Çevremizde en sık rastladığımız yapı malzemesi camdır. Suyumuzu koyduğumuz sürahiler, yiyeceklerimizi sakladığımız kavanozlar, çiçeklerimizi koyduğumuz vazolar, aydınlatmada kullandığımız ampuller; bardaklar, şişeler, cam tuğlalar ve daha birçok eşyamız cam malzemelerden oluşmaktadır.
Cam, alkali ve toprak alkali metal oksitleri ile diğer bazı metaloksitlerin çözünmesinden oluşan, yüksek sıcaklıklarda bile yüksek vizkoziteye sahip aşırı soğutulmuş bir sıvıdır. Normal sıcaklıklarda kristallenmeden katılaşır ve katı cisimlerin mekanik özellikleri yanında sıvı cisimlerin özelliklerini de gösterir.
İnorganik esaslı, termoplastik bir polimer olan camın ana maddesi, saydamlık özelliğini sağlayan, amorf yapı içinde erimiş ve dağılmış durumda bulunan silisyum dioksit (SiO2) tir.
Cam kuvvetli kovalent bağlar içeren düzensiz ve büyük moleküllerdir. Silisyum dioksidin bazı metallerle ısıtılmasıyla o maddelerdeki kalsiyum, magnezyum, potasyum ve sodyum atomlarının iyonları silisyumdioksit moleküllerinin arasına girerek düzensiz bir yapı oluşturur. Bu yüzden cam bir karışımdır. Cam saydamdır. Bozunma ve çatlama olayı hariç dış etkilere dayanıklı bir malzemedir. Paslanmaz, su geçirmez ve saydam olduğundan pek çok alanda kullanılabilir.
Cam üretiminde kullanılan ham maddeler;
- Camlaştırıcılar
- Eritici maddeler
- Sabitleştirici maddeler
- Renklendirici ve arıtıcı maddeler
Sabitleştirici maddeler, cam hâlini sabitlemek ve cama bazı özellikler kazandırmak amacıyla, normal camda kireç, şekillendirilecek camlarda mekanik işlemleri kolaylaştıran magnezyum oksit, kristal camlarda camın yoğunluğunu ve ışığı kırma özelliğini artıran baryum oksit ve kurşunlu oksitler, ısıya dayanıklı camlarda ise alüminyum oksit kullanılır.
Renklendirici olarak özellikle güneş ışığının kontrolünde kullanılan camlar için metal ile ametallerin oksit ve sülfürleri kullanılır. Örneğin yeşil renkli camda krom (III) oksit, mavi renkli camda bakır (II) oksit, sarı renkte demir (II) sülfür kullanılır. Ayrıca ayna ve termoslar metal oksitlerden altın, gümüş ve bakır ile kaplanır.
Arıtıcılar, erimiş hâlde bulunan camın yapısındaki hava ve gaz kabarcıklarını gidermek için kullanılan arsenik (IV) oksit, potasyum nitrat, sodyum sülfattır. Ayrıca camın şeffaflığını gidermek için kalay (II) oksit, opal cam için florin kullanılır.
Cam üretiminde kullanılan ham maddeler, camın kullanımalanlarına göre uygun şekilde karıştırılarak cam hamuru elde edilir. En çok kullanılan adi camı (pencere camı) elde etmek için SiO2 (kum), CaCO3 (kireç taşı), Na2CO3 (soda) karışımı kullanılır:
Ham maddelerin oranına göre 1500 °C’a kadar ısıtılan karışım eridiği zaman macun kıvamında bir cam hamuruna dönüşür. Bu cam hamura istenen şekil verildikten sonra, kopmasını ya da kırılmasını önlemek için yavaş yavaş soğutulur. Bu işleme tavlama denir. Tavlama fırını özel bir tünel şeklindedir. Cam eşya butünelden geçerken sıcaklık çok yavaş bir şekilde düşürüldüğünden camın soğuması açık havada kendi kendine soğumasından çok daha uzun sürer.
Cam kimyasal açıdan bir çok maddeye karşı dayanıklıdır. Yalnızca hidroflorik asit (HF) ve bazı bazik çözeltiler camı etkiler.
Gayet açıklayıcı bilgiler için teşekkürler.