Cam

Tarihçesi

Cam ile ilgili bütün yayınlarda, camın bir rastlantı sonucu bulunduğu söylenir. Camın gelişimine bakıldığında, camın ilk olarak uygun kumun bol olduğu ve seramik yapımının geliştiği bölgelerde üretildiği kabul edilmelidir. Geçmişte yaygın bir seramik teknolojisi geliştirmiş uygarlıkların çok sayıda olduğu biliniyor.

Böyle bir yaklaşımla Mezopotamya’ dan Mısır’ a, Doğu Akdeniz’ den, Anadolu’ ya kadar pek çok yerde, ilk camcılık örnekleriyle karşılaşmak mümkündür. Ancak günümüzde ulaşabilen sağlam kanıtlara dayanarak daha çok Mısır ve Mezopotamya’ da kurumlaşmış bir camcılıktan söz edilebilmektedir. İlk örnekler M.Ö. 3000′ ler den kalmadır. Bunlar, yalnızca cam olarak yapılmış örnekler olması bakımından çok ilginçtir. Cam, keşfedildiğinden günümüze kadar çok çeşitli kullanım alanları bulmuş stratejik önemi olan bir maddedir. Bulunuşundan günümüze kadar bir taraftan çeşitleri artan, diğer taraftan da kullanım alanı artan cam, vazgeçilmez bir tüketim maddesidir.

Cam Nedir?

Cam, aşırı soğutulmuş alkali toprak ve alkali metal oksitleriyle, diğer bazı metal oksitlerin çözülmesinden oluşan bir sıvı olup, ana maddesi (SiO₂) silistir. Camlar genel anlamda erimiş haldeki amorf yapısını koruyarak katılaşan inorganik cisimler olarak tanımlanabilir. Üretim sırasında camın nispeten hızlı soğutulması sonucu kristalli bir yapı yerine amorf bir cama sağlamlık ve saydamlık özelliği kazandırır.

Cam iki kademede üretilir:

Ergimiş camın elde edilmesi
Cama biçim verilmesi, parlatılması, kesilmesi

Camı Oluşturan Ana Maddeler

Adi camın bileşimine giren üç grup madde vardır. Bunlar cam haline gelebilen oksitler, eriticiler ve stabilizatör denilen maddelerdir. Camın bileşimine giren bu maddeler kum-soda-kireç olarak da adlandırılabilirler. Adi camın bileşimine giren maddelerin dışında cama önemli özellikler kazandıran ve üretimde bazı yararlar sağlayan yardımcı bileşenler vardır.

Camlaştıcılar: Camlaşma özelliği olan bu maddeler genelde ağ oluşturan bazı oksitlerdir. Kuvars kumu bunların başında gelir. Ağ oluşturan oksitlerin en önemlileri ise SiO2 ve P2O5’(fosfor) dir.
Eriticiler: Ağ oluşturan ve cam haline gelebilen oksitlerin erimelerini kolaylaştırmak amacıyla cam bileşimine katılan maddelere eriticiler denir. Bu maddeler Camlaşıcıların erime sıcaklığını düşürerek onların erimelerini kolaylaştırır. Özellikle 1713 ˚C deki silisin erime derecesi 1500 ˚C ye düşer. Eriticiler ağ içine girerek onu değiştirdiği için eriticilere “Modifikatör” de denmektedir.
Sabitleştirici maddeler: Ancak yukarıdaki yöntemlerle elde edilen cam eridiğinden, bileşimine camı sabitleştirici CaCO₃ (Kalsiyum Karbonat) gibi maddeler kullanmak gerekir.
Diğer maddeler: Gerekirse, cam bileşimine cama renk verecek, camın rengini açacak (MnO₂), hava kabarcıkları yok edecek (As₂O₄, KNO₃) , camın saydamlığını giderecek (CaF₂), ısıl genleşme katsayısını azaltacak maddeler de katılabilir.

