Silis, borik anhidrat, sodyum karbonat, kireçtaşı gibi maddelerden oluşan bir karışımın, yaklaşık 1 300 °C’a ısıtılmasıyla elde edilen saydam, amorf madde. Söz konusu maddelerin ısıtılarak eritilmesini, inceltme ve dinlendirme işlemleri izler.
CAM YAPIMININ TARİHÇESİ
Daha, İ.Ö. 3000 yıllarında eski Mısır’da, Fenike’de ve Çin’de süsleyici amaçlı renkli boncuklar biçiminde kullanılan camın, tam olarak nerede ortaya çıktığı bilinmemektedir. Ama cam yapımı sanatının yaklaşık olarak İ.Ö. 1500’de, eski Mısır ve Yakındoğu’da kusursuzlaştı-rıldığı kesindir. Cam üfleme tekniği İ.Ö. 50’ye doğru Fenike’de bulunmuş ve camdan yapılabilecek eşya çeşidini artırmıştır. (Bk. CAM ÜFLEME; CAM İŞÇİLİĞİ.) Ayrıca üretimlerini kolaylaştırmış ve daha saydam çamlar yapılmasını sağlamıştır. Cam üfleme sanatı Roma İmparatorluğunda hızla yayılmış ve süsleyici amaçla yapılan cam eşyalar nispeten ucuzlamıştır.
XI. yy’dan başlayarak, Batı Avrupa’da birkaç yeni
XVI. yy’da yapılmış bu gravürde, bir cam yapımevi canlandırılmıştır.
O dönemde, cam, koni biçiminde, odunla beslenen ocaklarda ısıtılan kil /çömleklerde yapılıyor, işçiler, erimiş
camı, ocağın kenarlarındaki yuvarlak deliklerden alıyorlardı. Cam daha sonra, soğutulmak için havada sallanıyor (arka planda), üflenerek biçim veriliyordu (ön planda)
Kalıp düz cam üreten ilk yapımevi XVII. yy’ın sonlarında kurulmuştur. 1820’ye doğru yapılan bu resimde Berry düşesi) cam eriyiğinin, demir kalıp masasına akıtılışını izlemektedir.
Kalıp masasında, cam soğutulurken, bir demir silindir,parçayı istenilen kalınlığa kadar sıkıştırırdı.
cam yapımı merkezi oluşmuş, Bohemya’da bitkilerden maddeleriyle çok çeşitli renklerde camlar üretilmiştir, elde edilen potasyum bakımından zengin kül, daha dü- Venedik’in cam eşya üretimindeki üstünlüğü, XVIII. şük ergime sıcaklıklı cam yapımında hammadde olarak yy’a kadar sürmüştür.
kullanılmıştır. Avrupa’da cam eşya yapımı özellikle ye- XVII. yy’ın sonlarında İngiltere’de hammaddelere ni kompozisyonların, renklerin, üretim tekniklerinin ge- kurşun eklenmesiyle, nitelikli kristaller üretilmeye baş-liştirildiği Venedik yakınlarında kusursuzlaşmış, Vene- lanmış ve Londra, önemli cam üretim merkezlerinden diklilerin camın arılığını bozan demir katışıklarını yük- biri haline gelmiştir.
seltgemek için manganez dioksit biçiminde mangan XIX. yy’da cam yapımı teknikleri hızla gelişmiş, bilim eklemeleriyle, cam saydamlaşmış ve demirin indirgen- adamlarının geliştirilmiş optik camlara gereksinmeleri-miş aşamasının neden olduğu yeşil ya da kahverengi le- nin artması, kabarcıklar, küçük oyuklar, kırılma indisi ve keler yok edilmiştir. Cama kurşun, borik asit ve daha renk gibi etmenleri büyük ölçücle denetleyebilen üre-çok soda eklenmesi, camı işlemeye elverişli sıcaklık sı- tim işlemlerinin gelişmesini desteklemiştir. Michael Fa-nırını artırmış ve daha karmaşık biçimler, daha ince ve rady, camı günümüzde de geçerli olan bir bakış açısıyla daha parlak cam eşyalar üretilmiştir. Ayrıca, özel katkı “güçlü bir kimyasal bileşikten çok, çeşitli maddelerin
Günümüzde düz, kusursuz camlar yapmak için en yaygın yöntem, kalay banyosu üstünde yüzdürme yöntemidir (Pilkington yöntemi). Cam parçaları (1), kireç (2), sodyum karbonat(3) ve silikat (4), bir öğütücüde (5) karıştırılır ve bir fırında (6) eritilir; gelen hava (mavi ok) ile sıcak fırın tuğlaları temas ettiğinde, yüksek sıcaklıklar elde edilir. Erimiş cam (7) silindirler arasından akıp, daha sonra, oksijensiz ortamda ve denetlenen bir ısıda,erimiş kalay banyosu (8) yüzeyinde yüzdürülür. Cam, banyo üstünde hareket ederken
derece derece soğur ve her vanı aynı kalınlıkta, katı, düz bir levha olarak çıkar (9); bu levha iç gerilimleri hafifletmek için bir soğutmabırini’nden va da tavlama fırınından (10) geçirilir. Tavlamadan sonra, özel uzunluklarda düz cam kesme
