Cam Üretim Teknolojileri Yrd. Doç. Dr. M. Galip İÇDUYGU

1. Camın Tabiatı Camın tarihçesi Cama Giriş Camın Yapısı Camın Kompozisyonu

Doğal cam dünya üzerinde zaten var olan bir maddedir. Bu maddeler yanar dağ patlamaları, şimşek çakması ya da meteor düşmesi sonunda eriyen kayaların ani soğuması sonucu oluşmuştur. Taş devrinden kalan bazı aletlere bakıldığında o dönemden itibaren camın kullanılmaya başlandığını görmek mümkündür. Antik Roma tarihçisi Pliny (MS 23-79) o dönem taş ticareti yapan tacirlerin MÖ 5000 yıllarında Suriye tarafında camı tesadüfen keşfettiklerini söyler.

Fakat ilk insan yapımı cam malzemelere MÖ 3500’lü yıllarda Mısır ve Doğu Mezopotamya’da rastlanmaktadır. Bu dönemde camın hammaddeleri çanak ve vazolar üzerinde sır oluşturmak için kullanılmıştır. Belki de tesadüfe bulunan bu madde daha sonra bütün Akdeniz bölgesine yayılmıştır. Mezopotamyada bulunana en eski cam vazo parçalarının tarihi MÖ 16. yüzyıla dayanır. Ancak aynı dönemde Mısır ve Çin’de de cam ürünlerin üretildiği bilinmektedir.

MÖ 1500’lü yıllarda Mısırlıların, sıkıştırılarak şekillendikleri toprak malzemeleri cam eriyiklerin içine daldırarak kapladıkları bilinmektedir. Cam üretimindeki an önemli adım MÖ 27-MS 14 yılları arasında Suriye taraflarında cam üfleme sanatının gelişmesi ile atılmıştır. O günlerden kullanılmaya başlayan uzun metal boru halen günümüzde çok değişikliğe uğramadan kullanılmaktadır. Daha sonra Romalılar üfleme işini çeşitli kalıplarda yaparak, farklı şekillerde cam ürünler elde etmeyi başarmışlardır.

MS 100’lerden sonra Roma İmparatorluğu camın batı Avrupa ve Akdeniz’de yayılmasında büyük katkıda bulunmuştur. Hatta bu dönemde ipek yolu kullanılarak Roma camları Çin’e kadar ulaşmıştır. Mimari amaçlarla camı ilk kullananlar yine Romalılardır. Bu dönemde magnezyum oksitin yapı içine katılmasıyla geçirgenliği çok iyi olmasa da pencerelerde kullanılabilecek camlar üretilmiştir.

MS 1000. yıllarda cam hammaddelerinin temin edilmesinde yaşanan güçlükten dolayı ağacın yakılmasından elde edilen potasyum tuzları kullanılmaya başlamıştır. MS 11. yüz yılda Almanya’da camın üflenerek silindirik şekilde açılması ve daha sonra bu silindirin kesilmesi ile düz cam üretilmeye başlanmıştır. Tabaka halinde camın üretildiği bir başka teknik ise yine aynı dönemlerde kullanılmaya başlanmış ve dairesel olarak çevrilerek açılan camlar uygun şekillerde kesilerek pencerelerde kullanılmıştır.

1688 yılında Fransa’da tabaka şeklinde cam üretimi konusunda önemli bir gelişme olmuş, erimiş cam özel bir masa üzerine dökülerek katılaştırılmıştır. Daha sonra camın yüzeyi zımparalanarak ayna yapımında kullanılabilecek kalitede camlar elde edilmiştir. Bu dönemde dışarıdan cam ustaları getirebilmek için Fransa da yasalar yeniden düzenlemiş ve bu ustalara bazı imtiyazlar tanınmıştır. ( Bu dönemde Venedikli cam ustaları üretim teknikleri konusundaki sırları başka ülkelere taşımamaları konusunda ölümle tehdit edilmişlerdir.)

Ancak endüstriyel devrimin sonlarına kadar mekanik cihazlar büyük boyutlarda cam üretimi için kullanılmamış ve camın bileşimi konusunda bilimsel çalışmalar yapılmamıştır. 19. yüzyılın sonlarında Alman Bilim Adamı Otto Schott camın optik ve termal özellikleri üzerine çeşitli elementlerin etkisi üzerine çalışmalar yapmaya başlamıştır. Ernst Abbe ile yaptığı ortak çalışmalar sonunda camın optik ve termal özelliklerinin geliştirilmesi konusunda büyük adımlar atılmıştır.

Camın büyük boyutlarda üretilmesine önemli bir katkıda Friedrich Siemens tarafından yapılmış ve cam üretiminde kullanılan tank fırınları icat etmiştir. 19. yüz yılın sonunda Amerikalı bir mühendis olan Michael Owens ilk üfleyerek cam şişelerin üretildiği makineyi geliştirmiştir.

Tabaka halinde cam üretiminde atılan ilk ciddi adım 1905 yılında Belçika’da Fourcault’un bir tank içinde camı sürekli olarak çektiği sistemi icat etmesidir. Birinci dünya savaşından sonra diğer bir Belçikalı mühendis Emil Bicheroux, erimiş camı iki merdane arasında geçirerek tabaka halinde cam elde etmeyi başarmıştır.

1910 yılında Fransız bilim adamı Edouard Benedictus iki cam tabakası arasına selülozik bir madde koyarak camı güçlendirmeyi başarmış ve bu buluşuna “triplex” adı ile patent almıştır. Camın tabaka haline getirilmesi ile ilgili önemli bir buluş İkinci Dünya Savaşından sonra İngiltere’de Pilkington Kardeşler tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde erimiş cam erimiş kalay üzerine dökülmüş ve çekilmeden önce yayılarak düzlenmiştir. 1959 yılında yapılan bu buluş cam konusunda atılan adımların sonu olmamıştır. Bu konuda yapılan çalışmalar sürekli olarak devam etmektedir.

CAMA GİRİŞ Bu bölümde camın çeşitli kullanım alanları, aynı zamanda bu kullanım alanlarında gereksinin duyulan nitelikler anlatılacaktır. Ayrıca camın bu nitelikleri ; fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirten terimlerle incelenecek ve bazı ürünlerin üretim rakamları ve tahminlerle birlikte cam sanayindeki üretim metotları kısaca ele alınacaktır.

Cam Nedir? Bu soruya genel olarak verilen cevaplar İçmek için kullandığımız bir şey (bardak) İçinde kendi görüntümüzü gördüğümüz bir şey (Ayna) Bir yandan öbür yana bakılan bir şey (pencere camı) Gözlük camı

Yukarıda verilen dört örnekten içmek için kullandığımız bardak değerlendirilecek olursa camın niteliği için aşağıdaki şeyleri söylemek mümkündür. Sert olmalıdır İçindeki içeceği kirletmemeli ya da içecek tarafından eritilmemelidir Tekrar tekrar yıkanabilmelidir Rahat içime uygun yapıda olmalıdır.

Peki ayna yapımında kullanılacak bir camda aranan nitelikler nelerdir? Görüntüsünün netliği iyi olmalıdır Sırın cam yüzeyine yapışma kabiliyeti iyi olmalıdır. Yani ayna kaplaması kullanım esnasında pul pul kalkmamalı, silinmemelidir.Banyolarda kullanılan aynalar nemli havaya karşı dayanıklı olmalıdır.

Benzeri şekilde pencere camı düşünülecek olursa Kış ve yaz mevsimleri arasındaki sıcaklık değişimlerinin etkisine dayanmalı Yağmurun etkisine dayanmalı Şiddetli rüzgarlara çatlamaksızın direnç göstermeli Işığı geçirmeli Genelde her açıdan bakıldığında diğer taraf net olarak görülebilmelidir

Ve son olarak gözlük camı Bir taraftan bakıldığında diğer tarafı rahatlıkla görmemizi sağlamalı Tekrar tekrar temizlenmesi kolay olmalı Görme kusurlarına düzeltme kabiliyeti olmalıdır. Bu özellik ışı kırması veya yansıtması ile sağlanmalıdır.

Tabi bunun yanında camın olumsuz niteliklerinin asla unutulmaması gerekir. Cam kırılır. Kırılma çoğunlukla aşırı kuvvette bir darbeye maruz kalması ile ya da ısı etkisi ile olur. Cam çoğunluk, en az suyun iki buçuk katı kadar ağırdır.

Camın taşıtlarda, inşaatlarda, ev eşyalarında, tıpta, yiyecek ve içecek sektöründe, mutfak aletlerinde, bilimsel amaçlı, dekorasyon ve sanatsal amaçlı kullanımları mevcuttur. Nerede kullanıldığına bağlı olarak camın taşıması gereken özellikler değişmektedir. Bu durumu pencere camı, resim çerçevesi camı, cam masa, cam raf, otomobil ön camı ve fırın kapağı camı için detaylı inceleyelim.

ESNEMEYE KARŞI DİRENÇ Resim çerçevesinde kullanılacak bir cam için ne pencere camından ne de araba camından beklenen yüksek rüzgar basıncına direnç ya da kahve masasından beklenen yüklere direnç göstermesi gibi özellikler beklenmez. Bu cam kendi ağırlığından dolayı ufak bir basınç etkisi altındadır. Fırın kapağı için önemli olan unsur ise fırın sıcaklığında şeklini muhafaza etmesi ve çatlamamasıdır.

IŞIK GEÇİRGENLİĞİ Pencere camı, resimlik cam, otomobil ön camı ve fırın kapağı için öncelikli bir özelliktir. Cam masa üstü ve raflar için bu özellik gerekli olmayabilir.

SICAKLI DEĞİŞİMLERİNE KARŞI DİRENÇ Resimlik camların ya da cam rafların önemli sıcaklık değişimlerine mazur kalacağı düşünülemez. Ancak fırın kapağı camının sıcaklık değişimlerine dayanıklı olması gerekir. Pencere ve otomobil camları iklimlerle ilgili sıcaklık değişikliklerine dayanıklılık göstermelidir. Masa camı üstüne kaza ile sıcak bir sıvı dökülmedikçe ya da sıcak bir kap üzerine konulmadıkça sıcaklık değişimlerine dirençli olması gerekmez.

KİMYASAL ETKİYE KARŞI DİRENÇ Resimlik camın ya da raf camının kimyasal etkiye karşı dayanıklı olması gerekmez. Bu durum cam masası içinde geçerlidir. Araba ve bina camlarının sık sık tekrarlanan yıkama işlemlerine dayanması gerekir. Fırın kapaklarında karşılaşılan temel problem fırın camına yapışan kirlerin temizlenmesi amacıyla kullanılan kimyasal ve aşındırıcı maddelerdir. Bu yüzden bu camlarında kimyasal aşınmaya dayanıklı olması gerekir.

