Oğuzboyu

Cam
Cam insanların çok eski zamanlardan beri kullandıkları, günlük yaşamda çok yararlı bir maddedir. Roma tarihçisi Plinius, camın Fenikeliler tarafından bulunmasından söz eden eski bir öykü aktarmıştır. Öyküde bir tüccar grubunun biraz güherçile yardımıyla kumlar üstünde ateş yaktıkları, bir zaman sonra kumun eriyip şurup gibi bir madde oluşturduğu bunun katılaştıktan sonra bile saydam kaldığı anlatılır. Bu öyküde bir gerçek payı olabilir. Fenike (günümüzde Lübnan) eski zamanlarda cam üretiminin en büyük merkeziydi. Sayda ve Sur kentlerinde değerli cam eşya yapılırdı. Günümüze kadar bulunmuş en eski cam eşya, İ.Ö. VII. yüzyıldan kalma bir vazodur.
Cam yapma tekniği, eski zamanlardan bu yana yavaş bir evrim geçirmiştir. Evrimin hızlı olduğu dönemlerden biri, üfleme yoluyla cama çeşitli biçimler verebilmeyi bulan Etrüskler dönemidir. Cam şişe tekniği, sanayi devrimi başlayıncaya kadar, temelde yukarda anlatılan öyküye bağlı kalmıştır. Modern yöntemler, yalnızca camın büyük boyutlarda üretimine olanak vermekle kalmamış, maliyet ve emekte de önemli bir azalma sağlamıştır.
CAMIN ÖZELLİKLERİ VE BİLEŞİMİ
Cam ve öteki cam ürünleri katı cisimlerin sertliğinin yanı sıra, sıvıların da birçok özelliklerini gösteren türdeş ürünlerdir. Bu özelliklerden biri izotropluktur; izotrop bir maddenin herhangi bir noktasında, ölçüldüğü doğrultu boyunca fiziksel ve kimyasal özellikleri aynı kalır. Billur halinde bir katı cisim, her zaman bir anizotropluk (izotropluğun karşıtı) gösterir. Bu yüzden özellikleri (sertlik, yarılma, ışık kırılması, v.b. gibi), herhangi bir noktada ölçüldüğü doğru boyunca, belirgin biçimde farklı olabilir.
Billur halindeki maddeler bazen türdeşlik ve izotropluk özelliği gösterirler. Sözgelimi küçük billurlardan oluşan çelik bir çubuk kütlesi boyunca, bir noktadan ötekine hiç değişmeksizin, gerilme direnci ve sertliği aynıdır. Bu durum çok sayıda billurun rasgele dağılmış olmasından ileri gelir.
Sıvılar bazı özel durumlar dışında, inceleniş biçimi ne olursa olsun, hep aynı özellikleri gösterirler. Cam, sıvıların türdeşlik ve yoğunluk gibi özelliklerini taşır. Bu, camın billurdan daha amorf olduğunu açıkça ortaya koyar.
Amorf maddelerin en belirgin özelliği, erime noktasının iyi belirlenmemiş olmasıdır. Amorf bir katı cisim, ısıtıldığı zaman yavaş yavaş yumuşar ve şurup gibi bir hal alır. Isıtma sürdürülürse, bu şurup yavaş yavaş daha akışkan olur ve sonunda tam bir sıvı haline gelir.
Erime noktasının iyi belirlenmemesinin nedeni, camın çoğunlukla aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak göz önüne alınmasıdır. Sıvının ağdalılığı, sıvı halinin aynı gelişigüzel durumunda moleküllerin hareketsiz kaldığı soğutma sırasında, böyle bir büyüklüğe erişir.
Kimyasal bakımdan birçok maddeden cam üretilebilir. Bununla birlikte, cam çoğunlukla silikat ve boratların karışımından oluşmuştur. Bu maddeler billursu iseler de, billurlaşma hızları son derece düşüktür. Bu billurlaşma hızı, cam karışımında aşağı yukarı sıfıra kadar iner; bundan dolayı, cam hemen tümüyle amorf bir maddedir. Bu koşullara en iyi uyan maddeler anhidritler ve çok değerli asitlerin tuzlarıdır. Bu maddelerin tümü aynı oksitin farklı oranlarda birleştirilmesiyle çok sayıda tuzdan elde edilebilir.
CAMIN SINIFLANMASI
Cam tipleri, bileşimin öğeleri bakımından oldukça çeşitlidir. Onun için, camın değişik çeşitleri farklı özelliklerdedir. Bu optik özellikler (saydamlık, renk, kırılma indisi, v.b.), mekanik ve ısıl özellikler bakımından doğrudur.
Cam, genel olarak metal silikatların karışımından oluşmuştur. Metaller, sodyum, potasyum, kalsiyum, baryum, kurşun, çinko ve bazen demir ve alüminyum içerirler. Camın özel tipleri borik ve fosforik anhidritle, silisin yer değiştirmesiyle üretilir. Cam tipleri bileşimlerine göre sınıflanabilirlerse de, çoğunlukla özelliklerine ve kullanım alanlarına göre sınıflanmaları daha elverişlidir.
Adi cam — Camın bu tipi renksizdir. Cam tabaka, ayna ve cam bardak üretiminde kullanılır. Temel olarak kalsiyum ve sodyum silikatlarla, biraz alüminyum silikattan oluşur.
Şişe camı — Adi cama benzer, ama hammaddeleri arı değildir. Arılığı bozan demir oksit, cama niteleyici bir yeşil renk verir.
