1. Temel Camlar Tarihçe Float Cam Renklendirme Özellikler...23

Transkript

1 Lotte Plaza, Moskova SunGuard HP Royal Blue 4/29 Mosproekt 2, Kolsnitsin s Arch. Bureau Tarihçe Float Cam Renklendirme Özellikler...23 Yoğunluk Esneklik Modülü Emisivite Gerilim Mukavameti Bükme Çekme Dayanımı Sıcaklık Değişim Direnci Dönüşüm Alanı Yumuşama Sıcaklığı Boyca Uzama Katsayısı Özgül Isı Kapasitesi Isı İletim Katsayısı (U Değeri) Asit Dayanımı Baz Dayanımı Su Dayanımı Taze, Agresif ve Alkali Maddeler.3 Float Cam Üzerindeki Kaplamalar Pirolitik Metodu Magnetron Prosesi...26 Magnetron Püskürtme Kaplaması 8 9

2 . Tarihçe Cam üretiminin tarihi MÖ 5000 lere kadar uzanmaktadır. Eski Mısır daki cam boncuk buluntuları ve Romalıların ilk dökme ve çekme teknikleri bu köklü geleneğe tanıklık etmektedir. Ancak üfleme çubuğundan pontile ve küre tekniğine kadar üretim teknikleri bin yıllar boyunca zana atla sınırlı kalmıştır. Sonuç olarak neredeyse sadece kilise pencerelerinde kendine yer bulacak kadar düşük miktarlarda ve küçük levhalar üretilmiştir. Kilise mimarlarının yanı sıra saray ve köşk sahiplerinin yapı unsuru olarak camı keşfetmesiyle 7. yy da ihtiyaç artmıştır. İlk olarak Fransız cam üreticileri haddeleme işlemiyle o güne kadar görülmeyen boyutlarda (,20x2 m) cam levha üretmeyi başarmışlardır..2 F loat Cam Günümüzde hem otomotiv sektöründe hem de yapı içinde ve dışında kullanılan cam temel olarak endüstriyel float tesislerinde üretilmiştir. Float tekniği 959 da uygulamaya geçmiş ve o zamana kadar geliştirilen tüm cam üretim tekniklerinde devrim yaratmıştır. Daha önceki üreticilerin hepsi, cam eriyiğini çekerek veya dökerek cam levhalar üretme yöntemini temel almışlardır ve optik kalite elde etmek için cam levhaları akabinde tekrar işlemek zorunda kalmışlardır. Cam üretiminde ciddi anlamda sanayileşme 20. yy da yaşanmış tır. İlk olarak Lubbers ve daha sonra Fourcault yönteminin ardından Libbey Owens ve Pittsburgh teknolojisiyle plaka ebatları 2x2,5 m ye ulaşabilmekte ve daha büyük miktarlarda üretilebilmektedir. Ancak tüm bu tekniklerin bir deza vantajı vardı: Elde edilen plakalardan deformasyonsuz ve optik olarak sorunsuz cam üretmek için levhaların her iki yüzeyinin de zımparalanması ve cilalanması gerekiyordu ve bu da aşırı zaman ve maliyet gerektiriyordu. Yeni buluş, cam eriyiğinin yüzdürülmesi, yani yayılması temeline dayanmaktadır. Bu teknikte cam eriyiği sıvı bir kalay havuzuna akmakta ve eşit olarak yayılmaktadır. Sıvı kalayın yüzey gerilimi sayesinde ve camın kalayın yarı ağırlığında olması nedeniyle eriyik cam kalaya karışmamakta, tam tersine kalayın yüzeyine eşit olarak uyum sağlamaktadır. Böylelikle deformasyonsuz berrak bir görüş sağlayan mutlak bir düz paralellik elde edilmektedir. Kalay havuzunda sıcaklığı yaklaşık 00 den 600 C ye düşürerek sert akışkan camdan, float işle Cama biçim verme esnasında tamamen sıvı olduğu ve buhar basıncının düşük olması nedeniyle buharlaşmadığı için kalay ideal bir biçim verme malzemesidir. Kalayın oksidasyonunu önlemek için tüm işlem hidrojen ilaveli azottan oluşan gaz korumalı atmosferde gerçekleşmektedir. Kalay havuzunda yüzdürülerek biçim verme işleminden önce erime süreci yer almaktadır. Bu işlem hammaddelerin tam dozajıyla başlamaktadır. Bu dozaj %60 kuvars kumu, %20 soda ve sülfat ile %20 kireç ve dolomitten oluşmaktadır ve her