Cama Renk veren Maddeler

Yapım işlemi sırasında, cam hamuruna katılan bazı maddeler oranlarına bağlı olarak faklı tonlarda renk verirler.Bu renklendirme aşamasında kullanılan maddeler şunlardı

Altın =¬> Pembe, Kırmızı
Magnezyum => Mor –Eflatun
Çinko => Beyaz Opal
Demir =>Yeşil, Mavi, Sarı
Kobalt => Koyu-Açık mavi
Gümüş => Sarı
Bakır =>Yeşil, Mavi,

Bu maddelerin kullanılmasında ekonomik etkenler ön plandadır. Bu bağlamda pahalı madenler ( altın- gümüş gibi) daha çok özel kullanıma yönelik objelerde, ucuz madenler ise günlük kullanıma yönelik eşyalarda renklendirici olarak olarak tercih edilmiştir.

Cam nasıl üretilir? Hangi aşamalardan geçer?

Cam yapımının ilk basamağı doğru maddelerin uygun oranda bir araya getirilmesidir. Günlük hayatımızda karşımıza çıkan ve camın hammaddesini oluşturan maddeler, kum, soda ve kireçtir. Kum, cam yapımında ana malzemedir. Soda, düşük sıcaklıkta akıcı hale gelmesini sağlar. Kireçse, kimyasal etkilere dayanıklılığını artırır. Bir araya getirilen bu maddeler 15000C’deki fırınlarda eritme işlemine tabi tutulur.

Uygulama Alanları

Evlerde; iç kapılar, mutfak-banyo dolap kapakları, duş kabini, balkon. Ofislerde; dolap kapakları, ara bölme, raf camı. Mağaza, otel, restoranlarda; tezgâh-raf, ara bölme camı. Sosyal- endüstriyel yapılarda; balkon, merdiven korkulukları.

Cam Çeşitleri

Uygulama yerlerine göre cam çeşitleri şunlardır:
a) Renkli camlar
b) Buzlu camlar
c) Pencere camı
d) Emniyet camları
e) Fiber glas (cam elyafı)
f) Telli cam
g) Optik cam
h) Silis camlar

Renkli Cam:

Pencere camının bileşimine bazı metal oksitler katılarak veya cam yüzeyine uygulanacak bazı işlemlerle renklendirilmiş camlardır.

Pencere (soda) camı:

Pencerelerde kullanılan saydam camdır. Tipik bir pencere camı bileşimi 75 SiO₂, 15 Na₂CO₃, 10 CaCO₃ olarak verilebilir. Bileşiminden dolayı bu cama soda camı veya kireç camı denir. Pencere camı gerek bileşimi gerekse kullanım alanı bakımından en yaygın camdır.

Buzlu (Emprime) cam:

Üzerine kabartma desenler basılı camdır. Görüntünün engellenmesi, ancak ışığın geçmesi istenen yerlerde kullanılır. Renkli ve çift tarafı desenli türleri de vardır.

Telli Cam:

İçine tel döşenmiş camlardır. Darbe ve yangına karşı dayanıklılık istenen, güvenlikle ışık geçirgenliğinin birlikte arandığı kapı, pencere ve bölmelerde kullanılır.

Fiberglas (Cam Elyaf) :

Bu camlar yalıtım malzemesi, band ve hava filtreleri yapımında kullanılır.

Optik Cam:

Optik bakımından mükemmel özellik gösteren camdır. Camın karşılıklı yüzeyleri tam paraleldir ve yüzeyde dalgalanma bulunmaz. Bu tür cam, mağaza vitrinlerinde, aynalarda ve görüntünün çarpılmaması istenen yerlerde kullanılır.

Su Camı:

Yangından korunmak için kullanılır.

Plastik Camlar (Organik Suni Camlar ):

Nakil vasıtaları ve su altı araçlarının camlarında kullanılır. Camın tüm özelliklerini taşıyan plastik maddelerdir. Normal camdan hafif ve tamamen renksiz, saydam ve kırılmazdır. Güneş ve yağmurda bozulmazlar. Deniz suyu ve inorganik maddelerden etkilenmezler.

Silis Camı:

Sıcaklığa karşı eşya yapımında kullanılırlar. İşlenmesi zor, erime noktası yüksektir. Termik genleşme katsayısı düşük olduğundan ısı şokuna dayanıklıdır.