AŞINMA DİRENCİ Özellikler otomobil ön camının fırlayan taşların yaratacağı darbelere karşı kırılmaya direnç göstermesi gerekir. Fırın kapaklarında da fırın içine konulan kapların değmesinden dolayı aşınma riski bulunur. Pencere camları ve resimli camlarında aşınma yukarıdaki diğer camlar kadar önemli değildir. Cam masa ve raflar ise kullanıcını dikkatsizliğine bağlı olarak aşınabilir. Ancak bu gereksinimde bir araba camındaki kadar önemli değildir.

IŞIĞI KIRMASI YA DA YANSITMASI Bu daha çok banyo bölmelerinde, banyo pencerelerinde ve büro kapılarında daha çok arzulanan bir özelliktir. Yukarıdaki örneklerden de anlaşılacağı gibi benzer özelliklere gereksinin duyulsa da bu gereksinimin derecesi kullanım ananına göre değişmektedir.

Camın içinden ışığın geçmesi, geçirgenlik CAMIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ OPTİK ÖZELLİKLER Camın içinden ışığın geçmesi, geçirgenlik olarak bilinir. Pencere camları için gerekli bir özelliktir. Camın bir tarafından bakıldığında diğer taraftaki cisimler net olarak görülebiliyorsa, bu özellikteki cama “saydam cam” denir.

Eğer ışık geçirildiği halde cisimler net olarak görülemezse, bu özellikteki cama “yarı saydam cam” denir. Işığın bir yüzeyden geri dönmesi, “yansıma” olarak bilinir. Yansıma, cam kullanımında önemli bir optik özelliktir ve özellikler aynalar ve dekoratif camlar için önemlidir

Işığın cam tarafından emilmesi diğer önemli bir optik özelliktir. Yansımanın hiç olmadığı farz edildiğinde gelen ışığın ancak bir kısmı camın diğer tarafına geçirilebiliyorsa bu durumda ışığın geri kalan kısmı cam tarafından emilmiştir. Özellikle şampanya, bira ve bazı renkli ilaç şişeleri cam tarafından ışığın emildiği şişelerdir.

Kırılma yani ışığın sapması cam için dördüncü önemli optik özelliğidir. Bu özellikten genellikle optik aletlerde yararlanılır. En yaygın kullanım alanı gözlüklerdir. Işığın sapma miktarı prizma ya da merceklerin şeklinin değiştirilmesi ile artırılır. Aynı zamanda ışığın sapmasını camın kırılma indisinin değiştirilmesi ile artırılması mümkündür. Camın kırılma indisi onun bileşimi ile ilgili bir büyüklüktür. Camda bulunan yüksek miktardaki kurşun oksit camın kırılma indisini artırır.

Elektriksel Özellikler Bizim kullandığımız şekli ile cam elektriği iletmez. Bu nedenle camın, yüksek bir elektriksel dirence sahip olduğu söylenebilir. Çelik telgraf direklerindeki fincanlar, ampülleride telin sarılı olduğu parçalar camın elektriksel direncinin kullanıldığı noktalardır.

KİMYASAL ÖZELLİKLER Camın başka maddelerle özellikle gazlar ve sıvılarla reaksiyon verme direnci kimyasal dayanıklılık olarak adlandırılır. Camın kullanım alanları göz önünde tutulduğunda bu önemli bir özelliktir. Laboratuvarlarda ya da endüstriyel kimyasal işlemlerde kullanılan camlarda yüksek dayanıklılığa ihtiyaç vardır. İlaç kapları ve aparatlarında kullanılan camlar içine konan sıvıların teması ile yaratılan etkilere karşı çok dayanıklı olmalıdır. İklim şartlarına maruz kalan camlar hasar görebilir. Bu hava etkisine dayanma olarak tanımlanır.

ISIL ÖZELLİKER Cam ısı için iyi bir iletken değildir. Bu nedenle camın izolasyon olarak yada düşük ısı geçirgenliği için en yaygın kullanma şekli; cam elyaf izolasyon yünü ve çift kat pencere camıdır. Her iki halde de, izolasyon özelliği veren; camların arasındaki mesafe ya da hava boşluklarıdır. Bir çok madde için, ısı ile ilgili önemli bir özellik, ısıl genleşmedir. Isıl genleşme, bir madde ısıtıldığında, boyutlarında meydana gelen büyümeyi ifade eder. Bir cam parçasının bir tarafını ısıtırsanız ya da soğutursanız bir taraf diğer taraftan daha uzun olma eğilimi gösterecektir. Bu ise camın içinde gerilimler meydana getirecektir. Gerilimler aşırı olduğu zaman camın kırılmasına sebep olacaktır. Bu ısıl gerilimler nedeni ile kırılma direnci; TERMİK ŞOK DİRENCİ olarak adlandırılır. Laboratuvar kapları, fırın kapları ve benzer kaplar için termik şoka dayanıklılığın iyi olması gerekir. Düşük ısıl genleşme ya da yüksek termik şok direnci bu tip camlarda arzulanan niteliklerdir.

MEKANİK ÖZELLİKLER Camın fazlaca bir sabit basınca ya da bir raket topu ile ani darbeye maruz kalınca, kırılmaya karşı göstereceği direnç önemli bir özelliktir. Bu özellik mekanik dayanıklılık olarak adlandırılır. Diğer önemli bir mekanik özellik; esnemeye karşı gösterilen direnç yani rijitliktir. Cam üzerinde bulunan bir çizik camında daha kolay kırılmasına sebep olur. Bu açıdan muhtemel kırılmaları bertaraf etmek için camın yeterli çizilme ya da aşınma direncinin olması gerekir.

CAM ÜRETİMİ Cam içine konulan hammaddelerin bir bileşimidir. Bu hammaddeler, belli oranlarda karıştırılır ve fırında 1500ºC üzerine ısıtılır. Hazırlanan cam sonuçta ergimiş ya da sıvı durumdadır. Çeşitli kontrollü soğutma yöntemleri kullanılarak cama istenen ürün şekli verilir. Yılda binlerce ton cam kap ve düz cam üretiminin büyük bölümünün mekanize işlemlerle yapılası gerekmektedir. Bir çok cam ürün üretim prosesinden hemen sonra kullanıma hazırdır. Ancak kurşunlu kristaller ve aydınlatma ampulleri gibi bazı ürünler ikincil bir işlemden geçirilir.

Cam üretimi için hammadde, yakıt ve nakliye gibi unsurlarında göz önünde bulundurulması gerekir. Ülkemizdeki milyon tonları bulan cam üretimi için yine yüz binlerce ton hammaddeye ihtiyaç duyulacaktır. Her yıl yüz binlerce ton hammaddenin tedarik yerlerinden cam imalatçılarına nakli gerekmektedir. Cam üretimi için gerek duyulan yakıt oranı 1’e 5 tir. Bu ise ihtiyaç duyulacak yakıt miktarının ne boyutlarda olduğunu gösterir. Nakliyeler için ihtiyaç duyulan yakıt dikkate alındığında cam endüstrisinin büyük bir enerji tüketicisi olduğu görülür.

Camın yapısı Cam kum, kireç taşı, ve soda gibi nispeten yaygın bulunan bileşenlerden üretilir. Bu bileşenler doğru oranlarda reçetelere göre karıştırılır. Soda-kireç camı olarak adlandırılan bu camlar, pencere camı ve şişe yapmakta kullanılmaktadır. Camın ne olduğunu anlamak içi, katı, sıvı ve gaz terimlerine bakmak gerekir.

Her madde moleküllerden yapılmıştır. Bir madde katı halden sıvı hale ya da, sıvı halden gaz haline dönüştüğü zaman, moleküllerin kendileri değişmez. Sadece hareketlilikleri ve dizilişi değişir. Katı bir maddeyi sıvı ya da gaz haline dönüştürmek için maddeyi ısıtmak gerekir. Katı bir madde ısıtıldığında, enerji alır. Bu enerji, madde moleküllerinin daha hızla titreşmesini sağlar. Eğer yeterli ısı temin edilirse bazı moleküller, moleküler yapıdan kopmak ve serbest kalmak için yeterli kuvvetteki titreşime ulaşır. Yani maddenin içinde artık sabit pozisyonda zapt edilemezler. Sabit pozisyondan kopup dağılmaya Ergime adı verilir.

Daha da ısı verilirse moleküller birbirinden tamamen bağımsız, serbest hale geçme imkanı bulur ve moleküler yapı tamamen kaybedilir. Bu ise kaynama olarak adlandırılır. Malzeme katı halde yoğun ve muntazam bir moleküler yapıya sahiptir. Sıvılarda yoğun bir moleküler yapıya sahiptir fakat bu yapı katılardaki kadar muntazam değildir. Katılarla karşılaştırıldığında sıvılarda molekül hareketi daha serbesttir. Gazlar yoğun olmayan moleküler bir yapıya sahiptir; moleküllerin yüksek derecede hareket serbestliği vardır.

SIVILAR VİSKOZİTE VE SICAKLIK DEĞİŞİMLERİ Akmaya karşı gösterilen direnç viskozite olarak adlandırılır. Daha yüksek viskozite, akmaya karşı göster daha yüksek direnç anlamına gelir. Her ne kadar viskozite için uluslar arası kabul görmüş birimler mevcut ise de camın viskozite birimi olarak POİSE kullanılır. Normal bir sıvının viskozitesi, sıcaklığın artması ile düşer.

CAMIN OLUŞUMU Ergimiş ya da sıvı halde cam yüksek bir viskoziteye sahiptir. 1000ºC’de sıvı haldeki camın viskozitesi en koyu yağdan daha yüksektir. Böyle bir cam soğutulduğunda, moleküller sıvı halin moleküler yapı düzeninden katı halin düzgün kristal yapısına geçemez. Çünkü yüksek viskozite ve ağır molekül hareketleri nedeniyle yeni bir moleküler yapı oluşturabilecek süreleri yoktur. Bunun sonucunda sıvı haldeki cam molekülleri, sıvı maddelerin moleküler yapı düzeni içinde sabit hale geçerler. Camın yapısı sıvı gibi kalmasına rağmen katı madde görünümündedir.

Cam sıklıkla aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak tanımlanır. Camın davranışı katı madde gibi fakat moleküler yapısı sıvılarınki gibidir. Cam ısıtıldığında viskozite kademeli olarak düşer, soğutulduğunda ize kademeli olara yükselir. Bu durum metallerle kıyaslanacak olursa, metallerin sıvı hale dönüşümü anidir. Camın soğutulması ile viskozitesindeki kademeli artış cama arzu edilen ürün şeklinin verilmesine fırsat yaratarak diğer metallere nazaran dana geniş bir çalışma aralığı kazandırır.

