بررسی شیشه،آیینه،عدسی

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
شیشه‌گری هنر شکل دادن به شیشه است. هنرمند در این هنر، ابتدا ماده شیشه را حرارت می‌دهد تا نرم و نیمه مایع شود.سپس بوسیله دستها یا ابزار مخصوص یا دمیدن اشکال زیبایی را با آن پدید می‌آورد.

از ابزار و مواد مورد استفاده در هنر شیشه گری می‌توان به ماده اصلی ساخت شیشه، سنگ سیلیس { که به منظور صرفه جویی از مخلوط خرده شیشه نیز استفاده می‌شود } اشاره کرد همچنین برای رنگی کردن بار شیشه نیز از اکسیدهای فلزی نظیر اکسید کبالت، مس، آهن، منگنز، گوگرد و... استفاده کرد. هنر شیشه گری مانند انواع روش‌های ساخت (فوتی و قالبی) و تزئینات مکمل (نقاشی و تراش) است. نقاشی روی شیشه با ابزار لازم بر روی شی اجرا می‌شود و بسته به نوع نقش و رنگ‌های به کار رفته یک یا چند مرحله پخت در کوره با حرارت مناسب صورت می‌گیرد. رنگ‌های مورد استفاده به صورت پودر و قابل ترکیب با حلال خاص و رنگ‌های محلول از اکسید فلزات تهیه شده‌است.

تراش روی شیشه بوسیله سنگ‌های مخصوص و ابزار فرز انجام می‌شود که در مورد اول خطوط ایجاد شده عمیق تر بوده و روی ظروف کاربرد بیشتری دارد. این سنگ با قابلیتهای تراش و مات کردن در تزئین کاربرد دارد.

مواد و مصالح شیشه‌گری
۱. عناصر پایه: سیلیس یا اکسید سلیسیم ماده اصلی تمام تولیدات شیشه‌است که به صورت شن، سنگ چخماق یا سنگ چینی وجود دارد. اکسید بوریک به عنوان عنصر اصلی در ساخت شیشه استفاده می‌شود.

۲. عناصر ذوب کننده: این عناصر مانند سود به صورت کربنات سدیم، سولفات سدیم، استات سدیم نقطه ذوب سیلیس را پایین آورده، به ضمیر شیشه حالت قلیایی می‌دهند.

۳. عناصر تثبیت کننده: برای مخلوط شدن بهتر مواد اصلی و ذوب کننده و همچنین جلوگیری از حل شدن شیشه در مواد مختلف از این مواد استفاده می‌کنند. کربنات کلسیم از رایج ترین مواد تثبیت کننده‌است.

۴. عناصر سفید کننده : برای خنثی کردن یک رنگ در خمیر شیشه از رنگ دیگر استفاده می‌کنند؛ مثلاً برای خنثی کردن قرمز از سبز استفاده می‌کنند.

وسایلی که در کارگاه شیشه‌گری سنتی به‌کار می‌رود:

۱. بوری (میله دم) : لوله توخالی و فولادی به طول ۱۲۰ تا ۱۵۰ سانتی متر و قطر ۵/۱ تا ۲ سانتی متر است که برای برداشتن شیشه مذاب از داخل کوره به کار می‌رود.
۲. سنگ کار : از جنس سنگ یا فلز بری گرم کردن مواد روی میله دم استفاده می‌شود.
۳. قاشق چوبی : به صورت ملاته گیر که همیشه خیس است و نقش قالب را دارد.
۴. دستگاه آب : حوضچه فلزی مکعب مستطیل که دارای آب است.