Kurşunlu Cam:

Kristal cam eşya, optik cam, elektrik ampullerinin yapımında ve neon reklam ışıklandırmalarının üretiminde kullanılır. Radyasyona karşı koruyucudur.

Boron Silikat Camı:

Kimyasal etkilere ve yüksek sıcaklığa dayanıklı laboratuvar aletleri ve cam eşya üretiminde kullanılır.

Emniyet Camları (Dağılmaz Cam):

Emniyet amaçlı olarak kullanılan bu camlar, iki cam levha arasına pratikleştirilmiş özel bir reçine kullanılmak suretiyle imal edilirler. Reçine tabakası camları bir arada tutarak kırılıp parçalanmasını önler.

Sertleştirilmiş Cam:

Isıl işlem neticesinden çok yüksek mukavemet kazandıran camlardır. Camdan yapılan kapılarda, havuzlarda, mobilya üretiminde vb. yerlerde kullanılır.

Cam Lifinin Tanımı, Üretimi ve Türleri

Cam lifinin üretiminde ergimiş cam, platin ve platin alaşımından yapılmış bir potanın dibindeki deliklerden basınçla ve belirli bir debiyle itilirken, deliklerden çıkan cam 40m/sn hızla çekilir. Cam, çekme işlemi nedeniyle uzarken çapı da küçülerek lif mertebesine iner.

Cam lifi kullanım amacına uygun ticari ürünler halinde satılır. Bunlar cam yünü, cam tülü, sürekli cam lifi demeti, doğranmış cam lifi demeti, sürekli cam fitil, cam keçe, cam kumaş ve dokumalardır.

Cam tülü

Cam liflerinin yaklaşık 0,5 mm kalınlığında bir tabaka meydana getirecek şekilde bir yüzey üzerinde toplanmasıyla oluşur. Lifler birbirlerine püskürtülen bir ön bağlayıcıyla tutturulmuştur. Cam tülü daha çok bitümlü su geçirmez örtü üretiminde kullanılmaktadır. Bu örtülerde bitüm su geçirmezliği sağlarken, cam tülü bitümü taşıyıcı görevi üstlenir. Sudan etkilenmediğinden çürümez. Su tutmadığı için kabarma ve dalgalanma yapmaz. Cam tülünün m² ağırlığı 40–50 kg dolayındadır.

Sürekli Cam fitil

12 veya katları sayısında cam lifi demetinin bir araya gelmesiyle oluşur.

Doğranmış Cam Lifi Demeti

Cam lifi demetinin belirli boylarda (5–6 cm) doğranmış halidir.

Cam Keçe

Cam lifi demetinin belirli boylarda doğranıp düzgün bir yüzey üzerine püskürtülmesiyle elde edilir. Cam keçe, sürekli ve doğranmış cam lifi demeti sentetik reçinelerle birlikte takviyeli plastik üretiminde kullanılır. Bu ürünler arasında su depoları ve oluklu plastik çatı kaplamaları sayılabilir. Cam keçenin m² ağırlığı 300–600 kg arasındadır.

Cam Kumaş ve Dokumalar

Cam dokuma ipliğinden, sürekli cam lifi demetinden veya fitilinden yapılan kumaş ve dokumalardır. Özellikle cam fitilinden yapılan dokumalar, fitilin kalın olması nedeniyle sepet örgüsü görünümündedir. Cam dokumanın ince türleri, bitümlü örtülerde de kullanım alanı bulabilmektedir.

Cam lifi çok sağlam bir malzemedir. Cam lifi kolayca çizilip bozulabildiğinden bir koruyucu matris içine alınarak kullanılır. Bu koruyucu genellikle polyester, epoksi, naylon reçinelerdir. Böylece elde edilen ürün aynı ağırlıktaki çelikten 8–10 kat daha kuvvetli olabilir.

Cam yünü yapılarda ısı ve ses izolasyonu için kullanılır. Kullanış amacına uygun olarak rulo, plaka veya dökme olarak satın alınabilir.