Resimlerde gösterilen cama biçim verme teknikleri yüzyıllardır kullanılmıştır ve birçoğu, cam eşya yapımında hâlâ kullanılmaktadır. (A) Eski Mısırlılarsam bardaklar yapmak için kum esaslı yöntemi kullanmışlardır. Bakır ya da tunç bir çubukla (2) desteklenen kum (1) cam eriyiğine batırılır (3), sonra sıcak, yumuşatılmış cam lifleriyle sarılırdı (4). (B) Açık kalıplara erimiş cam bastırmakla da çanak, kap ve tabak oluşturulur. (C) Bir şarap bardağı yapmak için, bir erimiş cam kütlesi, uzun, dar borunun (1) ucunda sallanıp, bir kalıpta üflenip biçim verilir (2): Bir sap eklenerek (i), tabanı oluşturulur (4) ve kenarları biçimlendirilir (5). (D) Bunlara göre daha modern bir kalıp sıkıştırma tekniğinde, bir erimiş metal kütlesi, metal bir kalıba (1) akıtılır ve metal bir silindir (2) camı, istenilen biçime presler. (E) Güzel desenli bir kâğıt tutucusu (1), silindir biçimli bir kalıbı, renkli camlardan çubuklarla doldurup (2), çubuklar bir erimiş metal kütlesiyle birleştirilerek (3) elde edilir. (F) Cam işleme aletleri: Üfleme borusu (1), erimiş cam kütlelerini tutmak için kullanılan demir çubuk (2), maşaO), makas (4), üstünde yumuşatılmış camın düzleştirildiği mermer levha (5).
oluşturduğu bir çözelti” diye tanımlamıştır.
1800 yıllarına kadar cam eritmek için odun ateşi üstünde çömlekler kullanılırken, o tarihten sonra, ısıtmada odun kömürünün yerini maden kömürü ve petrol almıştır. Günümüzde çömlek içinde cam eritme yalnızca laboratuvarlarda, özel bazı optik camların üretiminde kullanılmaktadır.
Pencereler için düz cam üretimi. XX. yy’a kadar pencere camı da cam eşya gibi üflenerek elde edilirken, XX. yy’ın ilk yarısında, cam eriyiğinden doğrudan cam şeridi çekmek için Fourcault ve Colburn işlemleri geliştirilmiştir. Sürekli cam eriten bir ocakla birlikte kullanıldığında bu işlemler, yüksek nitelikli çok miktarda düz cam üretmeye elverişlidir. En yüksek nitelikli düz cam, ocaktan akıtılan cam eriyiğin haddeden geçirilmesiyle elde edilir. Pürüzlü yüzeyli cam daha sonra, geniş otomatik makineler yardımıyla cilalanır.
1950 yıllarında İngiltere’de, Pilkington Cam Şirke-ti’nden Alistair Pilkington, nispeten daha ucuza, yüksek nitelikli düz cam elde etmek için yeni bir yöntem geliştirmiştir. Bu yöntemde, eritme ocağından sürekli akan cam şeridi, kalay banyosu üstünde ve dikkatle denetim altında tutulan bir ısıda yüzdürülür. Metal eriyiğinin düz yüzeyi, soğuma sırasında cama yumuşak bir yüzey kazandırır. Soğuduktan sonra cam sertleşir ve elde edilen yüzey hasar görmeden haddeden geçirilir. Bu yöntemle, kalınlıkları 3-18 mm arasında bütün düz camlar üretilebilir.
Öbür amaçlar için cam üretilmesi. Şişe, kavanoz, vb.
cam kaplar, sürekli bir makine üstündeki bir kalıp içine sıcak camın üflenmesiyle elde edilir. Elektrik ampulleri de, bir kalıba sıcak cam üflenerek yapılabilir; ama bu durumda tek bir cam parçası yerine bir cam şeridi eritme ocağından beslenir; özel bir körük,camı şeritten, bir kalıba üfler. Bu yüksek hızlı şerit makinesi, her iki saniyede birden çok ampul üretir.
Tabak, bardak,vazo gibi cam eşyalarsa, bir kalıba sıcak cam sıkıştırılarak, ucuza üretilebilir. Bu yöntemde bir parça sıcak cam metal bir kalıba yerleştirilir ve cama istenilen biçimi vermek için kalıba metal birtulumba silindiriyle basınç uygulanır. Dönel bir yatakta otomatik besleyiciler kullanılmasıyla, sıkıştırılmış cam da sürekli olarak elde edilebilir.
CAMIN ÖZELLİKLERİ
Cam teknolojisinde, cam, ergime tepkimesinin, kristalleşme olmadan (Bk. KRİSTAL), katı hale soğutulmuş inorganik ürünü olarak tanımlanmıştır. Ama, soğutma işleminden geçirilmeksizin eriyik halinden de cam elde edilebilir. Sözgelimi cam buhardan ya da su içindeki sodyum silikat gibi sıvı bir çözeltiden (su camı) çökeltme yoluyla da elde edilebilir. Ayrıca polimerler gibi organik maddeler, hattâ alkol,cam aşamasına soğutulabi-lir. Bu yüzden, camı amorf bir katı (burada katı, hafif kuvvetlerin etkisi altında kaldığında akmayan, büküle-mez bir madde anlamındadır) olarak tanımlamak daha doğru olabilir.