روش‌های ساخت شیشه
روش فوتی

برداشت ماده مذاب در کوره به وسیله بوری یا میله دم که قبلاً گرم شده، ثابت کردن ماده مذاب روی نوک میله، مرمری کردن یا ورز دادن و چرخاندن آن روی میز کار و گرد کردن آن، دوباره گرم کردن خمیر شیشه روی سر میله، دمیدن در میله و ایجاد حباب کوچک در وسط خمیر سر میله، سرد کردن خمیر تا جایی که سرخی خود را از دست دهد، برداشت مجدد خمیر از کوره و ثابت کردن آن روی میله دم، قاشقی کردن خمیر سر میله یا یکنواخت کردن آن، کارهایی است که باید انجام شود تا استاد کار ساخت شیشه را آغاز نماید. از این مرحله به بعد استاد کار میله دم را گرفته، به چرخش درمی آورد تا شکل اولیه ظرف را بسازد. سپس آن را به دستِ پا قالبی ساز می‌دهد تا شیاری در محل اتصال شیشه و میله فلزی واگیره ایجاد کند. سپس از آن واگیره گیر میله واگیره را به ته ظرف می‌چسباند و استاد کار میله دم را از محل شیار ظرف جدا می‌کند. بعد از این مرحله، کار شکل دادن و ساخت و پرداخت دهانه و لگوی ظرف شروع می‌شود. در مرحله بعد دسته و تزئینات را روی آن قرار می‌دهد. در پایان ظرف را با میله واگیره به پشت بر می‌دهد تا به گرمخانه ببرد سپس کوره را خاموش می‌کنند تا اشیاء هم زمان با سرد شدن هوای داخل کوره خنک شوند.

روش فوتی قالبی

در این روش، ابتدا مقداری از مواد مذاب را با میله دم از کوره برداشته، پس از آماده کردن و یک بار دمیدن در آن مقداری مواد به آن اضافه نموده گرم می‌کنند. سپس آن را در قالب قرار داده در میله دم می‌دمند تا خمیر شیشه شکل قالب را به خود بگیرد. سپس از میله دم جدا نموده، لبه کار را صاف می‌کنند و آن را به گرمخانه می‌برند، مانند انواع بطری، آبلیمو، گلاب و غیره.

روش پرسی

ساخت در قالبهای پرس بادی نیز بیشتر برای انواع بطری به کار می‌رود، به این صورت که مقدار مناسب مواد مذاب با میله دم از کوره بر می‌دارند و آن را بسیار سریع از میله دم جدا کرده در قالب پرس قرار می‌دهند و با بستن قالب و فشار هوای وارد شده در قالب، خمیر شکل مورد نظر را می‌گیرد. سپس قالب را باز کرده، به سرعت شیء ساخته شده را خارج نموده، در گرمخانه قرار می‌دهند.

روش تولید شیشه رنگی
برای رنگی کردن شیشه، در خمیر آن از اکسیدهای فلزی به ترتیب زیر استفاده می‌کنند:

۱. اکسید آهن : رنگ سبز روشن و تیره به دست می‌آید. همچنین با افزودن اکسید کبالت به آن، آبی خیلی کمرنگ به وجود می‌آید.
۲. اکسید کرم : رنگ سبز، زرد یا آبی سبز خواهد داد.
۳.اکسید مس : معمولاً رنگ سبز یا آبی سبز خواهد داد. در بعضی حالات نیز رنگ قرمز ایجاد می‌کند.

روش آب گز کردن

شیء شیشه‌ای ساخته شده را بعد از انبری کردن، در مقابل حرارت کوره قرار می‌دهند تا کاملاً گداخته شود. سپس آن را وارد آب کرده، به سرعت خارج می‌کنند. به این ترتیب ترکهای ریزی در بدنه پدید می‌آید سپس آن را در کوره حرارت می‌دهند تا ترکها به هم جوش بخورد. بعد از آن به تمام کردن ساخت ظرف ادامه می‌دهند.

پیشینه شیشه‌گری در ایران
 شیشه‌گری در ارگ کریم‌خان.

هنر شیشه گری یکی از قدیمی ترین صنایعی است که بشر به آن اشتغال داشته‌است. کاوش‌های باستان شناسی مارلیک هنسلودشوش رواج شیشه گری در ایران باستان (عهد هخامنشی) را به اثبات می‌رساند.