ATOMİK DÜZEYDE CAM Cam yapımında kullanılan 3 grup madde vardır. Bunlar; Cam yapıcılar Ağ yapı düzenleyiciler Ara oksitler

CAM YAPICILAR Herhangi bir camın temel yapısını oluşturan bu maddelere cam yapıcılar adı verilir. Çoğunlukla bilinen cam yapıcı; silisyum dioksittir. Burada bir silisyum atomuna iki oksijen atomu bağlıdır. Ancak kristal yapı içinde her bir silisyum atomu 4 oksijen atomuna bağlıdır ve her bir oksijen atomu iki silisyum atomu arasında bir köprü görevi yapar.

Eğer silisyum kristalleri ergime noktası olan 1730ºC’ye ısıtılırsa, kristal ağı daha düzensiz bir yapıya dönüşür. Hızlı soğumada sıcaklık değişiminin hızı, düzeni bozulan atomik yapının, kristal yapıdaki muntazam haline geçmesi için yeterli süreyi tanımaz ve neticesinde düzensiz bir atomik yapı ile katılaşır. Silisyum soğutulduğunda gerçekte aşırı soğutulmuş bir sıvıdır. Bu yapıya cam gibi silisyum anlamına gelen Camsı Silis adı verilir.

Diğer bilinen bir cam yapıcı madde; bor metalinin oksitidir (B2O3). Fosfor oksitleri, arsenik ve germanyumda cam yapıcı madde sınıfına girer. Fakat bunlar büyük hacimde üretilen ticari camların üretiminde yaygın olarak kullanılmazlar. Özetle cam sıvı yapısına sahip fakat katı gibi davranan bir maddedir.

AĞ YAPI DÜZENLEYİCİLER Silise sodanın ilavesi (sodyum oksit, Na2O) iki madde arasında kimyasal bir reaksiyona neden olur. Soda ve silis karışımı, silisin ergime noktasından çok daha düşük bir sıcaklıkta reaksiyon verir. Gerçekte, soda-silis karışımının sıvı faza geçtiği sıcaklık soda miktarının artırılmasıyla 1000ºC’nin altına düşebilir. Soğutulduğunda soda-silis karışımı da silis camı gibi bir cam oluşturur.

Bu oluşum sırasında kristal ağındaki bağlar kırılmış ve sodyum atomları (iyonik olarak) yapının içine yerleşmiştir. Kristal yapıdaki boşluklar, muntazam şekil ve büyüklüğü sahiptir. Soda-silis camındaki soda miktarı artırıldığında; camın suyun kimyasal etkilere hassasiyeti de artar. Bu nedenle kolay ergitilebilen ve şekillendirilebilen bir cam üretmek için camın kompozisyonuna bazı ilaveler yapmak gerekir.

Yaygın kullanılan ve bilinen bir başka ağ yapı düzenleyici madde kireçtir (kalsiyum oksit, CaO). Kireç ilavesi camın kimyasal etkilere dayanıklılığını artırır. Bu nedenle kireç, cama bozulmazlık kazandıran ağ yapı düzenleyici bir madde özelliğindedir. Magnezyum oksitte (MgO) camın dayanıklılığını artırır, ancak kireç kadar etkili değildir. Diğer ağ yapı düzenleyiciler, potasyum oksit (K2O), lityum oksit (LiO2) ve çinko oksittir (ZnO).

ARA OKSİTLER (ARACILAR) Ara oksitler, cam bileşenlerinin diğer bir tipidir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu maddeler kısmen bir cam yapıcı ve kısmen de bir ağ yapı düzenleyicisi gibi hareket ederler. Alumina (aluminyum oksit, Al2O3) ara oksitlere bir örnektir. Ara oksitin rolü; camın devitrifikasyon (kristallenme) eğilimini azaltmak ve sağlamlığını artırmaktır. Camın atomik ağ yapısına bir cam yapıcı gibi katılırlar. Kurşun oksit, ara oksit gibi hareket eden diğer bir maddedir. Ara oksitler, cam yapıcı ve ağ yapı düzenleyici maddelerin rolünü birlikte oynayarak camın özelliklerini etkiledikleri gibi aynı zamanda, atomik ağ yapısını zenginleştirirler.

Camın Kompozisyonu Başlıca cam tiplerini 3 grupta toplamak mümkündür. Soda-kireç-silis camı Borosilikat camı Kurşunlu cam

Soda-kireç-silis camı Üretilen camların %95’i bu temel kompozisyona sahiptir. Bu tip camlar bütün cam kap çeşitlerinin, düz camların, bilinen sofra eşyalarının, bazı elyaf camların ve bazı elektriksel camların yapımında kullanılır.

Borosilikat camlar Bu tip camlar ısıya dayanıklı kaplarda, düşük çözünürlük istenen kimyasal madde ve ilaç şişlerinde, bazı optik uygulamalarda ve elektriksel güç kaybını düşüren radar valfleri gibi malzemelerin elde edilmesinde kullanılır.

Kurşunlu camlar Bu tip camlar ise yüksek kalitede mutfak eşyaları, optik camlar, yüksek elektriksel direnç göstermesi beklenen camlar ve radyasyon koruma panolarında kullanılır.

Bu 3 cam türü için temel bileşen yüzdesi aşağıdaki gibidir. SODA-KİREÇ-SİLİS Na2O %14 CaO %11 SiO2 %72 BOROSİLİKAT %4 B2O3 % 12 %81 KURŞUNLU CAM PbO %32 K2O %56

Bileşen oranlarının farklılığı Soda-kireç-silis camında silis miktarının artırılması, camın ergime sıcaklığını yükseltici, sağlamlığını artırıcı ve genleşmesini düşürücü etki yapar. Soda miktarının artırılması camın erime sıcaklığını düşürür, sağlamlığını azaltır ve ısıl genleşmesini artırır. Kalsiyum oksit miktarı artırılırsa, kimyasal dayanımı yüksek ve daha çabuk sertleşen bir cam üretilir. Ancak yüksek seviyede eklenirse devirifikasyona sebep olur. Aluminyum oksir miktarının artırılması, camın sertleşmesini yavaşlatır. Aynı zamanda ergime sıcaklığını ve sağlamlığını da artırır.

Kurşunlu camlarda kurşun oksit miktarı artırılırsa, camın yoğunluğu ve aynı zamda kırılma indisi artar. Kırılma indisindeki artış optik camlarda olduğu gibi kristal sofra eşyaları içinde önemlidir. Camın kırılma indisindeki artış, harmana daha büyük miktarda kuşun oksit ilave edilmesiyle sağlanır.

Bazı özel cam tipleri E-camı, soda oranı düşük, aluminyum oksit ve kalsiyum oksit oranı yüksek bir camdır. Bu durum işleme esnasında çabuk sertleşen ve kimyasal açıdan çok dayanıklı bir cam elde edilmesini sağlar. Bu nedenle cam, çabuk uzayabilir ve elyaf üretimi için kullanılır. Bu camlar elektrik kablolarının izolasyonunda kullanılır. Yüksek sağlamlıkta bir camdır.

Tungsten sızdırmazlık camı ampüllerdeki tungsten metalini tespit etmek için kullanılır. Camın tungstenin genleşmesi ile uyumlu olması gerekir. Bu camlarda bor oksit miktarı oldukça yüksektir ve bu camın genleşmesini engelleyici bir etki yaratır. Sodyum direnç camı ise ender rastlanan bir cam kompozisyonuna sahiptir. Silis miktarı sadece %8 dir. Aynı zamanda aluminyum oksit ve bor oksit miktarı aşırı yüksektir. Sodyum direnç camı, sodyum buharlı lambaların içindeki sodyum metaline dayanır fakat suda çözünür.

E-camı SiO2 %54.4 Na2O %0.5 CaO %17.7 MgO %4.5 Al2O3 %14.5 B2O3 %8.5 Tungsten camı %75 %4 K2O %1.5 %2 %17

Sodyum direnç camı SiO2 %8 Na2O %14 CaO %6 Al2O3 %24 B2O3 %48

CAMIN ERGİME PROSESİ VE DÜŞÜK VİSKOZİTENİN ÖNEMİ Cam yapım prosesi hammaddelerin karıştırılması ve ısıtılmasıyla başlar. Bu işleme ergime prosesi denir. Ergime prosesi, kimyasal reaksiyonların meydana gelmesini sağlar. Bu reaksiyonlar sayesinde hammaddeler cama dönüşür. Oluşan sıvı fazın harman bileşenleri arasında teması artıracak konveksiyon akımlarının meydana gelmesini sağlayacak kadar akışkan olması gerekir. Aynı zamanda erime sırasında cam içinde oluşan havanın cam bileşimini terk etmesi sıvının düşük viskoziteye sahip olması ile mümkündür. Erime sıcaklığında 102 poise civarındaki birviskozite olağandır.

Çalışma Aralığı Cam şekillendirme prosesi için fırından alındığında sıcaklığı düşer ve buna bağlı olarak viskozitesi yükselir. Şekillendirme prosesinin başlangıç ve sonu arasındaki viskozite aralığına, çalışma aralığı adı verilir. Çalışma aralığının alt ve üst değerleri şekillendirmede kullanılan metoda bağlıdır. Örneğin ağızla üflenerek şekillendirme yapılacaksa daha düşük viskoziteye ihtiyaç vardır. Ancak sigara tablası yapımında kullanılan mekanik bir pres için viskozite değeri daha yüksek olabilir.

SOĞUTMA VE TAVLAMA ARALIĞI Cam normal olarak soğutmaya bırakılırsa kırılabilir ya da içinde daha sonra kırılmasına neden olacak gerilimler oluşabilir. Bu durum kesme, dekorlama ve kullanım sırasında tehlike yaratır. Oluşan bu gerilimin giderilmesi için bir sıcaklık aralığı vardır ki bu aralıkta soğutma hızı kontrollü olmalıdır. Bu sıcaklık aralığına tavlama aralığı denir. Bu aralıkta soğuyan camın viskozitesi 1013 poise ile 1014 poise arasındadır

VİSKOZİTE-SICAKLIK EĞRİLERİNİN YORUMU Diğer sayfada üç ana tip cama ait viskozite sıcaklık eğrileri görülmektedir. Bu grafikte dikey eksen viskozite değerinin logaritmasını, yatay eksen ise sıcaklığı göstermektedir. Y ekseninde LV8 gibi gösterilen değer viskozitenin 100 000 000 poise olduğu durumu

Farklı camlar için log viskozite-sıcaklık eğrileri

SODA-KİREÇ-SİLİS ŞİŞE CAMI BOROSİLİKAT ISIYA DAYANIKLI CAM KURŞUNLU KRİSTAL CAM Tavlama noktası sıcaklığı 560 C Çalışma aralığı sıcaklıkları 1200-700 C Ergime sıcaklığı 1370 C 570 C 1450-790 C 1600 C 440 C 1200-605 C 1430 C

Soda-kireç-silis camının çalışmam aralığı 1200 700 C arasında, kurşunlu kristal camın çalışma aralığı 1200-605 C arasındadır. Bu nedenle soda kireç-silis camı daha çabuk sertleşir. Bu tür camların makinede işlenmesi uygundur. Makineler hızlı çalışır ve camın makine hızına uyum sağlayabilmesi, yani çabuk sertleşmesi gerekir. Kurşun kristal cam ise elle çalışmaya uygundur. Bu tür çalışmalarda camın uzun süre işlenebilir durumda kalmazı arzu edilir.

