Akışkan Madde : Cam

Cam, aşırı soğutulmuş alkali ve toprak alkali metal oksitleriyle, diğer bazı metal oksitlerin çözülmesinden oluşan bir sıvı olup ana maddesi (SiO2) silisyumdur Cam, akışkan bir maddedir Amorf yapısını koruyarak katılaşan inorganik cisimler olarak tanımlanabilir Üretim sırasında hızlı soğuma nedeniyle kristal yapı yerine amorf yapı oluşur Bu yapı cama sağlamlık ve saydamlık özelliğini kazandırır

Camın hali

Cam kolye süsü Cam işlemeciliği İtalya'nın Murano adasında yaygındır Burada camdan yüzük ve diğer takılar yapılmaktadır

Cam pratik olarak katı bir madde olarak görünse de, teknik olarak sıvı halde bir maddedir Sıvı maddelerin genel özelliklerinden olan viskozite, camda da bulunan bir özeliktir Diğer bir deyişle cam akışkan bir maddedir ancak akış süresi o kadar azdır ki bu akışı bir insan gözlemleyemez Bu yüzden bizler camı katı bir madde olarak görürüz

Camı oluşturan ana maddeler

Adi camın bileşimine giren üç grup madde vardır Bunlar cam haline gelebilen oksitler, eriticiler ve stabilizatörler 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

Camlaşma özelliği olan bu maddeler genelde ağ oluşturan bazı oksitlerdir Kuvars kumu bunların başında gelir Ağ oluşturan oksitlerin en önemlileri ise SiO2, B2O3 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 silisyumun erime derecesi 1500˚C'ye düşer Eriticiler ağ içine girerek onu değiştirdiği için eriticilere modifikatör de denmektedir Eriticilerin başlıcaları Na2O, K2O, Li2O dur

Stabilizatörler (Sabitleştiriciler)

Stabilizatörler, camın kimyasal dayanımı, kırılma indisi, dielektrik özellikleri üzerinde etki yaparlar Formülüne stabilizatör ilave edilmemiş bir cam su karşısında stabil özellik göstermez Bu camlara su camı denilir Stabilazatör olarak kullanılan maddelerin başlıcaları CaO, BaO, PbO, MgO ve ZnO durCaO kireç taşının (CaCO3), MgO ise dolamitin (MgCO3) cam formülüne katılması ile sağlanmış olur Bu iki maddenin ısıtılması ile bünyelerindeki CO2 çıkar ve geriye oksitler kalır CaCO3 = CaO+ CO2 gibi

Yardımcı Bileşenler (İkincil Bileşenler)

Bu bileşenler genelde adi camın formülüne girmezler, ancak değişik cam türlerinde değişik etkiler sağlamak üzere kullanılan oksitlerdir Örneğin,
Mangan dioksit (MnO2) camın rengini açar,
Arsenik (As2O3) renk verir, saflaştırır,
Sülfür (Na2SO4) redükleyicidir,
Potasyum nitrat (KNO3) camın saydamlığını giderir

Ana maddelerin hazırlanması ve eritme evrelerinden sonra sıra dinlendirilmiş cam hamurunun biçimlendirilmesine gelir

Cam malzeme, sekiz yöntemle biçimlendirilir:

a) Üfleme (Şişirme) Yöntemi
Camcılıkta "pipo" denilen uzun içi boş olan çubuğun ucuna alınan maden, bir miktar şişirilerek fıska denilen minik bir top şekline getirilir ve soğuktan çok fazla etkilenip çatlamayacak kadar soğutulur Daha sonra yapılacak cam ürününün ağırlık ve boyutları dikkate alınarak fıskanın ucuna tekrar maden alınır Alınan maden, kalıp kullanılacaksa kalıptan bir miktar küçük boyutta şişirilip kalıba sokulur Kalıp içerisinde üflemeye devam edildiğinde kalıbın şekil boy ve desenlerine göre cam elde edilir Kalıp kullanılmayacaksa sallama, uzatma gibi yöntemlerle cama şekil verilir Bu durumda çeşitli araç gereç kullanılarak cam soğuyup sertleşene kadar istenilen şekillere sokulabilir