biri büyük kırıcılarda parçalanıp karıştırılarak hazır karışım haline getirilmektedir. Fırına sürekli olarak %80 karışım ve %20 geri dönüştürülmüş cam atılmaktadır ve yaklaşık.600 C de eritilmektedir. minin sonunda kalaydan çıkarılabilen sabit cam elde edilmektedir. Karışım Eritme Floatlama Soğutma Kontrol, kesme, istifleme Yakl..200 C Yakl. 600 C Yakl..600 C Yakl..00 C Yakl. 50 C F loat cam süreci (görsel tanıtım) Erime sürecine bir bakış Böylelikle EN standardına göre soda Silikat camı oluşmaktadır. Eriyik adı verilen, karışımın gazının alınma işleminden sonra sıvı cam kütlesi yaklaşık.00 C ile bantta float havuzuna akmadan önce.200 C lik çıkarma kazanında soğumaktadır. Karışımın kalay yüzeyine sürekli olarak akması taşan bir küvete su doldurmaya benzemektedir. Float havuzunun sonunda yaklaşık 3,50 m genişlikte sürekli bir cam bandı oluşmaktadır. Rulo soğutma kanalında 600 C sıcaklıktaki cam bandı, kalıcı gerilimlerin oluşmaması için tam ayarlı sistemle oda sıcaklığına kadar soğutulmaktadır. Camın ileride sorunsuz işlenmesi için bu işlem son derece önemlidir. Yaklaşık 250 metrelik soğuk güzergahın sonunda camın sıcaklığı hala 50 C dir ve lazer taramasıyla yabancı madde, habbe, çizik gibi hatalar kontrol edilmektedir. Hatalar otomatik olarak kaydedilmekte ve kusurlu bulunan cam bir sonraki kesim için ayrılmaktadır. Kesim işlemi sürekli akan cama dik olarak ve genellikle 6 m veya 20 2

3 daha küçük ebatlarda gerçekleşmektedir. Cam bandının her iki kenarı da kesilmektedir ve böylece bir sonraki işlem için Sehpalara konulabilecek veya direkt işleme alınabilecek 3,2x6 m ebatında float.2. Renklendirme Normal düz cam olan Şeffaf Float, hammaddede doğal olarak bulunan demir oksit nedeniyle hafif yeşilimsi bir renge sahiptir ve bu özellikle camın kenar bölgelerinde görülebilir. Demir oksit oranı oldukça düşük, özel olarak seçilen hammaddelerle veya eriyiği renksizleştirmek için uygulanan kimyasal işlemlerle mutlak renksiz ve ekstra beyaz cam üretilebilmektedir. GUARDIAN böyle bir beyaz camı GUARDIAN UltraClear adı altında üretmektedir. Transmisyon [%] cam plakaları elde edilmektedir. Bu arada 7 veya 9 m uzunluğunda plakalar da üretilmektedir. Ortalama bir float cam tesisi 600 m uzunluktadır ve 4 mm kalınlığında yaklaşık m 2 cam üretim kapasitesine sahiptir. Bu ürün genellikle iç dekorasyon ve özel solar üretimlerde kullanılmak tadır. GUARDIAN, bunun dışında GUARDIAN ExtraClear adında düşük demir içeren ürünlere de sahiptir. Bu cam renklendirme ve spektral özellikler bakımından beyaz UltraClear float ve normal Clear float arasında yer almaktadır. İlginç özellik kombinasyonları nedeniyle ExtraClear float ClimaGuard ısı koruma kaplamaları ve SunGuard güneş koruma kaplamalarında temel malzeme olarak kullanılmaktadır..2.2 Özellikler Günümüzde üretilen camın büyük çoğunluğu, ek işleme hazır şekilde, 3,2x6 m standart ölçülerde ve 2 ile 25 mm arası kalınlığında float camdır Yoğunluk Bir maddenin yoğunluğu kütlesinin hacmine oranıdır ve r ile formüle edilir. Float camda bu miktar r = kg/m3 tür Esneklik Modülü Yayınım (Emisivite) Emisivite (e) bir yüzeyin emdiği ısıyı ışıma olarak tekrar yansıtma kabiliyetinin ölçüsüdür. Doğru tanımlanmış bir kara cisim ışınımı oranı temel alınmaktadır. Bu camın fiziksel özellikleri şu şekildedir: Bunun dışında mm kalınlığındaki bir metrekarelik