CAM KOMPOZİSYONU, KRİSTALLENME SICAKLIĞI VE DEVİTRİFİKASYON Herhangi bir sıvı karışımı soğutulduğunda kristal oluşumunun başladığı sıcaklık kristallenme sıcaklığı olarak adlandırılır. Cam bazen sıvılaşma sıcaklığının tam altında belli bir süre tutulursa, kristallenme meydana gelir ve bu durum devtirifikasyon olarak bilinir. Genel olarak bir cam komposizyonu içine yeni bir madde ilave edilirse cam söz konusu sıcaklıkta daha viskoz olacağından kristallenme sıcaklığı düşer ve kristalerin oluşum eğilimi azalır

2 Hammaddeler Oksitler ve cam kompozisyonu Can renklendirici oksitler Yabacı ve istenmeyen maddeler Cam kırığı Hesaplamalar

Bütün ticari camlar oksit karışımlarından elde edilir Bütün ticari camlar oksit karışımlarından elde edilir. Bu oksitlerin bir kısmı oksit formunda harmana ilave edilir. Bir diğer kısmı ise harmana karbonat, sülfat veya nitrat bileşikleri halinde eklenir. Aşağıdaki tabloda üç ana cam türünde bulunan temel oksitlerin listesi yer almakatadır.

OKSİT Bilinen diğer adı Formülü Silisyum dioksit Silika SiO2 Sodyum oksit Soda Na2O Potasyum oksit K2O Kalsiyum oksit Kireç CaO Magnezyum oksit Magnezya MgO Alüminyum oksit Alümina Al2O3 Bor oksit B2O3 Kurşun oksit Litarj PbO

SİLİKA Silika en yaygın olarak kullanılan cam yapıcı oksittir. Cama mukavemet ve kimyasal dayanıklılık kazandırır. 1700 C nin üzerinde ergir. Bu ergime derecesini düşürmek için diğer oksitlerin ilavesi camın mukavemet ve kimyasal dayanımının azalmasına neden olur. Ayrıca camın ısıl genleşme katsayısını düşürür.

SODA Ergime derecesini düşürmek amacıyla en sık kullanılan ay yapı düzenleyici oksittir. Sahip olduğu akışkanlık kazandırma özelliği özel bir terim olarak “flask oluşturucu” olarak adlandırılır. Bu nedenle soda bir “flask” maddesi olarak anılır. Ergime derecesini düşürmesi yanında soda, camın kimyasal dayanımını azaltır, ısıl genleşme katsayısını artırır.

POTASYUM OKSİT Sodaya benzer biçimde ağ yapıyı düzenleyici bir oksittir. Soda kadar olmasa da flask oluşturucu bir oksittir ve genellikle kristal cam yapımında kullanılır. Camın viskozitesi ve ısıl genleşmesi üzerinde etkisi sodanınki kadar belirgin değildir. Camın kırılma indisini ve elektriksel direncini artırır. Na2O ile birlikte kullanılmasıyla oluşturulan karışık alkali etkisi camların kimyasal dayanıklılığı ve elektriksel dirençlerini oldukça yükseltir.

KİREÇ TAŞI Ağ yapı düzenleyici bir oksittir. Ergimeye yardımcı olur, çalışma aralığını daraltır, kimyasal dayanıklılığı artırır. Fakat genellikle camın devitrifikasyon eğilimini yükseltir. MAGNEZYUM OKSİT Kalsiyum oksite benzer özellikler gösterir. Ancak devitrifikasyon eğilimi daha azdır. Camın havaya karşı mukavemetini artırır.

ALÜMİNA Alümina pek çok camda küçük miktarlarda kullanılır. Camın ergime sıcaklığını yükseltir, çalışma aralığını genişletir, kimyasal dayanıklılığınıartırır, devitrifikasyon olayını engeller. KURŞUN OKSİT Kurşun oksit camın kırılma indisini yükseltir. Bu kristal camının parlak ve ışıltılı olasının bir nedenidir. Aynı zamanda camın elle şekillendirilmesini daha kolay hale getirir. Kesme ve parlatma işlemleri için daha yumuşak bir cam oluşturur. Ara oksitlerden biridir.

BOR OKSİT Bor oksit ısıl genleşme katsayısının daha düşük olması istene camlarda kullanılır. Bu durum fırın kapaklarında ve diğer pek çok özel cam türünde istenen bir özelliktir. B2O3 ikinci en önemli cam yapıcı oksittir. Camın ergime işlemini kolaylaştırır, kimyasal dayanımını artırır.

OKSİTLERİN HAMMADDELERDEN ELDE EDİLMESİ Cam üretiminde kullanılan ham maddelerin hepsi oksit formunda değildir. En çok bilinen formlar Karbonatlar, Nitratlar ve Sülfatlardır Bazı hammaddelerin içinde birden fazla oksit bulunabilir.

KARBONATLAR a) Sodyum Karbonat Na2CO3 Na2O + CO2 b) Potasyum Karbonat K2CO3 K2O + CO2 c) Kalsiyum Karbonat CaCO3 CaO + CO2 Karbondioksit bir gazdır ve ergimiş camı yüzeye yükselen habbeler şeklinde terk eder.

NİTRATLAR VE SÜLFATLAR Sodyum Nitrat ve Kalsiyum sülfat gibi maddeler benzer biçimde dekompoze olur ve cama sodyum ve kalsiyum oksit verirler. BİRDEN FAZLA OKSİDİ İÇİNDE BARINDIRAN HAMMADDELER Sodyum borat- boraks anhidrit (Na2B4O7) cama sodyum oksit ve bor oksit verir. Dolomit; kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat içeren bir hammaddedir. CaCO3.MgCO3 şeklinde yazılır. Cama kalsiyum oksit ve magnzeyum oksit verir.

Özetlenecek olursa cam hammaddelerinin doğrudan oksit formunda olanlar, karbonat veya sülfatlar gibi başka bir kimyasal formda olanlar ve içinde birden çok oksidi barındıranlar olarak 3 grupta toplanması mümkündür.

SİLİKA Silika yer kabuğunda en çok bulunan hammaddelerden biridir. Kum veya kum taşı, cam yapımında en yaygın kullanılan silika kaynağıdır. Diğer bazı hammaddeler de (feldspat, yüksek fırın cürufu) silika kaynağı olarak kullanılır. Ancak bu maddeler özellikle alümina gibi düşük miktarlarda ihtiyaç duyulan maddelerin temininde kullanılır. Cama silika katkısında bulunmaları sadece ikincil kullanım sebepleridir.

KALSİYUM OKSİT Cama kalsiyum oksit vermek için kullanılan temel bileşen kireç taşıdır. Aynı zamanda kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat içeren dolamitten de sağlanır. Ancak dolamit esas itibariyle magnezyum oksit kaynağıdır. Kalsiyum oksit kaynağı olarak kullanılan kalsiyum sülfat cama hem oksidasyon hem de afinasyon maddesi olarak katkıda bulunur. 2 CaSO4 2 CaO + 2SO2 + O2

SODYUM OKSİT Sodyum oksiti sağlayan temel hammadde sodyum karbonattır. Sodyum sülfat, kalsiyum sülfatta olduğu gibi küçük miktarlarda oksidasyon ve afinasyon amaçlı kullanılır. Cama bor oksit vermesi amacıyla kullanılan sodyum borat aynı zamanda bir miktar sodyum oksit verir. Sodyum hidroksit (kostik soda) küçük miktarlarda harmanın tozumasını engellemek için kullanılır ve cama sodyum oksit kazandırır. 2 NaOH Na2O + H2O Sodyum nitrat yine oksidasyon maddesi olarak küçük miktarlarda kullanılır ve cama sodyum oksit verir.

POTASYUM OKSİT Potasyum oksit, sodyum oksitte olduğu gibi karbonat halinde harmana girer. Camda oksidasyon maddesi olarak kullanılan potasyum bikarbonat (KHCO3) ve potasyum nitrat (KNO3) şeklinde de harmana girer. MAGNEZYUM OKSİT Magnezyum oksit harmana genel olarak dolomit olarak verilir. Dolomit cama MgO verirken aynı zamanda CaO da sağlar.

BOR OKSİT Bor oksit elde etmek için kullanılan iki hammadde anhidrit boraks ve borik asittir (H3BO3). Borik asit sadece boroksit miktarının değiştirilmek istendiğin durumlarda kullanılır. Sodyum borat; boraks anhidrit (Na2B4O7) ve borax (Na2B4O7.10H2O) formlarında bulunur. Kolemanit (Ca3B6O11.5H2O) gibi mineraller cam elyaf üretiminde kullanılır.

KURŞUN OKSİT Genellikler kırmızı kurşun (Pb3O4) formunda temin edilir. Kırmızı kurşun toz halinde bir maddedir. Kurşun oksit aynı zamanda kurşun mono silikat olarak ön üretimi yapılmış olarak temin edilebilir. Tipik kompozisyonu %85 PbO ve % 15 SiO2 içerir. Litarj (PbO) da aynı zamanda bir kuşun kaynağı olarak kullanılmaktadır.

ALUMİNYUM OKSİT Ticari camların pek çoğunda alüminanın yüksek oranda bulunması gerekmez. Sözü edilen üç cam kompozisyonunda kullanılan en yüksek alümina miktarı %4 civarındadır. Alümina tabi halde bulunan kum , kalker, dolomit, sodyum sülfat gibi hammaddelerde genellikle eser miktarda bulunur. Harmana alümine ilave etmek için Feldspat (K2O.Al2O3.6H2O veya Na2O.Al2O3.6H2O), Nefelin Syenit Na2O.Al2O3.2SiO2 veya yüksek fırın cürufu eklenebilir.