قدیمی ترین نمونه‌ها از شیشه‌های دست ساز در خاورمیانه پیدا شده‌است. باستان شناسان معتقدند که سومریها در هزاره سوم قبل از میلاد با شیشه، آشنایی داشته‌اند. گیرشمن بطریهای شیشه‌ای زیادی از حفاریهای معبد چغازنبیل به دست آورده‌است. از زمان هخامنشیان، شواهد اندکی برای استفاده کلی از شیشه در دست است. آثار شیشه‌ای کهن نشان می‌دهد که تا قبل از سده اول پیش از میلاد، از شیشه فقط یه حالت توده‌ای استفاده می‌کرده‌اند. با کشف اشیای شیشه‌ای زمان پارتها و ساسانیان می‌توان گفت صنعت شیشه سازی در ایران رواج کامل داشته و از دو روش ساخت «دمیدن در قالب» و «دمیدن آزاد» استفاده می‌شده‌است. از دوره سلجوقیان تا دوره مغول ظرفهای شیشه‌ای بسیار زیبا با تزئینات مختلف به صورت مینایی، تراشیده یا با نقوش افزوده از کوره شیشه‌گران شهرهای مختلف ایران بیرون می‌آمد.

با ظهور اسلام اکثر شیشه و بلورسازان ایرانی به دمشق و حلب در سوریه کوچ کردند. در این مقطع از تاریخ شیشه گری علاوه بر تغییر کلی فرم شیشه، نقاشی و خطاطی بر روی شیشه با رنگ‌های کوره‌ای و لعاب‌های رنگی متداول شد و نوعی شیشه که اصطلاحاً مینایی نامیده می‌شود پا به عرصهٔ وجود گذاشت. دورهٔ سلجوقی (قرن ۵ و ۶هـ) نخستین دورهٔ شکوفایی شیشه گری در ایران محسوب می‌شود.

بعدها با روی کار آمدن سلسلهٔ صفوی و توجه خاص به این رشته، کارگاه‌های شیشه گری در اصفهان و شیراز ساخته شد و هنرمندان، تحت تعلیم تعدادی از بلورسازان و نیزی {ایتالیایی} قرار گرفتند.

در روزگاران باستان بین النهرین در توسعه لعاب سفالسازی سر آمد دیگر کشورها بوده است با در نظر گرفتن اینکه ترکیبات لعاب و شیشه یکی است عجیب نیست که صنعت شیشه سازی در بابل، سومر و آشور پیشرفت کرده است. باستانشناسان ثابت کرده اند که شیشه واقعی در هزاره سوم پیش از مسیح در سومر وجود داشته است. این شیشه با شیشه ای که مصریها از گداز دُر کوهی و قلیا بدست می‌آوردند فرق داشته است و شیشه ای که در بین النهرین وجود داشته پس از هزار سال به مصر وارد شده است. وجود لوحه‌های پزشکی بابلی و به ویژه لوحه‌های فنی و دارویی آشوری درباره صنعت شیشه سازی در سال 625 پیش از مسیح دلیل محکمی‌است بر اینکه صنعت شیشه سازی پیشرفته ای در همسایگی ایران وجود داشته است. از خوزستان، یعنی ناحیه عیلام، مدارکی از شیشه سازی در دست است که نشان می‌دهد این صنعت در سده سیزدهم پیش از مسیح در آنجا وجود داشته است. گیریشمن بطریهای شیشه ای زیادی را از حفاری معبد چغازنبیل بدست آورده است و همچنین تعداد زیادی لوله‌های شیشه ای که قطر خارجی آنها 25/1 سانتیمتر و قطر سوراخ داخلی آنها 6/0 سانتیمتر و درازای آنها 75 سانتیمتر بوده مکشوف شده. این شیشه‌ها از حلقه‌های شیشه‌ای مات سیاه و سفید ساخته شده و به نظر می‌رسد که در شبکه پنجره از آنها استفاده می‌شده است. با این همه از زمان هخامنشیان شواهد کمی‌ دال بر استفاده کلی از شیشه در دست است. در میان گنجینه‌های تخت جمشید فقط چند ظرف شیشه ای هست که با شیوه دمش در قالب تهیه شده و بعضی از آنها دارای آرایه‌های شفافی است که با چرخ رنگ شده است. اما یکی از سفرای در بارگاه هخامنشی در آن زمان می‌نویسد که ایرانیان شراب را در پیاله‌های شیشه ای می‌نوشیده‌اند.