float camın kütlesi 2,5 kg dir. Esneklik modülü, lineer esneklik oranında katı bir cismin deformasyonunda gerilim ile genleşme arasındaki ilişkiyi tanımlayan ve E ile formüle edilen madde parametresidir. Maddenin deformasyona direnci ne kadar fazlaysa, E modülünün değeri de o kadar büyüktür. Float camın E değeri E = 7x0 0 Pa dır ve EN 572- ile standartlaştırılmıştır. Float camda bu normal emisivite e = 0,89 dur, yani alınan ısının %89 u tekrar ışımaktadır (bkz: Bölüm 3.3) Dalga boyu [nm] Berrak float cam ExtraClear UltraClear Renklendirme 22 23

4 Gerilim Mukavemeti Kavramdan da anlaşılacağı üzere bu oran bir maddenin basınç yüküne karşı direncini belirtmektedir. Cam basınca son derece Bükme - Çekme Dayanımı Bükme - çekme dayanımı bir parametre değil, -tüm kırılgan maddelerde olduğu gibi- çekmeye tabi olan yüzeyin durumuna göre değişen bir ölçüm değeridir. Yüzeydeki bozukluklar bu ölçüm değerini düşürmektedir. Bu nedenle eğilmede çekme dayanımı ölçüm değeri kırılma olasılığının güvenilir bir değeri üzerinden tanımlanabilmektedir Sıcaklık Değişim Direnci Float camın plaka yüzeyindeki sıcaklık farklarına karşı direnç oranı 40 K (kelvin)dir. Yani, bir cam yüzeyi dahilinde 40 K ye kadar sıcaklık farkının olumsuz etkisi yoktur. Daha yüksek farklar cam kesitinde kırılmalara yol açabilecek gerilimlere neden olmaktadır. Bu bakımdan örneğin kalorifer ile Dönüşüm Alanı Belli bir sıcaklık aralığında düz camın mekanik durumu değişmektedir. dayanıklıdır ve değeri MPa dır. Düz cam çekme yüküne kıyasla basınç yüküne 0 kat daha fazla dirençlidir. Bu tanım, Alman bina tanzim listesinde float cam için 45 MPa (EN 572-) Bükme - çekme gerilimi, %95 ihtimalli istatistiksel yöntemde maksimum %5 kırılma olasılığına tekabül etmesi gerekmektedir. EN standardı uyarınca çift halka yöntemi ölçümüne göre s = 45 MPa dir. cam arasındaki mesafe en az 30 cm olmalıdır. Bu mesafenin aşılması durumunda temperli cam kullanımı tavsiye edilmektedir (bkz. Bölüm 7.). Aynı şey camın statik yapı parçaları veya ağaç/ bitki nedeniyle yoğun, kısmi ve sürekli gölgeye maruz kalmasında da geçerlidir. Bu alan C aralığındadır ve yaklaşık 00 C daha yüksek olan ön gerilim ve biçim değişme sıcaklığıyla karıştırılmamalıdır Yumuşama Sıcaklığı Float cam için yumuşama sıcaklığı yaklaşık olarak 600 C dir Boyca Uzama Katsayısı Bu parametre sıcaklık artışında float camın minimum değişimini ortaya koymaktadır ve diğer maddelerle bağlantıda son derece önemlidir: 9 x 0-6 K - ISO 799 e göre C de Özgül Isı Kapasitesi C denklemi, kg float camı K ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini hesaplamaktadır:.2.2. Isı İletim Katsayısı (U Değeri) Bu değer EN 673 e dayanarak DIN e göre hesaplanmak Asit Dayanımı Tablo: DIN 26 ya göre sınıf Baz Dayanımı Tablo: ISO 695 e göre sınıf Su Dayanımı Tablo: ISO 79 a göre hidrolitik Taze, Agresif ve Alkali Maddeler Bu değer, m lik cam kenarının K sıcaklık artışında ne kadar genişlediğini yansıtmaktadır. C = 800 J kg - K - tadır. 4 mm kalınlığında bir float da 5,8 W/m2K dır. sınıf 3-5 Cam yüzeyinin örneğin henüz sıvanmamış taze çimentoya maruz kalması durumunda camın silisik asit yapısı zarar görmektedir. Cam yüzeyi değişime uğramaktadır ve temas noktaları pürüzlü hale gelmektedir. Bu durum sıvıyla yıkamalarda ortaya çıkmaktadır ve ancak bakım yapıldığında ortadan kalkmaktadır. Bu nedenle camın alkali maddelerle temasından kaçınmalı ve temas durumunda cam yüzeyi hemen bol suyla temizlenmelidir