b) Dökme-Silindirleme Yöntemi

c) Çekme Yöntemi

d) Yüzdürme Yöntemi
Günlük hayatın büyük bir kısmında yer eden ev camlarının üretiminde bu yöntem kullanılmaktadır Büyük boyutlarda ve her iki yüzeyi düz olan ev-ofis camları ısıcamların üretiminde kullanılan yüzdürme yöntemi, camın hammeddeleri oluşturan madenlerle, bu madenlerden daha ağır ve erime derecesi daha düşük olan bir madenle karıştırılıp aynı fırında eritilir Ağır olan maden altta kalacağından diğer karışım ısının etkisiyle, üst yüzeyde camı oluşturur Soğutulan maden fırından alındığında altta bulunan ağır maden hala sıcak olduğu için camdan kolaylıkla ayrılabilir

e) Presleme Yöntemi
Pres tezgahlarında manuel olarak madenci tarafından "fonga" denilen ucu top şeklindeki uzun bir çubuk ile bırakılan maden, otomatik ve el preslerine bağlanan küçük boyutlardaki kalıplara bırakılır Uygulanan basınçla sıkışan, iç ve dış kalıbın içerisinde soğutularak cam elde edilir büyük boyutlarda pres yönteminin kullanılmasında çeşitli sakıncalar bulunur Maksimum 2,5 kg'a kadar pres yöntemi ile üretim yapılabilir

f) Lif Haline Getirme Yöntemi
g) Köpük Haline Getirme Yöntemi
h) Savurma Yöntemi
Bu yöntemde 500-900 devir arasında moment verilmeye müsait tezgahlara bağlı kalıplar içerisine farklı tarzlarda bırakılan akıcı biçimdeki maden, dönüş esnasında santrifüj kuvvetin etkisiyle dışa doğru açılma eğilimi gösterirler Taban, bazı bardak çeşitleri, avizeler, meyvelikler ve bu tarzdaki cam çeşitleri bu yöntemle elde edilirler
ı) Diğer biçimlendirme yöntemleri

İşleme

Biçimlendirme sonrasında üretilen cam, kullanılacak niteliklere sahip olmayabilir Aşağıda belirtilen yöntemler ve uygulanan işlemlerle camı kullanılacak alana uygun hale getirilmektedir

Kesim işlemi

Üretim ardından istenilen boyutlara ulaşmayan camlar istenilen ebat veya şekil düzeltme amacıyla kesim işlemi yapılmaktadır Elmas kesimi, CNC kesimi, pürmüz ısıl kesim kesim türlerinden bazılarıdır Üfleme yöntemiyle üretilen bardakların uç kısımları düz ve keskin olduklarından dolayı pürmüz ısıl kesimle düz bir şekle getirilir ve kesici alet kullanılmadığından dudak kısımları kesici olmamaktadır

Temperleme

Isı ve darbeye dayanıklı hale gelmesi istendiğinde cam temperleme denilen bir prosesten geçirilir Temperleme prosesi cam panoların özel fırınlarda erime noktasına yakın derecelerde ısıtıldıktan sonra hızla soğutulması esasına dayanır Fırında cam 700°C’ye kadar ısıtılır ve hava üflenerek soğutulur Sıcaklığın azalması ile yüzey büzüşür ve sertleşir Ancak iç kısım sıcak kalır ve yüzeydeki büzülmeye kendini uydurur İç kısmın da soğumasıyla camın her iki yüzünde basınç, iç kısımda ise çekme gerilmeleri oluşur Ani soğutma uygulanarak temperlenme işlemlerinden geçen cam 300°C’lik bir ısıl şoka dayanıklı hale gelmekteyken temperlenmemiş camda 30-50°C’lik bir ısıl şok camın kırılmasına neden olmaktadır Temperlenmiş camlar sertleştiği için bant rodaj, delme, kesme, lamine vb uygulamalarla tekrar biçimlendirme yapılamamaktadır

Rodajlama

Kesilen camların kenar kısımlarının keskinliğini giderme işlemidir Balıksırtı rodaj, düz rodaj, üç köşe rodaj, dört köşe rodaj, bant rodaj, açılı rodaj vb

Lamine

Kırılmaz cam olarak bilinsede aslında kırılan fakat dağılmayan camdırPlaka haline getirilmiş iki plaka camın iki tarafıda yapışkanlı bir folyo ile birleştirilmesi ile oluşurBöylece camın mukavemeti arttığı gibi kırılsa dahi dağılmayıp biarada kaldığı için hırsızlık vb gibi durumlara karşı önemli tercih sebebi