Cam oluşturabilmek için, bir sıvının, kristalleşmesini önlemeye yeterli bir hızla soğutulması gerekir. Dolayı
sıyla yavaş kristalleşen ağdalı sıvılar, akışkan sıvalara oranla, cam yapımına daha elverişlidir.
Silikat camlarının atom düzeyinde temel yapısal elementi, üç boyutlu silikon-oksijen bağları ağıdır.Bağlar düzenli olarak,kısa mesafeli (birkaç atom mesafesi) oluşmuştur; ama daha uzak bir mesafede,atomların sıralanışında düzenli bir yapı yoktur.Bu rastgele ağ yapısı, kristallerdeki atomların uzun-mesafeli sıralanışındaki düzenle çelişir.
Direnç. Silikat camın ağ yapısı son derece güçlü olduğu halde, camın kendisi çok kolay kırılır. Camın direnci, temperleme denilen bir işlemle artırılabilir. Bu işlem, camın yüzeyinin, içinden daha hızlı soğutulmasıyla gerçekleştirilir. Kimyasal temperleme,yüzeyinde bir basınç gerilmesi yaratarak, camı güçlendirmenin başka bir yoludur. Bu işlemde camdaki küçük sodyum, daha büyük potasyum iyonlarıyla yer değiştirir.Cama büyük bir iyonun yerleştirilmesi,cam yüzeyinde bir basınç gerilmesi oluşturur ve cama potasyum nitrat gibi,yaklaşık 400 °C’ta erimiş potasyum tuzu uygulanarak tamamlanır. Bu işlem, sıradan temperleme işleminden daha pahalıdır; ama daha kolay denetlenebilir ve daha birbi-çimli bir gerilmeye yol açar. Günümüzde özellikle gözlük camlarını güçlendirmek için kullanılmaktadır. Elektrik iletkenliği.Camın elektrik iletkenliği,camdabu-lunan alkali iyonlarının (genellikle sodyum) hareketinden kaynaklanır. Bu iyonlar, cam yapısında en zayıf bağlı olan iyonlar oldukları için, en hareketli iyonlardır. Milyonda birden az alkali iyon konsantrasyonu olan saf silisyum dioksit eriyiği bile, sodyum ve lityum iyonlarının iletimiyle elektriği iletir.Oda sıcaklığında bu iyonlar çok hareketli olmadıklarından, cam aynı zamanda da iyi bir yalıtıcıdır. Bu sıcaklıkta, cam kütlesinin elektrik iletkenliği, yüzeyin iletkenliğinden oluşur.Bu yüzey iletkenliğinin nasıl oluştuğu henüz aydınlatılmamıştır; ama sodyum gibi iyonların cam yüzeyindeki bir tabaka üstünde hareketinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Yüzeyin iletkenliği, ortamın neminden önemli ölçüde etkilenir; kuru havada düşüktür; ama nemli havada sodyum içeren camlarda yüksektir.
Camın elektriksel (ya da dielektrik) kırılması, iki etmene bağlıdır: Yüzey iletkenliği; direnç. Yüzey iletkenliği düşük olan yüksek dirençli bir camın, kırılma direnci de çok yüksektir ve çok iyi bir elektrik yalıtkanıdır. Renk. Belirli bileşikler eklenmesiyle cam renklendirile-bilir: Yeşil için kromat; mavi için bakır ve kobalt; kırmızı için bakır ve selenyum; mor için mangan. Şişelerin alışılmış yeşilimsi rengi, yükseltgenmiş demir eklenmesinin sonucudur; kahverengi cam, bir demir ve kükürt bileşimi eklenerek elde edilir. Camda bulunan çok küçük miktarda metal parçacıkları, güçlü bir biçimde renklenmesini sağlayabilir; sözgelimi, altın eklenmesi yakut renkli cam verir.
Florasan camları, son yıllarda laser ışınlarını güçlendirmede optik bileşen olarak kullanılmaktadır.
Silisyum dioksit eriyiğinin potansiyel optik saydamlığı, lif optiğinde, optik sinyaller için iletim aracı olarak kullanılmasına yol açmıştır.
Cam, teknolojide yaygın biçimde kullanılmasına karşın, günümüzde hâlâ değerli bir sanat ve dekorasyon aracıdır. Cam üflemede, renklendirmede, saydamlıkta ve işlenebilme ısısını ayarlamada gerçekleştirilen gelişmeler, süsleyici amaçlı cam eşya yapımına yeni olanaklar
cam üfleme
Bir miktar erimiş cama hava üfleyerek cama biçim verme yöntemi. İ.Ö. I. yy’a doğru Yakındoğu’da Fenike’de bulunduğu sanılan cam üfleme sürecinde, bir üfleme borusu ucunda bir miktar erimiş cam toplanıp, hava üflenerek cam küre haline getirilir; boyutu, biçimi ve ka-
