می دهد. علاوه بر این، اکنون می توان خواص شیشه چند لایه را با محصولات بین لایه ای سخت افزایش داد.

شیشه لمینیت معمولاً زمانی استفاده می شود که احتمال برخورد انسان وجود داشته باشد یا در جایی که شیشه می تواند سقوط کند و در صورت شکسته شدن باعث آسیب شود. شیشه های سقفی و کف شیشه ای استفاده های رایج برای شیشه های لمینیت هستند.

شیشه لمینیت می تواند هر ترکیبی از انواع شیشه باشد که اغلب با استفاده از جایی که خواص شیشه های مقاوم در برابر حرارت یا سخت شده ترکیب می شود ساخته می شود.

شیشه های لمینیت طبق استاندارد AS/NZ 2208 و سایر استانداردهای بین المللی به عنوان شیشه ایمنی درجه A درجه بندی می شوند.

در کاربردهای مسکونی و تجاری، مزایای شیشه لمینیت بسیار زیاد است، ایمنی، امنیت، رنگ های سفارشی، طرح های سفارشی، کاهش صدا، انرژی خورشیدی و کنترل UV (99% مسدود شده در UV).

 شیشه آنیل چند لایه (سخت نشده)

شیشه آنیل شده لمینیت دارای مقاومت در برابر ضربه مشابه با شیشه فلوت آنیل شده است. با این حال، در هنگام شکستن خرد نمی شود و پخش نمی شود، در عوض روی لایه پلاستیکی یا رزینی خود دست نخورده باقی می ماند و از افراد در برابر آسیب محافظت می کند. به همین دلیل است که بسیاری از قوانین ساختمانی در سراسر جهان به شیشه های چند لایه نیاز دارند.

 شیشه لمینیت ( سکوریت )

شیشه های لمینیت مقاوم تا پنج برابر قوی تر از شیشه های آنیل شده استاندارد هستند و بالاترین مقاومت در برابر ضربه را ارائه می دهند. شیشه لمینیت در صورت شکستن خرد نمی شود و پخش نمی شود، در عوض روی لایه پلاستیکی یا رزینی خود دست نخورده باقی می ماند. بنابراین، مزایای اصلی شیشه لمینیت مقاوم، استحکام و عملکرد آن در برابر ضربه، جلوگیری از آسیب جدی است.

استحکام و عملکرد شیشه لمینیت سخت شده آن را برای نرده ها، بالکن ها، حصار استخر، دیواره استخر، سایبان های شیشه ای، پارتیشن های داخلی، راه پله های شیشه ای و کف شیشه ای ایده آل می کند.

1-7- شیشه رنگی

شیشه رنگی با افزودن اکسیدهای فلزی به مواد اولیه در طی فرآیند شیشه فلوت تولید می شود. رایج ترین رنگ ها شامل خاکستری، برنز، سبز و آبی است.

شیشه‌های رنگی در پنجره‌ها یا برنامه‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود که نیاز به حفظ حریم خصوصی یا کاهش گرمای خورشیدی در منازل و ساختمان‌ها دارند.

این نوع شیشه انرژی خورشیدی را جذب می کند، بنابراین میزان گرما، نور مرئی و اشعه ماوراء بنفش که از پنجره های شما منتقل می شود را کاهش داده و به کنترل آن کمک می کند. (79٪ -94٪ UV مسدود شده است).

1-8- شیشه آینه

جلوه آینه ای با اعمال یک روکش فلزی نقره ای بر روی یک طرف شیشه و آب بندی آن با یک لایه محافظ تولید می شود.

این نوع شیشه بازتابنده است و در درجه اول برای انواع آینه استفاده می شود.

1-9- شیشه های طرح دار یا مات

شیشه طرح دار یا مات جلوه ای تار ایجاد می کند و مانع از دیده شدن واضح آن می شود.

در جاهایی استفاده می‌شود که نور و شفافیت مورد نظر نیست و به حفظ حریم خصوصی کمک می‌کند. می توان از آن در بسیاری از مناطق از جمله حمام، پارتیشن اداری، درب و پنجره بیرونی استفاده کرد.

10-1 – شیشه کم آهن (شیشه بسیار شفاف)

همانطور که از نام آن پیداست، شیشه کم آهن حاوی میزان آهن کمتری نسبت به شیشه فلوت استاندارد (تقریباً یک چهارم) است.

شیشه کم آهن ظاهر بسیار شفافی دارد و شفافیت بیشتری نسبت به شیشه شفاف با تم رنگ سبز دارد. ظاهر شفاف شیشه کم آهن باعث نمایش رنگ واقعی و وضوح بیشتر می شود. این یک گزینه عالی برای استفاده روی رنگ روشن برای Splash backs آشپزخانه است.

11-1- شیشه Low E Glass

Low E Glass شامل یک پوشش شفاف است که برای افزایش عملکرد حرارتی روی شیشه داخلی یک واحد دو جداره اعمال می شود.

شیشه Low E Glass (گسترش کم) سطحی دارد که گرمای تابشی پایینی تولید می کند. بنابراین پنجره شیشه ای با پوشش Low E میزان انتقال حرارت را کاهش می دهد. این باعث می شود خانه شما در زمستان گرم تر و در تابستان خنک تر شود. این شیشه برای استفاده در واحدهای پنجره دوجداره برای افزایش عایق مناسب است.