Cam lifi

Cam soğuyunca saydamlaşır.
Korozyondan etkilenmez.
Basınç dayanımı yüksektir (400–12000 kgf/cm²).
Çekme dayanımı (kusursuz lif olduğu takdirde) 200–900 kgf/ cm².
Elastisite modülü 6000–10000 kgf cm^2’
Aşınma dayanımı sertliği oldukça yüksektir
Birim hacim ağırlığı 2,5–2,7 gr/dm³’dür.
Asitlere dayanıklıdır. (hidroflorik asit hariç)
Kırılgan (gevrek) bir yapıya sahiptir.
Hava ve suyu geçirmez.
Atmosfer etkilerinde değişiklik göstermez.
Isıyı çok iyi geçirirler.

Camın Teknik Özellikleri

Cam soğuyunca saydamlaşır.
Korozyondan etkilenmez.
Basınç dayanımı yüksektir (400–12000 kgf/cm²).
Çekme dayanımı (kusursuz lif olduğu takdirde) 200–900 kgf/ cm².
Elastisite modülü 6000–10000 kgf cm^2’
Aşınma dayanımı sertliği oldukça yüksektir
Birim hacim ağırlığı 2,5–2,7 gr/dm³’dür.
Asitlere dayanıklıdır. (hidroflorik asit hariç)
Kırılgan (gevrek) bir yapıya sahiptir.
Hava ve suyu geçirmez.
Atmosfer etkilerinde değişiklik göstermez.
Isıyı çok iyi geçirirler.

Camın Kimyasal Özellikleri

Bir malzemenin temasta bulunduğu gaz, sıvı veya katı haldeki maddelerin etkilerine karşı gösterdiği direnç, kimyasal dayanıklılık olarak tanımlanır. Genellikle camdaki alkali oranın yüksekliği camın kimyasal dayanıklılığını zayıflatırken, boroksit, alüminyum oksit, çinko oksit ve zirkonyum oksit ise camın kimyasal dayanıklılığının artmasını sağlamaktadır.

Camın Fiziksel Özellikleri

Camın şekillendirilmesindeki en önemli etkenlerden birisi viskozitedir. Viskozite camın kimyasal özelliğine bağlı olduğu kadar camın üretim sıcaklığına da bağlı olarak değişim gösteren bir özelliktir.
Camın şekillendirilmesi, birbirini takip eden bir işlemler zinciridir. Her işlemin başında ve sonunda camın istenilen viskozitede olması ve işlemlerin sonunda da verilmiş olan şekli muhafaza edebilecek yüksek bir viskozitede olması önemlidir.
Camın şekillendirilmesinde diğer bir önemli etken de yüzey gerilimidir. Bu özellik, camın çok ince gözeneklere girmesini ve bunları doldurmasını etkilemektedir.
Sıcaklık etkisi ile; mekanik mukavemet, camın boyutları ve ısının camda yayılması, bütün olarak camın sıcaklığa mukavemetini etkilemektedir. Sıcaklığa mukavemet bir camın normal yapım işlemlerinden sapmaları gösteren bir deneme yolu olduğu için, çok kullanılan bir süreç kontrol yöntemidir.
Camlar, genellikle 100-350 0C sıcaklık aralıklarında, soğuk suda su verildiklerinde, sıcaklık şoklarına dayanabilmektedirler.
Camın özgül ağırlığı, kimyasal bileşimine bağlı olarak 2,2-7,2 g/cm3 arasında değişmekle birlikte genel kullanımda olan pencere ve şişe camlarının yoğunluk değerleri 2,3-2,6 g/cm3 arasındadır.

Camın Mekanik Özellikleri

Camın ölçülebilen mukavemeti, 2,7.105 kg/cm2 olarak tahmin edilebilen özgün mukavemetinin 100 ile 1000 kat altındadır. Cam bileşiminin kırılma mukavemeti üzerinde çok az etkisi olduğu kabul edilmektedir. Cam; yüzeyindeki kalıcı hata farklılıklarından başlayan çatlaklar sonucu kırıldığından, camın yüzey alanında ölçülen mukavemete etkisi vardır. Bu durumda, camlarda uzun bir süre için kullanılması gereken çekme mukavemetinin 130 kg/cm2 kabul edilmesi ve tasarım içinde genelde 65 kg/cm2 kullanılması uygundur

Cam

Cam