Renklendirme

Şeffaf camlar camın uygulama alanına göre dekoratif bir görüntü oluşturmayacağı için kullanım alanına göre renklendirilebilirler Baskı ve püskürtmeli olarak boyanan camlar gerektiği durumlarda temperlenir yada tansiyonsal ısıl işlem uygulanarak boya ile camın iyice tutunması sağlanır tansiyonsal ısıl işlemde, giriş sıcaklığı 550°C’lik fırına gönderilir ve 1,5 saatlik silindirli bant sistemiyle, diğer taraftan 55°C olarak çıkar

Folyolama

Asit ve kumlama

Bombeli Temper

Bu işlemde temperleme anında ısıl şok uygulanan cam soğutulmadan, belirli redius (çap) oranında bükülür Temper makinesindeki soğutma bükülme anında uygulanmaktadır Bir kenarı 230mm'den küçük olan camlar silindirler arasında tutunamayacağından dolayı temperleme ve bombeleme yapılamaz



Diğer İşlemler

Cam türleri



Soda kalsik Camı


Dünyada üretilen camların %90’ı soda kalsik camıdır Kolayca eritilebilir, ucuzdur fakat ısıl şoklara mukavemet ve kimyasal kararlılık gibi haller dışında her yerde kullanılabilir Normal elektrik ampulü, fluoresan ampulleri, pencere camları vb malzemelerin üretiminde kullanılırlar Yapısında %5 oranında CaO vardır


Kurşun Camı (Kristal Cam)


Soda kalsik camında kirecin yerini PbO aldığında kurşun camı elde edilmiş olur Yapısında %80 oranında bazı hallerde daha fazla kurşun oksit bulundurur Kurşun oksit, camın erime noktasını düşürerek yumuşama noktasını CaO'li camlarınkinin de altına düşürür Ayrıca cama kolay işlenebilme, ışığı yansıtma ve yayma özelliği kazandırır Kurşun oksit miktarının %80'i geçtiği cam türü gamma ve X ışınlarından korunmak amacıyla kullanılır Oldukça pahalı bir cam olduğu için baryum oksitli camlar kullanılır


Borosilikat Camı


Borosilikat camlarının yüksek yumuşama noktası vardır Buna rağmen, ısıl şoklara karşı büyük bir mukavemet sağlayan büyük bir genleşme katsayısı, su ve asitlere karşı çok iyi mukavemet göstermesi ve üstün elektriksel özellikleri vardır Bu nedenlerden dolayı labuvatuar (teknik) cam olarak kullanılmaktadır Mutfak eşyası, büyük boyutlu astronomik aynalar yapılmaktadır


Alüminosilikat Camı


%20 den fazla alümin, az miktarda bor, bir miktar kireç ile çok az alkali içerirler Ancak alkali bulunmadığı zaman camın eritilmesi ve işlenmesi zorlaşır Yumuşama noktasının yüksek ve dilatasyon katsayısının küçük olması termometre, yanma tüpleri, alevle doğrudan temas edecek her türlü parçanın yapımında kullanılır


Silisyum Camı (%96 SiO2)


%96 oranında silisyum içeren bu cam, presleme ve üfleme yöntemleri ile şekillendirme bu camlara uygulanır Dilatasyon katsayısı küçüktür Bu cam türü, çok saydam oluşu nedeniyle UV ışınlarını çok iyi geçirirler Bu nedenle UV lambaları ile mikrop öldürücü özel lambaların yapımında kullanılır


Silisyum Camı (%99 SiO2)



Çok saf kuvars kumunun eritici madde olmadan eritilmesiyle elde edilir Bu camın üretimi ve şekillendirilmesi çok yüksek sıcaklıkta (1750˚C'de) olur Bu nedenle üretilecek malzemelerin şekil ve boyutları sınırlı olmak zorundadır Genleşme katsayısının küçük, yumuşama noktasının çok yüksek olması ve UV ışınlarını çok iyi geçirmesi gibi olumlu özellikleri vardır Dielektrik özellikleri de iyidir Ancak maliyetin yüksek oluşu nedeniyle eletroteknikteki uygulamaları sınırlıdır Isıl şoklara karşı mukavemeti en yüksek camdır