TANIM
Camsı yapı ile kristal yapı arasındaki farklılık sözü edilen tetrahedral birim kafeslerin birbiri ile bağlantısından kaynaklanmaktadır.
· Cam dokunulduğunda sert ve katı bir malzemedir.
· Kırılgan bir yapısı vardır, sert bir yüzeyle aniden karşılaştığında kırılmaya meyillidir.
· Buna rağmen kimya terminolojisinde sıvı olarak tanımlanmaktadır. Yani sıvıları taşımak için tasarlanmış vazoların çoğu aslında sıvının kendi formudur.
Ergimiş ya da sıvı halde cam yüksek bir viskoziteye sahiptir. 1000ºC‟de sıvı haldeki camın viskozitesi en koyu yağdan daha yüksektir.
· Böyle bir cam soğutulduğunda, moleküller sıvı halin moleküler yapı düzeninden, katı halin düzgün kristal yapısına geçemez.
· Çünkü yüksek viskozite ve ağır molekül hareketleri nedeniyle yeni bir moleküler yapı oluşturabilecek süreleri yoktur. Bunun sonucunda sıvı haldeki cam molekülleri, sıvı maddelerin moleküler yapı düzeni içinde sabit hale geçerler.
Cam ısıtıldığında viskozite kademeli olarak düşer, soğutulduğunda ise kademeli olarak yükselir.
· Bu durum metallerle kıyaslanacak olursa, metallerin sıvı hale dönüşümü anidir.
· Camın soğutulması ile viskozitesindeki kademeli artış cama arzu edilen ürün şeklinin verilmesine fırsat yaratarak metallere kıyasla daha geniş bir çalışma aralığı kazandırır.
CAMLAR
Camlar, yüksek sıcaklıkta yüksek sıvılar sıcaklıkta kristalleşmeden katılaşan, katı özellikleri yanında sıvı özelliklerini gösteren, esaslı ksek s cakl kta bile yksek viskoziteye sahip s lar olup, normal s cakl kta kristalle meden kat la an, kat cisimlerin mekanik zellikleri yan nda s cisimlerin zelliklerini de steren, inorganik esaslı bir silikat sistemidir.
Camın ana maddesi, saydamlık özelliğini sağlayan, amorf bünye içinde erimiş ve dağılmış durumda bulunan silisyumdioksittir (SiO2).
· Camlar;amorf içyapılı,
· oldukça stabil,
· asidik ve atmosferik etkenlere, ısı değişikliklerine dayanıklı,
· ışığı düzgün kırma özelliğine sahip,
· güneş radyasyonuna geçirimli saydam yapı malzemeleridir.
Cam malzemesinin yapı malzemesi ve diğer alanlarda kullanılabilmesi için fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinin bilinmesi gereklidir
Yoğunluk
Camların yoğunlukları bileşimlerine giren ana bileşenlerin oranına ve cinsine göre değişik değerler alır. Çeşitli cam türlerinin yoğunlukları 2.2 g/cm3 ile 3.0 g/cm3 arasında değişmektedir. Bazı özel cam türlerinde 8 g/cm3 gibi yoğunluklara ulaşmaktadır. Binalarda kullanılan normal camların yoğunlukları 2.5 g/cm3’tür.
Sertlik
Mohs sertliğine göre camın sertliği 6 ile 7 arasındadır. Bu düzeydeki sertlik cama iyi bir aşınma direnci kazandırır. Böylece parlak yüzeyli cam ürünler saydamlıklarını hemen hemen sınırsız bir ölçüde muhafaza edebilirler. Normal pencere camlarında Mohs sertlik değeri biraz daha düşük olup 5.5 civarındadır.
FİZİKSEL ÖZELLİKLER
Saydamlık geçen ışığın gelen ışığa oranı olup camlarda K= % 80 - % 98’dir. Bu nedenle cam, en saydam plastikten daha yüksek bir saydamlığa sahiptir.
Kırma indisi, doğrudan camın yoğunluğu ile ilgilidir. Normal camda 1.52 olan kırma indisi kristal camda 1.60’dır.
Yumuşama sıcaklığı 500-600C arasında bulunmaktadır
Termik genleşme katsayısı :
α = 9.1x10-6 cm/cm C
Termik iletkenlik katsayısı :
λ = 0.7-1.1 kcal/mhoC (pencere camı)
λ = 0.035 kcal/mhoC (cam yünü)
Isı geçirimlilik değeri :
K = 6 kcal/m2hoC (tek cam)
K=2,3 kcal/m2hoC 12 mm boşluklu çift cam)
Ses tutuculuk değeri :
= 30 dB (6 mm tek cam)
= 32 dB (12 mm boşluklu 6 mm çift cam)
= 45 dB (20 mm boşluklu 6 mm çift cam)
KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Cam kimyasal açıdan birçok maddeye karşı dayanıklıdır. Yalnızca hidroflorik asit ve bazı alkalik çözeltiler (eriyikler) camı etkilemektedir.
· Hidroflorik asit özellikle cam yüzeylerin işlenmesinde yüzeylerin matlaştırılması için kullanılır.
· Su ise yalnızca uzun sürelerde camı etkiler. İçine kalsiyum karbonat katılmamış camlar su karşısında kararlı değillerdir. Bu tür camlara su camı da denir.
· Normal pencere camları ve su ile teması olabilecek her türlü camın su karşısında kararlı olabilmesi için bileşimine kireç katılması zorunludur.
MEKANİK ÖZELLİKLERİ
Cam malzemelere ilişkin olarak basınç dayanımı, çekme dayanımı, elastisite modülü ve Poisson oranı gibi özellikler önemlidir.
· Cam kırılgan gevrek türde bir malzeme olup darbeye ve şekil değişimlerine dayanıklı değildir. Buna karşılık basınç dayanımı oldukça yüksektir.
· Cam gibi kırılgan maddelerin basınç ve çekme dayanımları arasında büyük fark vardır. Bu fark cam malzemede yaklaşık 20 katına ulaşır.
· Cam cisimlerin dayanıklılığı çekme dayanımı ile belirlenmektedir. Camın çekme dayanımı 20-90 MPa, basınç dayanımı ise 500-900 MPa arasında değişmektedir. Cam aşınmaya dayanıklı bir malzemedir. Camın elastisite modülü 45000-100000 MPa’dır. Poisson oranı ise 0.22’dir.
KIRILMA ENERJİSİ
Cam kırılgan gevrek türde bir malzeme olup darbeye ve şekil değişimlerine dayanıklı değildir.
Bunun nedeni camın katılaşması sırasında silikatların düzensiz bir yapıda birleşmesidir. Kristal yapıdaki gibi düzenli katılaşma olmadığı için tane sınırları mevcut değildir. Kırılma anında çatlak ilerlemesini engelleyecek veya yavaşlatacak dislokasyonlar mevcut değildir. Bu nedenle ani ve gevrek kırılma gözlenir.
CAM ÜRETİMİ
Cam üretimi dört aşamadan oluşmaktadır;
· ana hammaddelerin hazırlanması,
· eritme,
· şekillendirme,
· soğutma ve tavlama
Camın türüne ve kullanıldığı yere göre bileşimi değişmekle birlikte, cam üretiminde kullanılan ana maddeler cama kazandırdıkları özellikler bakımından;
· camlaştırıcı,
· ergitici,
· camlık özelliğini sabitleştirici ve ara (arıtıcı ve renklendirici) maddeler olmak üzere 4 grupta toplanabilir.
Tolga KARANFİL