CAM RENKLENDİRİCİ OKİSTLER Bunlar isimin den de anlaşılacağı gibi cama renk vermek amacıyla harmana ilave edilen ham maddelerdir. Temel renklendirici oksitler, bir sıvıda çözündüğünde kendi karakteristik rengini veren belli bir grup metalin bileşikleridir. Bu maddeler soda-kireç,silis camı ile karıştırıldıklarında cama aşağıda belirtilen renkleri verirler. Bu maddeler başka bir cam türüne farklı renk verebilir.

METAL VERDİĞİ RENK Demir (Fe+2) Mavimsi yeşil Demir (Fe+3) Sarımsı yeşil Bakır Yeşilimsi mavi Nikel Dumanlı gri Krom Yeşil Manganez Mor Kobalt Mavi / menekşe

Renk aynı zamanda camın oksidasyon seviyesinden, ergitme sıcaklığından ve ergitme süresinden de etkilenir. Renklendiricilerin bir diğer önemli özelliği de yaratılan rengin yoğunluğudur. Açıkça anlaşılabileceği gibi renklendirici miktarı camda veya çözücü sıvıda artırıldığında renk de o kadar yoğunlaşır.

Yeşil cam genellikle şarap ve alkollü içeceklerin şişelerinde kullanılır. Camda yeşil renk demir, krom ve kobaltın bir kombinasyonudur. Krom ve kobalt bileşik halinde harmana ilave edilir. Demir pek çok hammadde içinde az miktarda bulunur. Ancak renk ayarlaması amacıyla harmana ayrıca ilave edilebilir.

Siyah cam; krom, manganez, kobalt gibi yoğun renk veren oksitlerin ışığın çok az miktarda geçmesine müsaade edecek şekilde yoğun konsantrasyonlarda cam harmanına ilave edilmesi ile elde edilir. Opal cam süt görünümlü camlara verilen isimdir. Süt görüntüsünü sıvı içinde asılı duran çok küçük yağ damlacıklarına borçludur. Bu damlacıklar ışığı dağıtır veya yansıtır, bunun sonucunda süt beyazı bir renk oluşur. Bu amaçla harmanın içine kalsiyum fosfat Ca3(PO4)2 ilave edilir. Benzeri şekilde cam içinde diğer bir cam çok küçük kristaller halinde dağıtılarak opal camlar elde edilebilir. Bu amaçla Florspar (CaF2) veya kriyolit (Na3AlF6) kullanılabilir.

Rubi camları renklendirici oksitlerin çeşitli kombinasyonlarda kullanılması ile elde edilebilir. Rubi camlarının rengi selenyum ve kadmiyum sülfür, bakır oksit ve altın klorür kombinasyonu ile oluşturulabilir. Bu renkler çıplak gözle görülmeyen ve camın soğutulması sırasında kristallenen küçük partiküller neticesinde meydana gelir. Bu tip camlar genelde sinyal camlarında ve dekoratif amaçlı camlarda kullanılır.

Bal renkli camlar en popüler ticari camlardan biridir. Bira, şarap, alkollü içecekler ev ecza şişelerinin yapımında kullanılır. Bu renk, cam indirgenmiş bir durumda iken demir polisülfidlerin oluşumu ile elde edilir. Bu amaçla harmana karbon, kükürt ve demir katılır.

YABANCI VE İSTENMEYEN MADDELER Hammaddelerin çoğu istenmeyen maddeler içerir. Örneğin kumda, cama küçük miktarda alümina dışında başka maddeleri de veren kil bulunur. İstenmeyen maddeler belirli limitler içinde kalmak koşulu ile kabul edilebilir. Eğer bu maddelerin miktarı kabul limitlerinin dışına çıkmışsa bu maddeler istenmeyen madde olarak nitelendirilir. İstenmeyen maddelerin bir kaçı daha önce renklendirici oksit olarak belirtilen demir ve krom oksittir. Renksiz cam yapılırken en küçük miktardaki renklendirici oksit dahi istenmeyen madde olarak kabul edilir.

RENKSİZLEŞTİRME Saf hammaddeler kullanmak çok pahalı bir olabilir. Çünkü bu, geniş çapta jeolojik araştırmalar, karmaşık metodlarla maden işletmeciliği veya istenmeyen maddelerin uzaklaştırmak için genellikle pahalı saflaştırma işlemlerini uygulama anlamına gelir. Cama istenmeyen renkleri veren bu maddelerin, cam hammadelerinden çok küçük veya eser miktarda bulunmaları durumda genellikle renksizleştirme maddeleri denen ancak kendileri de renklendirici olan maddeler kullanılır. İlave edilen renklendirici maddenin rengi, hammaddelerden gelen istenmeyen rengi maskeleyerek camın göze renksiz görünmesini sağlar.

Beyaz ışık gerçekte beyaz değil, kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor gibi renklerin karışımıdır.Bu renkler görünen spektrum olarak bilinir ve gökkuşağında gördüğümüz renklerdir. Eğer yukarıda adı geçen renklerin baş harfleri x eksenine ve geçirilen ışığın miktarı % cinsinde y eksenine konulacak olursa bir sonraki slayttaki gibi bir grafik elde edilir.

Bu slaytta bütün renkler eşit miktarlarda geçirildiğinden neticede oluşan renk beyazdır. Diğer sayfadaki slaytta ise yeşil renk veren küçük miktardaki renklendiricinin yarattığı etki görülmektedir. Boyanın katılması ile cam, kırmızı ve mor renklerin bulunduğu bölgedeki renkleri absorbe etmiş, rengin yeşil olduğu bölgeyi olduğu gibi geçirmiştir. Sonuçta cam yeşil renge veya tona sahip olacaktır.

Son slayt eğrinin B bölgesi az miktarda mavi veya lacivert renk, C bölgesi ise yine az miktarda kırmızı ve turuncu renk olması halinde ışığın geçirgenliğini göstermektedir. Taranmış alan, her üç rengin bir arda olması halinde camın geçireceği ışığı tanımlamaktadır. Işık geçirgenliği bütün renkler için benzer düzeydedir ve cam gözümüze renksiz görünecektir. Selenyum (pembe) ve Kobalt( mavi) genellikle az miktarda demirin rengini (yeşil) maskelemek amacıyla kullanılır. Rengin başka renk ve renklerle maskelenmesi işlemine Fiziksel Renksizleştirme denir. Kimyasal renksizleştirme ise camın oksidasyon ve redüksiyon durumunun ayarlanarak renk etkisi değiştirilerek sağlanır.

CAM KIRIĞI Cam üretiminde en önemli hammaddelerden biri gibi nitelendirilen cam kırığını unutmamak gerekir. Cam kırığı genellikle fabrikanın kendi üretim prosesinden veya cam ürünlerin geri dönen kırıklarından sağlanır. Diğer hammaddelerde olduğu gibi cam kırığının kaynağının ve kompozisyonunun bilinmesi gerekir. Burada tabidir ki üretim veya ayırma işlemlerinde ortaya çıkan cam kırığının ne olduğu bilinir. Fakat dışarıdan alınan cam kırığının ne olduğunun araştırılmasına ve yabancı maddelerin uzaklaştırılmasına özen gösterilmelidir.

HESAPLAMALAR CaCO3 CaO + CO2 Eğer reaksiyonda yer alan reaktant ve ürünlerin molekül ağırlıkları hesaplanacak olursa aşağıdaki değerler elde edilir. CaCO3 = 100 CaO = 56 CO2 = 44 Bu 100 kısım CaCO3 ten 56 kısım CaO ve 44 kısım CO2 oluşacağı anlamına gelir. Hammaddenin kilo, gram , ton veya pound olması bir şey değiştirmez

Aynı hesaplama K2CO3 için yapılacak olursa K2CO3 K2O + CO2 K2CO3 için molekül ağırlığı 138.2 birim K2O için molekül ağırlığı 94.2 birim ve CO2 için molekül ağırlığı 44 birim olarak bulunur 1 kg potasyum karbonattan elde edilecek potasyum oksit miktarı 0.681 gramdır. Benzeri hesaplama belli başlı cam hammaddeleri için yapılırsa aşağıdaki tabloda verilen sonuçlara ulaşılır.

1 kg SiO2 1 kg SiO2 verir 1 kg CaCO3 0.56 kg CaO verir 1 kg Na2CO3 0.585 kg Na2O verir 1 kg MgCO3 0.478 kg MgO verir 1 kg K2CO3 0.681 kg K2O verir 1 kg Na2O.2B2O3.10H2O 0.365 kg B2O3 ve 0.163 kg Na2O verir 1 kg H2BO3 0.563 kg B2O3 verir 1 kg Pb3O4 0.977 kg PbO verir 1 kg Fe2O3 1 kg Fe2O3 verir 1 kg Al2O3.3H2O 0.654 kg Al2O3 verir

Hammaddelerden cam kompozisyonunun hesaplanması Şimdi aşağıdaki örneğe bakalım ve bütün hammaddelerin % 100 saf olup cam kırığının da bir hammadde gibi kullanıldığını düşünelim. Ağırlıklar (kg) Hammaddeler 100 Kum SiO2 8 Hidrate Alümina Al2O3.3 H2O 12 Soda Na2CO3 28 H3BO3 40 Cam kırığı (%80 silika,%3 alümina, %12 B2O3, %5 sodyum oksit)

Şimdi birlikte ergitildikten sonra camda kalan cam oksitlerinin miktarını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz. 100 kg kum 100 kg SiO2 8 kg alümina 8 x 0.654 = 5.232 kg Al2O3 12 kg sodyum karbonat 12 x 0.585 = 7.020 kg Na2O 28 kg borik asit 28 x 0.563 = 15.76 kg B2O3 40 kg cam kırığı 40 x 0.8 = 32 kg SiO2 40 x 0.03 = 1.2 kg Al2O3 40 x 0.12 = 4.8 kg B2O3 40 x 0.05 = 2 kg Na2O

Normal olarak, her bir hesaplama işleminden sonra bulunan değerler bir tabloya yerleştirilir. Bunun amacı hem istenen bilgiyi kolaylıkla bulabilmek hem de her bir oksiti ayrı ayrı kolayca toplayabilmektir. Bu tablo aynı zamanda yanlışlıkla unutulan bir şey olup olmadığını kolaylıkla görmemizi sağlar. Elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi tabloya yerleştirilebilir.

Oksitler (kg cinsinden) Hammaddeler Ağırlık SiO2 Al2O3 B2O3 Na2O Kum Hid. Alümina Soda Borik Asit Cam Kırığı 100 8 12 28 40 32 5.232 1.2 15.764 4.8 7.020 2.00 TOPLAM 188 132 6.432 20.546 9.020

Bu durumda elde edilecek camın teorik komposizyonu Silika = (132 / 168.016) x 100 = % 78.56 Alümina = (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.