در زمان سلوکیان، صنعت شیشه سازی را فینیقی‌ها در کرانه دریای مدیترانه در شهر صیدا بنیان کردند. فینیقی‌ها این صنعت را از بابلیها آموختند. این با افسانه تلموذی که می‌گوید یهودیان در زمان اسارت دوم خود شیشه سازی را آموختند تطبیق می‌کند. شیشه فینیقی‌ها و یهودیان پیش از آغاز امپراتوری روم بسیار با ارزش بود. با کشف اشیا زیاد شیشه ای در زمان پارتها و ساسانیان می‌توان چنین پنداشت که صنعت شیشه سازی در همان زمان در ایران شایع بوده است.

چنین به نظر میرسد که شیشه سازان، مانند دیگر پیشه وران سبک شیشه سازی خود را تا دوره اولیه اسلام حفظ کردند. اشیاء شیشه ای زیادی در ساوه وری پیدا شده است. ظرف‌های شیشه ای معمولی که ظاهرا با دمیدن درست می‌شده و روشن و بی نقش و نگار بوده است. شیشه‌های با ارزش تر را نخست دمیده و به شکل قالب ساده در آورده و سپس با نی‌های بلند و راست قالب می‌گرفته‌اند و اغلب در حالی که شیشه مذاب و نرم روی نی بود شیشه ساز آن را به سرعت چرخانده و بدین ترتیب خطوط مارپیچ بر روی آن درست می‌کرد. 

از همان اوایل دوره اسلامی‌ شیوه آشوری تزیین در ایران مشاهده می‌شود. این شیوه عبارت است از تزیین اشیا با نخ، حلقه، یا گلوله‌های شیشه ای به رنگهای مختلف. پس از استیلای مغول، پیشه و صنعت شیشه در ایران رو به افول گذاشت. بین سال 1664و 1681 میلادی که شاردن به ایران مسافرت کرد چندان تحت تاثیر مهارت شیشه سازان و استادان ایرانی قرار نگرفته است. وی پس از تعریف و تحسین از سایر هنرها و پیشه‌ها در مورد شیشه چنین می‌نویسد: «شیشه صنعتی است که ایرانیان از آن اطلاعی ندارند. در سراسر ایران کارگاههای شیشه سازی هست ولی بیشتر شیشه‌ها پر از لکه است و رنگشان خاکستری است. شیشه سازی شیراز از همه زیباتر است و شیشه سازی اصفهان از همه بدتر، زیرا خورده شیشه‌ها را دوباره آب می‌کنند، در صورتی که شیشه گر شیرازی شیشه نو می‌سازد.» با اینکه شاه عباس بزرگ کوشش کرد که صنعت شیشه سازی را به وسیله هنرمندان ونیزی بار دیگر احیا کند، ولی شیشه گران در سده‌های بعد فقط شیشه معمولی مورد نیاز خود را تهییه می‌کردند.