5 .3 Düz Cam Üzerindeki Kaplamalar Float camlarda endüstriyel olarak büyük miktarlarda üretilen kaplamalar iki farklı teknolojiyle birbirinden ayrılmaktadır. Birincisi sert kaplama de denen pirolitik yöntemi, ikincisiyse vakum işlemi veya magnetron püskürtme olarak adlandırılan fiziksel bir işlemdir..3. Pirolitik Metodu Bu float cam kaplama türü float tesisinde online olarak gerçekleşen bir işlemdir. İşlem esnasında yüzlerce derece sıcaklıktaki cam yüzeyine metal oksit püskürtülmekte ve bu madde pişerek cam yüzeyiyle birleşmektedir. Bu kaplamalar basit yapıları nedeniyle çok sert ( sert kaplama ) ve dirençlidir, ancak özellikleri sınırlıdır. Artan gereksinimlerde, günümüzde genellikle talep edildiği gibi, hat dışı olarak vakumlu magnetron püskürtme yöntemiyle üre-.3.2 Magnetron Prosesi Her iki yöntem de kullanılan kaplama malzemesine göre hem renksiz hem de renkli görünüme imkan sağlamaktadır, fakat renkli efektler cam yüzeyinin yansımasına kıyasla cama içeriden bakıldığında çok daha düşük algılanmaktadır. Her iki teknoloji de temel cam odaklıdır ve sprey, rulo veya baskı yöntemlerindeki yüzey işlemleriyle karıştırılmamalıdır (bkz: Bölüm 8.2). Floatlama Cam substratı yakl. 800 C Kaplama Pirolitik yöntem (online) Soğutma Metal oksit Metal oksit kaplama tilen çoklu kaplama sistemleri mevcuttur. GUARDIAN bu nedenle sadece, aşağıda anlatılan kaplama teknolojisine odaklanmıştır. Magnetron yöntemi, bu teknolojinin başından bu yana ve sert kaplamadan farkını yumuşak kaplama terimi ile anlatmaya çalıştığından beri birçok isme sahip olmuştur. Birçok ultra ince tekil kaplamalardan oluşan aşırı dirençli magnetron püskürtme kaplamaları da olduğu için yumuşak kaplama terimi yanıltıcıdır. Başka hiçbir teknolojiyle bu denli olağanüstü görsel ve ısıl özelliklerle son derece homojen cam kaplaması yapılamamaktadır. Giriş Baz cam Bent kapağı Magnetron kaplama tesisinin kesiti Cam substratı Tampon Temel kaplama Koruma kaplaması Fonksiyon kaplaması Koruma kaplaması Son kat kaplama püskürtme Cam yüzeyine indirilmesi gereken madde, bir elektroda hedef olarak (metal plaka) yüksek elektrik gücüyle bırakılmaktadır. Elektrot ve hedefin elektrik izolasyonu vakum bölme duvarıyla sağlanmaktadır. Püskürtme gazı olan argon güçlü elektrik alanıyla (hızlı elektronlar) iyonlaştırılmaktadır. Püskürtme katodu Turbo moleküler pompa 00 nm Tampon Çıkış Hızlanan argon iyonları çarpma suretiyle maddeyi hedeften koparmakta ve böylece vakum nin plazmasında koyulaşan madde cam üzerine yerleşmektedir. Metal veya alaşımlar ek reaktif gazlı veya gazsız (O 2 veya N 2 ) ile püskürtülmektedir. Bu işlemde metal, metal oksit veya metal nitrit püskürtülmesi ihtimal dahilindedir Bir Magnetron Saçtırma Kaplamanın Tipik Yapısı Yüksek performanslı bir kaplamanın yapısı Temel ve son kat kaplama: Kaplamanın yansımasını, transmisyonunu ve rengini etkiler Silisyum nitrat son kat kaplama sayesinde yüksek mekanik dayanıklılık İşler Tabakası: Örneğin gümüş ve nikel krom Uzun veya kısa dalgalı kızılötesi ışının yansımasından sorumludur Isı iletimi (U değeri), toplam enerji geçirgenliği (G değeri) ve ışık geçirgenliğinde büyük etkiye sahiptir Koruma kaplaması: İşler tabakası mekanik ve kimyasal etkilere karşı korur 26 27