מהי זכוכית?

מקור :

זכוכית נוצרה בטבע בעת התנגשות מטאורים בפני השטח של כדור הארץ, כבר לפני מיליוני שנים. מוכרים היטב שני סוגים של זכוכית טבעית – טקטיט וזכוכית מדבר לובית פגיעת ברק במשטח חול יוצר צינוריות זכוכית דקות, הנקראות פולגוריט .

 התפרצויות הרי געש פולטות לפעמים זכוכית געשית הנקראת אובסידיאן,בני אדם השתמשו בזכוכית זו כבר בתקופת האבן. .האובסידיאן סותת לסכינים וראשי חיצים חדים ביותר

התחלת השימוש בזכוכית :

משערים שזכוכית יוצרה על ידי בני אדם בצורה אקראית, כ־4000 שנים לפני הספירה, בתהליך לוואי של הפקת מתכות. בהשפעת הטמפרטורה הגבוהה, האפר שנותר אחרי שריפה של זרעים התחבר עם החול ונוצרה זכוכית סיליקטית המכילה 60% SiO2. זכוכית זו שימשה ליצור תכשיטים.^[6] לפי עדויות ארכאולוגיות, ייצור מכוון של כלי זכוכית נעשה כ-1500 שנה לפני הספירה, במצרים ובמסופוטמיה. לאחר זאת, במשך 300 שנה ייצור הזכוכית התפתח במהירות ואז חלה ירידה בעיסוק בזכוכית. במסופוטמיה חלה התאוששות כ-700 שנה לפנה"ס ואילו במצרים 500 שנה לפנה"ס. מאז, במשך 500 שנה, מצרים וארצות אחרות לאורך החוף המזרחי של הים התיכון הפכו למרכזים ליצור זכוכית.

תחילת יצור הזכוכית הייתה מאתגרת משום שתנורי ההתכה היו קטנים והפקת החום שלהם הספיקה אך בקושי להתכת רכיבי הזכוכית. במאה הראשונה לפני הספירה הומצא צינור ניפוח הזכוכית. המצאה זו הקלה על יצור הכלים והוזילה אותם. יצור הזכוכית פרח באימפריה הרומית והתפשט מאיטליה לכל שאר האימפריה. בשנת 1000 לספירה, בעיר אלכסנדריה שבמצרים, היה המרכז החשוב ביותר ליצור זכוכית. במאות ה-13 וה14 אמנות הוויטרז'' הגיעה לשיאה באירופה.

בית החרושת הראשון לזכוכית בארה"ב הוקם בווירג'יניה בשנת 1608. בשנת 1870 הומצאה המכונה הראשונה (חצי אוטומטית) לייצור בקבוקים. משנת 1890 הומצא מכשור מדויק ויעיל לייצור מוצרי זכוכית שונים .החל משנת 1959 הומצא מיכשור לייצור זכוכית שטוחה ממנו מייצרים עד היום כ 90% מכלל הזכוכית השטוחה. ייצור הזכוכית התרחב מאוד והפך לחומר עיקרי לעיטוף בניינים החל מחציה השני של המאה העשרים.

 מהם החומרים מהם מורכבת הזכוכית המודרנית :

הזכוכית הנפוצה ביותר בשימוש נקראת Soda-Lime glass והיא משפחת ההרכבים הנפוצה ביותר ומשמשת בין היתר לשמשות, כלי אוכל, מוצרי נוי וכלי אחסון. כלי האחסון העיקריים עשוי הזכוכית הם הבקבוקים. התערובת להכנתם מכילה 8 סוגי תחמוצות, ביניהם – סיליקה (72.5%), אלומינה (1.5%), סידן חמצני (7.5%), נתרן חמצני (14.5%), מגנזיום חמצני (3.77%), תחמוצת ברזל (0.1%) ותחמוצת אשלגן (0.7%). הרכבה מ-81%−63 צורן דו-חמצני (SiO₂ – קוורץ, חומר הגלם – חול, נתרן פחמתי Soda להורדת טמפרטורת ההתכה ומניעת גיבוש וגיר סידן פחמתי Lime להעלאת היציבות הכימית.

הזכוכית העתיקה, אשר הוכנה מחול ונתרן פחמתי, הייתה מסיסה, בקצב איטי. הסידן הפחמתי

(אבן גיר) שמוסף היום מייצב את הזכוכית. בתקופה הרומית מקור הסידן הפחמתי היה בשברי הצדפות, אשר נמצאו באופן טבעי בחול, שהיה חומר הגלם ליצור הזכוכית.

הרכב התוספים בזכוכית, וסוגי התוספים מאפשר קבלת זכוכיות שונות עם תכונות מכניות, אופטיות שונות המתאימות למגוון שימושים.

 חיסום זכוכית :

זכוכית שעברה חימום מבוקר לטמפרטורה של כ-700 מעלות צלזיוס ולאחר מכן קירור מהיר מאוד באוויר. הקירור המהיר גורם לכך שהחלק החיצוני והחלק הפנימי של הזכוכית מתכווצים באופן שונה, מה שגורם להיווצרות מאמצים פנימיים. תהליך זה הופך את הזכוכית לבעלת חוזק גבוה פי 3–5 מאשר זכוכית רגילה. כאשר זכוכית מחוסמת נשברת, השבר גורם לשחרור המאמצים שנוצרו בתוך הזכוכית והיא מתנפצת לאלפי חלקים זעירים. ככל שהמאמצים הפנימיים בזכוכית גדולים יותר, כך היא קשה יותר, וכך גודל החלקיקים קטן יותר כאשר היא נשברת. זאת בניגוד לזכוכית לא-מחוסמת שיכולה להישבר גם למספר קטן של שברים גדולים.

 ייצור זכוכית :

זכוכית גולמית מתקבלת כתוצאה מחימום רכיבי התערובת בכור היתוך. את הזכוכית הגולמית בדרך כלל מייצרים מחול SiO₂, סודה Na₂CO₃, וסיד CaO. את כל הרכיבים מערבבים במכל ערבוב מיוחד ומחממים לטמפרטורה של 1,000°C ומתרחשת הריאקציה הבאה:

Na₂CO₃ + 2SiO₂ + CaO → Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + CO₂

מהזכוכית הגולמית ניתן להפיק מגוון רחב של זכוכיות שונות

 השימוש בזכוכית בימינו אנו :

הזכוכית היא חלק משמעותי בחיי היום יום ,ועל אף שאנו מתייחסים אליה רוב הזמן כמובן מאליו יש לזכוכית חלק חשוב במרבית השימושים וכן בהגנה על בני האדם.

החל מזכוכיות בחלונות הבית המונעות רעש , רוח ופגעי טבע.

שמשות הרכב המגינות עלינו מקרינת ה-UV , רוח ופגיעה משמעותית במקרה של תאונה.

יתרה מזאת לא היינו יכולים לנסוע במהירות או לטוס ללא שימוש בזכוכית.

השימוש בכלי אוכל מזכוכית , בקבוקים ומיכלים להובלת נוזלים ומזון.

כמו כן זכוכית שטוחה משמשת למגוון רחב של מוצרי היום יום כגון : מקלחונים , חלונות , משטחי עבודה , מעקות ומחיצות , מדרגות ועוד.

עוד שימוש קיים לזכוכית בתחום האמנות , ניפוח זכוכית , פיסול וויטרז' הינם חלק חשוב ומשמעותי בעולם העיצוב והאמנות.