Örnek: Aşağıdaki hammaddelerden cam kompozisyonunu hesaplayınız. Hammaddelerin saf olduğunu varsayıp, daha önce verilen dönüşüm faktörlerini kullanınız. Ağırlıklar (kg) Hammaddeler 110 Kum SiO2 34 Potasyum Oksit 66 Kırmızı Kurşun 2 H3BO3 50 Cam kırığı (%55 silika,%32 PbO, %12 K2O, %1 B2O3)

Şimdi birlikte ergitildikten sonra camda kalan cam oksitlerinin miktarını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz. 110 kg kum 110 kg SiO2 34 kg K2CO3 34 x 0.681 = 23.154 kg K2O 66 kg Pb3O4 66 x 0.977 = 64.482 kg PbO 2 kg borik asit 2 x 0.563 = 1.126 kg B2O3 50 kg cam kırığı 50 x 0.55 = 27.7 kg SiO2 50 x 0.32 = 16 kg PbO 50 x 0.12 = 6 kg K2O 50 x 0.01 = 0.5 kg B2O3

Oksitler (kg cinsinden) Hammaddeler Ağırlık SiO2 K2O PbO B2O3 Kum Potasyum Karbonat Kırmızı Kurşun Borik Asit Cam Kırığı 110 34 66 2 50 27.7 23.15 6 64.482 16 1.126 0.50 TOPLAM 137.7 29.150 80.482 1.626

Bu durumda elde edilecek camın teorik komposizyonu Silika = (137.7 / 248.758) x 100 = % 55.3 K2O = (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.

ÖZET Cam kompozisyonu seçilirken aşağıdaki 4 unsur göz önünde bulundurulur. Nihai üründe aranan özellikler (kimyasal dayanımı ve genleşme katsayısı gibi) Ergitme Koşulları (kolay erimesi istenen camlarda akışkanlık yüksek olmalı) Şekillendirme koşulları (çalışma aralığının uzun ya da kısa olması) Fiyat (belirli taviz dengeleri göz önünde bulundurularak son kompozisyon belirlenir)

Hammaddelerin sınıflandırılması Hammaddeleri ana hammaddeler ve yardımcı hammaddeler olarak ikiye ayrılabilir. Ana hammaddeler, ana bileşenleri sağlayan ve harmana genel olarak %1’in üzerinde giren hammaddelerdir. Yardımcı hammaddeleri ise genellikle %1’in altında giren ve aşağıdaki amaçlarla kullanılan maddeleridir.

Afinan maddeler: ergimiş camın gaz kabarcıklarından arınması sağlamak için kullanılır. (Na2SO4, NaCl vb) Renklendiriciler ve renk gidericiler: cama renk veren veya istenmeyen renkleri maskelemek için kullanılan maddeleridir. Oksidan maddeler: Ana görevi harmandaki organik kirlilikleri oksitlemek ve demir oksiti cama daha az renk veren Fe2O3’e çevirmek. (Na2SO4, NaNO3, Sb2O3, CeO2 vb) İndirgen maddeler: Ergitme işleminin indirgen koşullarda yapılmasını sağlayan maddeler. (C, S, vb)

Hammadde Kaynakları Cam üreticileri, cam oluşturan harman kompozisyonunu sağlayabilmek için gerekli olan hammadde kaynaklarını bulup işletmek veya satın almak durumundadır. Hedefleri, yeterli miktarda ve istenilen kalitede hammadde temin etmektir. Hammaddelerin kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımında homojen olması ve fiyatının ekonomik olması istenir. Cam üretimi için gerekli olan hammaddeleri kendi üreten firmalar kalitenin ve homojenliğin yanı sıra yeterli miktarda rezervi bulmak, temin etmek ve en ekonomik şekilde üretimini yapmak durumundadır.

SİLİS KUMU Cama SiO2 veren 3 hammadde kaynağı silis kumu, feldspat ve yüksek fırın cürufudur. Sözü edilen son iki madde aynı zamanda alüminyum oksit kaynağıdır ve bunlar ergitme ve/veya afinasyonu kolaylaştırıcı hammaddelerdir. Cam yapımında kullanılacak, istenilen fiziksel ve kimyasal özellikteki silis kumu yatağını bulmak çok zordur. Öncelikle bir takım arama metotları ile kum rezervi ve kalitesini tespit etmek gerekir. Kum yatakları, toprak, kil, kalker gibi kaldırılacak bir örtü altında bulunur. Buna dekapaj malzemesi denir.

Türkiye’de cam fabrikalarında kullanılan silis kumu üç sınıfta toplanmaktadır. Pencere camı ve empirme cam imalatında kullanılan silis kumu Sınai kapı üretiminde kullanılan silis kumu Zücaciye üretiminde kullanılan silis kumu Tüm hammaddelerde olduğu gibi silis kumunda da KALİTE olarak tanımlanan terime çok dikkat etmek gerekir. Cam yapımında kullanılan silis kumunun kimyasal ve fiziksel özellikleri belirlenmiştir.. Kalite için kimyasal olarak silisin (SiO2) en yüksek değerde, alüminyum oksit ve demir oksitin en düşük değerde olması beklenir.

Kullanılacak cam tipine göre kumda istenen seviyeler şöyledir. Tablo 1 Arzu edilen ideal değerler %ağırlık Fe2O3 Al2O3 Optik kurşun kristali 0.009-0.011 0.0001-0.0002 Borosilikat, kozmetik şişeler 0.015 0.0002 Soda-kireç-silis zücaciye, aydınlatma 0.013 0.0003 Renksiz sınai kaplar 0.035 0.012 TV tüpü, düz cam 0.100 0.0010 Renkli sınai kaplar 0.200-0.300 0.0010-0.0020

Her ne kadar kimyasal özellik kullanılmakta olan kumun seçiminde önemli bir rol oynuyorsa da, fiziksel özelliklerde çok önemlidir. Fiziksel özellikler kumun tane ebadının sınıflandırılmasıdır. Kullanılacak kum önceden kararlaştırılan franksiyonlarda bir elek setinden geçirilir. Genel olarak silis kumunun 0.5 mm ile 0.074 mm arasıdan olması istenir. 0.5 mm nin üzerinde hiçbir tanenin olmaması gerekir. Kumun içinde iri taneler olursa bunlar fırında tam olarak ergiyemez, çekilen nihai cam plakası üzerinde katı bir Taş parçası olarak görünür. Kum partikülleri çok ince olursa, ergitme prosesinde alev ve atık gazlar tarafından uzağa savrulur ve fırın içindeki bazı kısımlar üzerinde zarar verici etki yaratır.

Türkiye’de cam yapımında kullanılan kum çeşitlerinin ocaktan çıkarıldıktan sonra ve arıtma tesislerinde safsızlıklarından arındırıldıktan sonraki kimyasal analizleri diğer slaytta verilmiştir. Fiziksel analiz sonuçları daha sonraki slaytta yer almaktadır.

Maden ocaklarından üretilen silis kumu, fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından kullanıma uygun değildir. Cam harmanında kullanılabilecek hale getirmek için tesislerde zenginleştirme denilen bir işleme tabi tutulur. Zenginleştirme tesisine beslenecek kumun belirli fiziksel ve kimyasal düzeye getirilebilmesi için tesis stoklarında parçalanması gerekir. Aksi taktirde nihai üründe istenilen fiziksel ve kimyasal değerleri elde etmek mümkün olmaz. Bu tesislerde 3 tip cam için ayrı ayrı zenginleştirme metodları uygulanır ve çıkan nihai ürün ayrı ayrı stoklanır Fabrikalarda kullanılabilecek fiziksel ve kimyasal kompozisyona getirilen kum sevk edilir.

Tahmin edebileceğiniz gibi cam üretiminin gerektirdiği ölçüde saf kum kaynaklarını bulmak imkansız değilse de güçtür. Hammadde kaynakları, kuvarsit taşından, ince taneli kuma kadar çok çeşitli formlarda olabilir. Hammadde kaynakları açık veya diğer tabakaların altında bulunabilir. Killi veya kilsiz olabilir. Bu nedenle silisyum dioksit elde etmek için sadece hammadde çıkarma metotları değil, cam üretimine uygun hale getirmek için kullanılan zenginleştirme metotları da farklıdır. Bir sonraki slaytta üretin ve zenginleştirme amaçlı kullanılan bazı yöntemler özetlenmiştir.

Yukarıda belirtilen prosesler uygulandıktan sonra kum kurumaya bırakılır. Bu işlem iki veya üç yolla yapılır. Tabii drenaj; kum üst üste yığılarak koni şeklinde tepe haline getirilir. Su hemen dibe süzülür, bu yöntemle kumun rutubeti hiçbir zaman %4,5’in altına düşmez Kum tesislerinde zenginleştirildikten sonra nihai ürün düşey beton silolara alınır. Aynı anda alkopol denilen kimyasal madde ilave edilir. Bu silo içinde bekleyen kumun drenajını hızlandırır. Rutubet 3-4 günde % 5-6 seviyesine iner. Kum, tüm rutubetini gidermek için kafi derecede ısıtılmış kurutucu içine konulur.

ALÜMİNYUM OKSİT Alüminyum oksit camda genellikle küçük oranlarda bulunur. %4’ten büyük olduğu durumlar çok nadirdir. Cam yapımında kullanılan alüminyum oksit genellikle aşağıda belirtilen formlarda bulunur. Kalsine veya hidrate alümina Feldspatlar veya nefelin syenit gibi mineraller Yüksek fırın cürufu

Feldspatlar Feldspatlar alümina içeren tabi kaynaklardır. R2O,Al2O3.6SiO2 formülü ile tanımlanmakta olup, düşük oranda CaO ve bazen Mg ihtiva ederler. Bu formülde R, Na ve K elementlerini ifade eder. Feldspat türleri içerdikleri R grubuna bağlı olarak, sodyumlu feldspat veya potasyumlu feldspat olarak adlandırılır. Bu iki tür için % ağırlıkça bileşim aşağıdaki gibidir.

Sodyum ağırlıklı feldspat: %68.5 SiO2, %19.5 Al2O3, %12 Na2O Potasyum ağırlıklı feldspat: %65 SiO2, %18 Al2O3, %17 K2O Bu yüzdelerin aşağıdaki gibi hesaplanması mümkündür. Na2O.Al2O3.6SiO2= Na2O + Al2O3 + 6 SiO2 524 = (2x23+16)+(2x27+3x16)+6(28+2x16) 524 = 62 + 102 + 360 %100 = %12 + %19.5 + %68.5

Bunun sonucu olarak feldspatlar, nihai camda istenen alüminyum ve K2O-Na2O oranına bağlı olarak sınırlı miktarlarda kullanılabilir. Ülkemizde cam fabrikalarında kullanılan feldspatlar bundan sonraki slaytta gösterilmiştir. Tablodan da görüleceği gibi camda kullanılan feldspatları fiziksel ve kimyasal özellikleri çok önemlidir. Özellikle Fe2O3, Al2O3 ve rutubet oranı bu maddeler için çok önemli olup, üretilen cam cinsine bağlı olarak değişmektedir.