Kristal — Camın bu tipi, kurşun ve potasyum silikattan oluşur. Yüksek kırılma indisi ve buna bağlı olarak eşsiz bir parlaklık, temel özelliğidir. Bir başka tip olan Bohemya kristali, başlıca kalsiyum ve potasyum silikattan oluşur.
Özel camlar — Bu camlar, aside dayanıklı kimyasal gereçler, enjeksiyon şırıngaları, yüksek sıcaklığa dayanıklı termometreler ve kırılmaz otomobil camlan gibi özel kullanımlar için üretilir.
Optik cam — Bu tip cam kurşun, borik anhidrit ve fosforik anhidrit kapsar. Optik camlarda özel kırılma indisi değerleri gereklidir. Bu camlara, öteki oksitlerin yanı sıra borik ve fosforik anhidrit katılması, küresel sapınç gibi özelliklerin uygun mercek bileşimleriyle düzeltilmesini sağlar.
Renkli camlar — Bu camlar, belli oksitlerin, tuzların yada elementlerin temel cam bileşimine katılmasıyla kolayca elde edilirler. Metne eşlik eden çizelge, bu amaçla kullanılan ve uranyum oksidi de içine alan bazı çok ender mineralleri göstermektedir. Bu maddelerin, camın maliyeti üstüne küçük bir etkisi vardır; çünkü camın renklenmesi için, bu maddelerden çok az miktarlar yeterlidir. Katılan boya maddeleri giderleri, üretilen camın nitelik ve renkliliğinin yanında önemli değildir.
HAMMADDELER VE CAM ELDE EDİLMESİ
Cam elde etmek için gerekli hammaddeler, arılık bakımından belli ölçülere uygun olmalıdır. Katışıklar çok az miktarda bile olsa istenmeyen renklere yada fiziksel özelliklere neden olabilir. En çok kullanılan hammaddeler şunlardır: Silis (çok arı silisli kum biçiminde kullanılır); kalsiyum (çok iyi anlaştırılmış kireçtaşı biçiminde kullanılır; camda magnezyum gerektiği zaman dolomi kullanılır) alkaliler (sodyum karbonat, sodyum sülfat ve kurşun oksit). Kurşun oksit, çoğunlukla kırmızı kurşun (Pb3O4) halinde eklenir. Cama duman rengi verdiği için, yalın kurşun oksit (PbO) kullanılmaz.
Borik ve fosforik anhidritler karışıma, asit olarak katılırlar.
Artık camlar da, ucuz cam üretiminde sık sık kullanılır.
Renksiz cam üretiminde, cama hafif yeşil bir renk veren çok az miktardaki demir oksitin varlığına önem verilmez; çünkü bu hafif yeşil renk, manganez (IV) oksitin katılmasıyla giderilebilir. Bu durumda demir (II) oksit, demir (III) oksit haline gelir. Demir (III) oksit, cama soluk sarı bir renk verir. Aynı zamanda serbest manganez, bir mor renk tonuna neden olur. Mor ve san renkler tamamlayıcı renkler olduklarından, her biri ötekini yok eder ve cam, hafifçe azalmış saydamlıkla, beyaz görünür. Saydamlıktaki bu azalma, başlangıçtaki karışımdaki demir miktarıyla orantılıdır.
Camın bileşimi saptandıktan sonra, hammaddeler önce tek tek, sonra hep beraber öğütülür. Bu işlem, türdeş bir karışım sağlar. Kullanılan öğütme gereçleri, çimento öğütmekte kullanılan gereçlerin aynıdır. Karışım daha sonra, eritme fırınlarına konur.
Eritme işlemi üç evrede yapılır: Sözcüğün gerçek anlamıyla eritme; rafine etme; en sonunda da dinlendirme. Birinci evrede karışım kurutulur, sonra sodyum ve kalsiyum karbonatlar ile oksitler arasında bazı tepkimeler oluşur. Daha sonra bunlar, kalsiyum ve sodyum silikatları oluşturmak için karbondioksit gazı yardımıyla silisyumla tepkimeye girerler. Bu tepkimeler 900°C’ta oluşur ve karışım pelte görünümdedir. Daha sonra kalan silisyum, oluşan silikatlarla tepkir ve karışım eriyik hale gelir. Bu sırada ısı 1200° - 1400°C arasındadır.
ikinci evrede, karışımı daha türdeş yapabilmek için ısı 1500°C’a çıkarılır. Sonra bu karışıma bazı özel maddeler katılır. Bu maddeler, sistemin yüksek sıcaklığı ile ayrışarak, büyük ölçüde buhar çıkarırlar. Bu buhar, eriyiğin tümüyle karışmasına ve yeniden erimesine neden olur. Sonra eriyik yeniden dinlendirilmeye bırakılır. Asıltı halindeki parçacıklar ve gaz kabarcıkları, yüzeye çıkarak cam cürufunu oluşturur. Cüruf, camı yanma ürünlerinden korursa da, daha sonra alınır.Camı eritmek için, potalı fırınlar yada tank fırınlar kullanılır. Günümüzde potalı fırınlar yalnızca az miktarda cam üretilen sanat atölyelerinde kullanılmaktadır: Sanayide, daha büyük miktarlarda cam üretebilen tank fırınlar kullanılır. Fırınlarda genellikle havagazı, doğal gaz, kömür ve mazot yakıt olarak kullanılır, İsviçre gibi ülkelerde ise, bu yakıtlar pahalı, elektrik ucuz olduğundan, ısıyı bir noktaya yöneltebilen elektrikli fırınlardan yararlanılır. Bazen, elektrik öteki yakıtlara yardımcı olarak kullanılır.