Cam Nedir? Camın Yapısı Bileşimi Nasıldır? Cam Çeşitleri Nelerdir?

Cam nedir? Camın fiziksel ve kimyasal özellikleri nelerdir? Camın yapısı, bileşimi nasıldır? Neyden meydana gelmiştir? Cam çeşitleri hakkında bilgi.

CAM

Cam; potas ya da silis katılmış kumun yüksek ısıda eritilmesiyle elde edilen sert, saydam ve kolay kırılan maddedir. Soğuma sonucu kristallenmeksizin sıvı durumdan katı duruma geçen madde ya da maddeler karışımıdır. Genellikle saydam olmakla birlikte çoğu kez yarı saydam ya da opaktır.

Camın Bileşimi – Yapısı

Kimyasal bakımdan aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak tanımlanır. Bu nedenle belirli bir erime noktası yoktur. Isıtıldığında gitgide yumuşar ve akışkanlığı artar. Isıtılıp yumuşatıldıktan sonra kalıplama ya da üfleme yoluyla biçimlendirilebilir. Kırılgan ve serttir. Ortalama sertliği 5.5 dolayındadır. Asidik oksitlerle bazik oksitlerin birlikte eritilmesiyle elde edilir. Asidik bileşen olarak silisyum dioksit (SiO₂) ve bir trioksit (B₂O₃) kullanılan başlıca maddelerdir. Bazik bileşen olarak metal oksitler kullanılır. Bunların başlıcaları kalsiyum oksit (CaO), sodyum oksit (Na₂O), potasyum oksit (K₂O) ve kurşun oksittir (PbO).

Bu asidik ve bazik bileşenlerin birlikte eritilmesiyle metal silikatlar ve boratlar oluşur. Soda-kireç camı adı verilen adı camın elde edilmesinde; kireçtaşı (CaC₂), soda (Na₂CO₂) ve kum (SiO₂) bir fırında 1400-1500°C dolayında eritilir.

Cam Yapımı

Camın biçimlendirildiği çalışma sıcaklığı 1000-1300°C dolayındadır. Cam yapımında kullanılan maddeler iki gruba ayrılır. Asıl maddeler silisyum dioksit ve trioksit gibi camlaştırıcı, kireç ve magnezyum oksit gibi sabitleştirici ve soda ile potas gibi eritici özelliğe sahip maddelerdir. Yan maddeler ise fosfat ve fluorür gibi matlaştırıcı maddelerle kobalt oksit gibi renk verici maddelerdir. Cam yapımında pota ve tekne fırınlar kullanılır. Küçük çapta, bileşimi kolay denetlenebilir ve örneğin optik camlar gibi büyük çapta üretim için tekne fırınlardan yararlanılır.

Üretim sırasında erimiş camda oluşan hava kabarcıkları, yapılan arıtma işlemiyle giderilir. Parlatma işlemi ise camın plastik kıvamına gelişinde uygulanır. Sıcak cam hamurundan yapılan eşyalar açık havada soğutulursa cam içinde oluşacak gerilmeler nedeniyle ya kendiliğinden ya da kolayca kırılır. Bunu önlemek için üretilen cam eşyanın soğutulması özel fırınlarda ve yavaş yavaş yapılır. Ayrıca yine soğuma sırasındaki kırılmalara engel olmak amacıyla gerilmeleri giderecek ikinci bir ısıtma işlemi de uygulanır. Camın işlenmesi kalıplama, kalıp, içine üfleme ya da yalnız üfleme yoluyla yapılır. Eskiden elde yapılan bu işlemler, günümüzde otomatik ve seri çalışan makinelerle yapılır. Elle cam biçimlendirme ise ancak dekoratif amaçlarla yapılır. Pencere camı üretiminde uygun bir yumuşaklığa getirilmiş cam hamuru amyant merdaneler arasından çekilerek plaka biçimine getirilir. Camın türüne göre içerdiği maddeler de değişiklikler gösterir.

Soda-kireç camı.

En fazla kullanılan cam türüdür; pencere camı, şişe, kavanoz, ayna camı gibi eşyanın yapımında kullanılır. Bileşimi geniş sınırlar içinden değişmekle birlikte; % 71-74 SiO₂; % 13-17 Na₂0; % 5-14 CaO; % 0.5 MgO ve % 1-2 Al₂O₃ içerir. İşlenme sıcaklığı oldukça düşüktür. Isı değişimlerine ve kimyasal etkilere karşı fazla dayanıklı değildir.

Borosilikat camı.

Genleşme katsayısı çok düşük olduğundan ani sıcaklık değişimlerine karşı ve bileşimi nedeniyle de kimyasal etkilere karşı çok dayanıklıdır. Bu tür camlar genellikle; % 73-82 SiO₂; % 5-20 B₂O₃; % 3-10 Na₂O ve % 2-3 Al₂O₃ içerir. Dayanıklılığı nedeniyle kimyasal işlemlerde kullanılan araç ve gereçlerin yapımında yararlanılır. Bor tuzlarının pahalı olması bu tür camın yaygın kullanımını engeller.

Kristal camı.

Üstün optik nitelikleri nedeniyle optik cam ve kaliteli aynaların yapımında kullanılır. Temel olarak, kalsiyum yerine % -15 oranında PbO katılmış bir soda-kireç camıdır.

Silis camı.

Saf silisyum dioksittir. Çok yüksek sıcaklıklarda çalışılarak elde edilir ve elde edilmesinin güçlülüğü nedeniyle çok pahalıdır. Genleşme katsayısı çok küçük olduğundan kızıl sıcaklığa kadar ısıtılmış bir silis camı suya sokulursa çatlamaz. Özel amaçlarla kullanmak için çeşitli camlar üretilir. İçlerine ince bir metal tel örgüsü konulmuş telli camlar kırıldıklarında dağılmazlar. Yüzeyine ince kum püskürterek fiziksel ve fluorürler ile aşındırarak kimyasal yoldan hazırlanan buzlu camlar genellikle mimarlıkta süsleme amacıyla kullanılırlar.

İki cam levha arasına saydam bir plastik levha konularak yapılan emniyet camları otomobil camı olarak kullanılır. Camın yüzeyi çok ince bir gümüş katmanıyla kaplanarak dışarıdan içeriyi göstermeyen camlar, cam eşyanın özel biçimde tavlanıp soğutulmasıyla kırılmaz camlar elde edilir. Camların içine çok az oranda metal oksitler katılarak renkli camlar yapılır. Aynı metal oksit farklı türde camlara farklı renkler verir. Örneğin, nikel oksit borosilikat camını sarıya ve soda-kireç camını kırmızımsı menekşeye boyar. Kobalt oksit mavi, kobalt oksit yeşil ve bakır oksit yeşilimsi mavi renk verir.