Feldspatlar madencilikte açık ocak yöntemi ile üretilir. Feldspat üzerindeki kayaç veya toprak dekapaj yapılır. (iş makinası ile kesme ve itme suretiyle veya çıkan dekapaj kamyonla başka bir yere taşınır). Daha sonra patlayıcı madde ile atım yapılarak feldspata ulaşılır. Ancak elde edilen Feldspat bu haliyle kullanıma uygun değildir. Tesislerde uygulana zenginleştirme yöntemleriyle kullanılabilir hale getirilir. Uygulanan zenginleştirme yöntemi sırasıyla, kırma, öğütme, eleme ve kurutma basamaklarında oluşur.

YÜKSEK FIRIN CÜRUFU Cam harmanına alüminyum kaynağı olarak ilave edilmese de belli bir cam kompozisyonuna ulaşmak için yüksek fırın cürufu kullanılıyorsa, bu maddeden gelecek cürufunda dikkate alınması gerekir. Yüksek fırın cürufu adından da anlaşılacağı gibi cam yapımında kullanılan bir yan üründür. Bu madde çoğu zaman ergitme ve afinasyon hızlandırıcı olarak kullanılır. Ancak yüksek oranda renklendirici içerdiğinden cam renginin önemli olduğu durumlarda kullanılmaz. Şişe yapımında kullanılan cam harmanlarına kum ağırlığının 1/10 kadar ilave edilebilir. Böylece alümina ve alkali oksit temini için diğer hammaddelere olan ihtiyaç azalır

Aşağıda yüksek fırın cürufu için tipik bir kimyasal analiz verilmektedir % SiO2 35.5 Al2O3 12.75 Na2O 0.4 K2O 0.6 CaO 42.0 MgO 6.0 Fe2O3 0.25 MnO 0.5 TiO2 1 S 1

SODYUM OKSİT Sodyum oksitin en yaygın olarak bilinen kaynakları sodyum karbonat, sodyum sülfat ve sodyum nitrattır. Son iki hammadde esas olarak ergitme ve afinasyon kolaylaştırma amacıyla kullanıldığından, üzerinde durulması gereken madde sodyum karbonattır. Sodyum karbonat tabiatta doğal olarak bulunabileceği gibi sentetik olarak ta SOLVAY metodu ile üretilebilir. Solvay metodun da tuz çözeltisi, sodyum bikarbonat (NaHCO3) vermek üzere, amonyak ve karbondioksit ile reaksiyona girer. Elde edilen sodyum bikarbonatın kontrollü Olarak ısıtılması sonunda ağır yada hafif soda üretmek mümkündür. Cam yapımında tercih edilen, tane iriliği nedeni ile daha az tozuma yapan garnül tipte ağır sodadır.

Genel olarak tipik bir sodanın kimyasal analizi aşağıdaki gibidir Bileşik % Ağırlık Na2CO3 99.40 NaCl 0.30 Na2SO4 0.02 Fe2O3 0.0015

Genel olarak tipik bir sodanın elek analizi aşağıdaki Gibidir Elek açıklığı (mm) % ağırlık olarak elek üstü 1.000 1.0 0.500 13.7 0.250 51.0 0.125 29.1 0.062 4.5 0.063 ‘ü geçen 0.7

KALSİYUM OKSİT Kalsiyum oksitin iki temel hammadde kaynağı vardır. Bunlar kalker ve dolomittir. Dolomit cama aynı zamanda magnezyum oksitte verir. Kireç taşı (CaCO3) Soda-kireç-silis cam harmanında diğer önemli girdilerden biri olup, kalsiyum karbonattan oluşur. Kireç taşı, Kırklareli-Kapaklı bölgesinde açık ocak yöntemiyle üretilmektedir. Anadolu Cam’da bulunan kireç taşı da Mersin Karadiken bölgesinden çıkarılır Kireçtaşı üzerinde örtü olmayıp yüzeydedir. Kireç taşında delikler açılır ve içi patlayıcı ile doldurulur. Atım yapıldıktan sonra çıkan kalker Trakya Cam fabrikasında öğütme tesislerinde stoklanır.

Buradaki tesislerde yıkama, kırma, eleme işlemlerinden geçirildikten sonra -2 mm + 0.074 mm ebadına getirilen kireç taşı kapalı silolarda stoklanır. Rutubet % 1 max olarak fabrikalara sevk edilir. Kumda ve Feldspatta da olduğu gibi kireç taşında da kimyasal ve fiziksel özellikler oldukça önemlidir. Kullanılan kireç taşının fabrikalara göre kimyasal ve fiziksel özellikleri bundan sonraki slaytlarda verilmiştir.

Dolomit Cam harmanında önemli girdilerden biri olup, kalsiyum ve magnezyum karbonattan oluşur. Dolomit, Marmara adası, Kırklareli Kapaklı Bölgesi, Mersin Arslanköy-Yarca Köyü mevkiinde açık ocak şeklinde üretilmektedir. Dolomit üzerinde örtü tabakası olup, dekapaj yapılmaktadır. Dolomitte wagon-drill’lerle delikler açılır, bu delikler patlayıcı ile doldurulur ve atım yapılır. Üretilen dolomit, Trakya Cam Öğütme tesislerinde stoklanır.

Burada yıkama, kırma, kurutma, eleme işlemlerinden geçirildikten sonra , tane ebadı -2 mm ile +0.074 mm arasına getirilir ve kapalı silolarda stoklanır. Rutubet %1 max olacak şekilde silolardan fabrikalara sevk edilir. Üretilen dolomitlerin fabrikalara göre kimyasal ve fiziksel özellikleri bundan sonraki slaytlarda verilmiştir.

POTASYUM OKSİT Camda bulunan potasyum oksidin en büyük kaynağı her ne kadar bir miktar feldspatdan gelse de esas kaynağı potasdır. Kurşunlu kristal camlarda feldspat uygun değildir. Bu nedenle sentetik olarak üretilmiş potasyum bikarbonat da zaman zaman kullanılır. Potasyum Karbonat (K2CO3) Genellikle potas olarak isimlendirilen potasyum karbonattır. Batı Avrupa genellikle tabii olarak bulunan potasyum klorür rezervlerinden elde edilir. Kalsine ve hidrate formlarda satışa sunulur. Kalsine potas hava %1-2 oranında rutubet çeker, yüzeyi önce ufalanır daha sonra yapışkan bir hal alır. Bu nedenle atmosferik şartlardan ve diğer rutubet unsurlarında korunmalıdır.

Aşağıdaki tabloda ticari kalitedeki potas’a ait kimyasal analiz sonuçları yer almaktadır. Safsızlık olarak potasyum klorür ve Fe2O3 içermektedir.

KURŞUN OKSİT Cam yapımında kullanılan kurşun oksidin temel kaynağı kırmızı kurşundur. Fakat litarj ve kurşun silikatlarda kullanılır. Kırmızı kurşun Bu , kurşunun Pb3O4 yapısına sahip olan oksit bileşiğidir. PbO formuna kıyasla daha fazla oksijen içermektedir ve bu cam yapımı için elverişli bir durumdur. Kırmızı kurşun, ergimiş kurşunun kontrollü şekilde oksidasyonu ile elde edilir. Sağlık sorunları yaratabilir, toksiktir ve ince tane iriliği nedeniyle havada toz halimde kalma eğilimindedir. Nakil araçları ve giysilere bulaşabilir. Bu nedenle kırmızı kurşunun yağ ile nemlendirilmesi yoluna gidilebilir.

Litarj Kurşunun sarı renkli ve PbO formülüne sahip oksijen bileşiğidir. Kurşun silikatlar Bunlar kurşunla silisin oluşturduğu bileşiklerdir ve çok çeşitli kimyasal kompozisyonlarda bulunabilir. Tribazik kurşun silikat 3PbO.SiO2 yapısına sahiptir. Kurşun monosilikat ise PbO.SiO2 ve 2 PbO.SiO2 karışımıdır. Bu kurşun silikatlar granül yapıdadır ve tozumaları kırmızı Kurşuna kıyasla daha azdır. Ergime sıcaklıkları düşüktür ve kırmızı kurşuna kıyasla fırın atmosferine daha az zarar verirler.

BOR OKSİT Borosilikat camların yapımında kullanılan bor oksidin ana kaynağı borik asittir. Yüksek miktarlardaki sodyum oksit tolere edilebilirse, bu durumda bor oksit kaynağı borakstır. Doğru oranlarda bor oksit ve sodyum oksit elde edebilmek için borik asit ve boraks karışımı kullanılır. Bir diğer bor oksit kaynağı ise kolemanittir.

Boraks Boraks, sodyum tetraborattır ve anhidrit (NaB4O7) veya hidrate (Na2B4O7.10H2O) formlarında bulunur. Dünyadaki önemli boraks yatakları ABD ve ülkemizde bulunur. Bunlar sodyum ve kalsiyum boratlar ile magnezyum kloro borat içerirler ve su ile ekstrakte edilebilirler. Kristallenmede birincil ürün boraksdır.

Kolemanit Bu mineral kalsiyum borattır (Ca2B6O11.5H2O). Bor oksidin yanı sıra yüksek oranda kalsiyum içermesi gereken cam elyaf üretiminde kullanılır. Borik asit Borik asit H3BO3 yapısında sahip olup, gerçekte hidrate olmuş bor oksittir (B2O3.3H2O). Kolemanit ve boraks, borik asit vermek üzere sülfürik asit ile tepkimeye sokulur. Borik asit daha sonra kristallendirilerek, santrifüjlenir, yıkanır ve saf ürün halinde kurutulur.

DİĞER HAMMADDELER VE RENKLENDİRİCİLER Sülfatlar Sodyum sülfat harmana ilk kez Leblenc metodu ile üretilen soda aracılığı ile girmiştir. Soda üretiminde Solvay yöntemi kullanılmaya başladıktan sonra daha önceki ergime hızlarını elde etmek için harmana sülfat ilave edilmesi gerektiği görülmüştür. Sodyum sülfat sentetik olarak elde edilebildiği gibi, doğal olarak ta mevcuttur. Bu halinde sodaya oranla daha yüksek düzeyde demir oksit içerir. Cam yapımında kullanılan bazı sülfaların kimyasal analizi bir sonraki slaytta verilmiştir.