تاریخچه صنعت شیشه

شيشه بر خلاف جامدات دیگر فاقد ساختار دروني منظم و يكنواخت است . تفاوت اصلي بين حالت جامد و مايع در هر مادة مشخصی، مثلاً يخ و آب و يا آهن مذاب و آهن جامد، وجود ساختار متقارن و منظم در حالت جامد آن است كه اصطلاحاً بلور يا كريستال ناميده مي شود. با بالا رفتن درجه حرارت تا حد دماي ذوب، نظم دروني ماده به هم ريخته و جسم از نظر ساختار دروني بي شكل ونامنظم مي شود.
شيشه تنها جامد بي شكل است و از همين روست كه مي توان آن را در حقيقت جامدي مجازي دانست .اين خصوصيت غير عادي در ساختار دروني شيشه ، تعيين كنندة بسياري از ويژگيها و خواص اين ماده پرمصرف است . به علت فقدان نظم تكرار شونده در ساختمان دروني شيشه، يك صفحه شيشه اي مي تواند به عنوان يك ملكول بزرگ مورد توجه قرار گيرد و از همين روست كه نور را از خود عبور مي دهد و شفاف به نظر مي رسد. شيشه در عين حال نور را منكسر نيز مي كند. به عنوان مثال، شعاع نوري كه بر يك بلوك شيشه اي مي تابد، ضمن برخورد به آن ، بلافاصله تغيير زاويه مي دهد ولي همواره به موازات مسير اصلي از بلوك شيشه اي خارج مي شود و از همين خاصيت شيشه است كه در ساختن عدسي هاي مختلف استفاده مي شود.خاصيت تجزية نور در شيشه همواره مورد بهره برداري شيشه گران باستان بوده است، بد ون آنكه شيشه گر دقيقاً به چگونگي عمل آن آگاهي داشته باشد . اسحاق نيوتن اولين فردي بود كه تشخيص داد يك منشور شيشه اي، نور سفيد را به رنگ هاي ديگر تفكيك مي كند، دقيقاً صفتي كه در شيشه تراش خورده به صورت رنگين كمان ديده مي شود. معمولاً از شيشه به عنوان ماده اي شكننده ياد مي شود، اما قدرت آن در بعضي موارد فوق العاده و باور نكردني است . يك رشته شيشة تازه شكل گرفته مي تواند وزني بالاتر از ٧٠٠٠٠ كيلوگرم در سانتيمتر مكعب را تحمل كند . اين وزن دو برابر وزني است كه فولاد حتي در تئوري مي تواند متحمل شود . با اين همه ، وزني كه شيشة معمولي تحمل مي كند و مورد قبول است ، يك صدم وزني است كه در تئوري براي آن قائل شده اند و اين به دليل نقايص موجود در شيشة معمولي، مانند حباب هاي هوا و ناخالصي هاي ديگر است كه باعث مي شود شيشه تحت فشار زياد ترك بر دارد. چون شيشه داراي ساختمان مايع و يك ملكولي است، اگر تركي در سطح آن ظاهر شود بدون برخورد به هرگونه مانع تا آخر پيش مي رود. شيشه در مقابل انبساط ضعيف و بالعكس درمقابل انقباض قوي است . به همين دليل تغييرات ناگهاني حرارت مي تواند موجب بروز تغييرات خطرناكي شود،چرا كه سطح خارجي شيشه زودتر از داخل آن سرد يا گرم مي شود. سرماي ناگهاني كه سطح شيشه را متراكم مي كند، كم خطرتر از گرماي ناگهاني است كه سطح آن را منبسط ميكند.

پيدايش صنعت شيشه گري

اينكه شيشه در چه زمان كشف شد و مورد استفاده انسان قرار گرفت ، سئوالي است كه از قرنها پيش ذهن جستجوگر دانشمندان را به خود مشغول كرده و هنوز پاسخ دقيقي به آن داده نشده است . تاكنون نظريه ها ي گوناگون و حتي افسانه هاي عجيب و غريبي در مورد پيدايش و تاريخچه شيشه بيان شده، اما واقعيت مسئله همچنان در پردة ابهام باقي مانده است. مثلا پليني در قرن اول ميلادي تئوري خود را چنين مطرح مي كند: شيشه تصادفاً توسط يك عده بازرگان فينيقي كه شبي را در كنار رود بلاس اطراق كرده بودند ، كشف شد و آن بدين طريق بوده است كه ايشان جهت تهية غذاي خويش چند قطعه سنگ سودا را بر ساحل شني قرار داده و با بر افروختن آتش در ميان آن، ظرف غذاي خود را بر بالاي سنگ مستقر مي سازند و در صبح روز بعد متوجه مي شوند كه آتش افروخته شده به وسيله ايشان باعث ذوب و اختلاط سودا و شن گشته و موجب پيدايش شيشه شده است. مطمئناً شيشه گران سوري از شن سواحل بلاس جهت ساختن شيشه استفاده مي كرده اند، لكن داستان پليني نمي تواند صحيح باشد، چرا كه حرارت توليد شده از يك اجاق كوچك قادر به ذوب كردن شن و سودا نيست و آزمايشات نشان داده است كه اولين فرآورده هاي شيشه اي مكشوفه از حفريات باستانشناسي با حرارتي بالغ بر ١٠٦٠ درجه سانتيگراد ساخته شده اند. علاوه بر اين يكي از دلايل ديگري كه خود به خود و به تنهايي كافي است تا نظرية وي رد و علمي نبودن آن ثابت شود ، كشف شواهد عيني وجود شيشه و حتي استفاده و كاربرد آن در ٢٠٠٠ سال پيش از زمان پليني است .