Nitratlar Potasyum ve sodyum nitrat ergimiş cama oksijen vermek amacı ile kullanılır. Potasyum ve sodyum nitrat kullanımı seçilen ana cam kompozisyonu ile ilişkilidir. Örneğin kurşunlu camlarda potasyum karbonat kullanılır. Bir sonraki slaytta cam yapımında kullanılan bazı nitratların kimyasal bileşimi verilmiştir.

Florürler Opal cam yapımında kriyolit (NaAlF6), kalsiyum florür (CaF2), sodyum florür (NaF) ve sodyum siliko florür (Na2SiF6) gibi florür bileşikleri kullanılır. Kriyolit %94 oranında Sodyum alüminyum florür (Na3AlF6) florspar ise %97 oranında kalsiyum florür içerir Çinko oksit Çinko oksit, cam yapımında camın kimyasal dayanıklılık açısından kayba uğramadan viskozitesini düşürmek için kullanılır. Ayrıca rubi ve oranj renkli camların önemli bir bileşenidir. Çinko oksitin genellikle beyaz ve saf halde (%99.5) olması istenir.

Antimon ve Arsenik oksit (As2O3 ve Sb2O3) Bu oksitler, bazı camlarda genellikler oksijen kaynağı nitratlarla birlikte afinasyon maddesi olarak kullanılır. Arsenik ve antimon oksitler maden filizlerinden elde edildikten sonra saflaştırılmış halde kullanılır. Renklendiriciler Hassas ve sürekliliği olan renkler elde edebilmek için bu oksitler harman içine saf olarak ve oksit formunda ilave edilir.

CAM KIRIĞI Cam üretiminde kullanılan en önemli hammaddelerden biridir. Teknolojik olarak cam kırığı ergimeye yardım eder. Bu şekilde ıskarta camlar değerlendirilmiş olur. Cam kırığının kaynakları şunlardır; 1.Yabancı cam kırığı 2. İmalat makinelerinden çıkan cam kırıkları 3. Ambar kırıkları 4. Müşteriden gelen cam kırıkları Yabancı cam kırıkları hem kompozisyonlarının farklılığı, hem de temiz olmama olasılıkları nedeniyle en arzu edilmeyen kaynaktır.

Cam kırığında istenmeyen madde olarak; Demir parçaları Organik maddeler Alüminyum parçaları sayılabilir. Bu kirliliklerin arındırılması için dışardan toplanan cam kırıkları ayıklama konveyöründen ve mıknatıslı ayırıcıdan geçirilir. Kırıcı, titreşimli elek, tambur yıkayıcı ve elle ayırma ünitesinden geçen cam kırıkları silolarda toplanır. Kırılmış ve yıkanmış cam kırığının ebadı, -20 mm ile +0.5 mm arasındadır.

Hammaddelerin taşınması ve depolanması Ülkemizde cam yapımında kullanılan hammaddelerin %90’nından fazlası yerli kaynaklarda dayanmaktadır. Tonaj olarak ithal edilen miktar fazla değildir. Üretmek zorunda olmadığımız ancak bir hammadde kaynağı olan cam kırığının da bu grup içinde unutulmaması gerekir. Cam dönüşümünü yaygınlaşması ile cam üretimi için çevrime giren cam kırığı miktarı her yıl artmaktadır. Sonuç olarak bu hammaddelerin taşınması ve depolanması gerekmektedir.

DEPOLAMA METODLARI Belirli bir hammaddeyi depolamak için kullanılan metot aşağıdaki kriterlerden biri yada bir kaçına uymalıdır. Temel gereksinin, hammaddenin kalitesinin depolama ve taşıma süresi boyunca bozulmaması Depolanması gereken malzeme miktarı Zehirli maddelerde, emniyet unsurunun diğer unsurların önünde gelmesi

Açık yığınlar: Kullanılan birinci temel metoddur e basit olarak üstü örülmemiş malzeme yığınlarında ibarettir. Bu metot maddenin ıslanmasının çok önemli olmadığı Durumlarda kullanılır. Genellikle düşük kaliteli kumlar, cam kırığı ve işlem için bekleyen hammadde yığınları için kullanılır. Malzeme genellikle beton zemin üstüne yığılır ve etrafında İstinat duvarı olur. Bu yöntemle büyük miktarların ucuz depolanması sağlanır. Rüzgara maruz kalan yerler bir örtü ile örtülerek muhafaza edilir. Normal olarak, cam fabrikalarında bu yolla depolanmış sadece kum ve cam kırığı yığınları görebilirsiniz.

Kapalı yığınlar Maddelerin kuru olarak saklanmasının gerekli olduğu durumlarda, yığınlar basit kapalı binalarda depolanır. Zemin beton olmalı ve bina bir kamyonun ve mekanik kepçeli yükleyicinin girişine uygun genişlikte bir girişe sahip olmalıdır. Kum, cam kırığı, dolomit, feldspat ve kireç taşı genellikle hammadde bölgesinde bu şekilde depolanır.

Silollar Siloların yapımı çok daha pahalıdır. Fakat düzgün, kuru, tozsuz ve geniş hacimli bir depolama yöntemidir. Depolanacak hammaddenin miktarına göre boyutları çeşitlenir. Hammaddeler içeriye, tepeden bir elevatör, konveyör, vinç ya da pnömatik bir sistemle beslenir. Hammadde dipten veya mekanik olarak yollarla kavranarak kamyonlara, tankerlere veya torbalara doldurulur Nemden kolayca etkilenen soda benzeri maddelerin depolanmasında silolara veya rutubete dayanıklı torbalara ihtiyaç vardır.

Torbalar ve fıçılar Küçük ölçekli cam üreticilerinin ihtiyaçlarını karşılanması için cam kırığı hariç hammaddelerin tümü bu iki yöntemden biri kullanılarak paketlenir. Torba yapmak için plastikten kağıda kadar çeşitli malzemeler kullanılır. Dış yüzü polipropilen ve içi polietilen’den hazırlanmış tornalar rutubetten kolayca etkilenen maddeler için kullanılır. Kurşun gibi zehirli maddeler fıçılarda depolanır. Fıçılar daha az yıpranır ve toz sızdırmazlığı torbalara göre daha iyidir.

Hammadde sahasında torbalar ve fıçılar paletler üzerine yerleştirilir ve üzeri bir örtü ile örtülür. Büyük ölçekli üreticiler boraks anhidrit ve sodyum sülfat gibi hammaddeleri bu ambalajlarda kabul ederler. Aynı zamanda emniyet veya yedek stoklarına da bu şekilde depolabilir. Yedek ve emniyet stokları için kullanılan torbalar bir ton kapasitede ve uzun ömürlü polipropilenden yapılmıştır.

EMNİYET STOKLARI Normal taşıma ekipmanının ciddi olarak arızalandığı durumlarda emniyet için bulundurulur. Bugün büyük fabrikalar elavatör, konveyör gibi kritik ekipmanların yedeğini bulundurmaya yönelmiştir. Bazen uzun dönemde ekipman yedekleme işlemi, pahalı hammadde stoklarından veya üretim kesintilerinden oluşan ağır kayıpla a katlanmaktan daha ucuza gelebilir.

YEDEK STOKLAR Normal depolama kapasitesinin dağıtımdaki aksamaları karşılamada yetersiz kaldığı zaman yedek stoklar bulundurulur. Genellikle bu stoklar ana depolama alanından uzakta bulunur ve dağıtımda aksaklık yaşandığında normal sisteme transfer edilir. Bu tip stoklar belirli ithal kalemleri, hafta sonunda kapalı tedarikçiden gelen malzemeler veya diğer güvenilir olmayan durumlar için yapılır.

HAMMADDENİN FABRİKAYA TAŞINMASI Karayolu taşımacılığı Karayolu taşımacılığı, cam yapımında kullanılan hammaddelerin ülke içinde taşınmasının en yaygın yöntemidir. Malzemeler torbalar veya fıçılarda ise açık veya kapalı kamyonlar kullanılabilir. Malzemeler dökme halinde tedarik edildiyse ve kuru muhafaza edilmeleri gerekiyorsa kapalı veya damperli kamyonlarla taşınır. Karayolu taşımacılığı aynı zamanda ithal malzemelerin limanlardan taşınmasında da kullanılır

Deniz taşımacılığı Gemiler ithal edilen malzemelerin taşınmasında kullanılan temel taşımacılık sistemidir. Alternatif yöntem mavna kullanımıdır. Ancak bu metodun kullanılması için fabrikanın bir nehir ya da kanal kenarında olması gerekir. Bu yöntemle taşınan en önemli madde kumdur. Demiryolu taşımacılığı Büyük ölçekli üreticiler için, kum ve kireç taşı gibi geniş hacimli hammaddelerin taşınmasının en pratik metodudur. Hammaddelerin kuru olarak muhafaza edilip edilmemesine, bağlı olarak açık, örtülü ya da kapalı vagonlar kullanılabilir. Fabrika vagon tabanından tahliye sistemiyle bir tren yükü birkaç saat içinde boşaltabilir.

FABRİKA İÇİNDE TAŞIMA Malzemenin fabrika içinde nasıl taşındığı aşağıdaki unsurlara bağlıdır. Malzemenin fabrikaya geliş şekli Malzemenin bir defada ne kadar getirildiği Nerede ve nasıl depolanacağı Genel olarak malzeme miktarı veya cam üretim ölçeği ne kadar büyükse taşıma metodu o kadar mekanize olmak zorundadır.

El/Forklift ile taşıma Küçük ölçekli üretimler için önemli karışım maddelerinin çoğu ve büyük ölçekli üretimlerde küçük karışım maddeleri torbalar veya fıçılar içinde paletler üzerinde taşınır. Paletlerin taşınması tekerlekli yük arabaları veya frokliftlerle yapılır.

Pnömatik Boşaltma Yüksek basınçlı hava kullanarak kısa mesafelerde malzeme taşımanın çok etkili bir yöntemidir. Malzeme yukarı doğru dikey bir boru içinde taşınır. Bu amaçla gerekli olan kompresörler ya tesiste ya da taşıma araçlarının üzerinde bulunur. Soda, kireç taşı, dolomit, Feldspat gibi maddeler silolara bu yolla boşaltılabilir.

Konveyör/Elevatör Yüksek tonajlı fabrikalarda, dağıtım noktasından depolamaya kadar hammaddelerin çoğunun taşınmasında konveyör veya elevatör kullanılır. Bunların dizaynı ve kuruluşu fabrikadan fabrikaya değişir ancak sistem kovalı elevatör, bantlı, titreşimli veya vidalı konveyörlerin bir kombinasyonudur. Dizanynın önemli önemli özelliği, hammaddelerin birbirine kazara veya diğer nedenlerle karışmalarını engelleyecek şekilde dizayn edilmeleridir