זכוכית 101: קצת רקע

כולנו מכירים את הזכוכית מחיי היומיום שלנו, אך רוב האנשים שאינם זגגים, אמני זכוכית או מדענים, לא יודעים בעצם הרבה מדי על זכוכית.

זגגים וייצור זכוכית לאורך ההיסטוריה

המילה "זכוכית" (Glass) מוזכרת לראשונה במקרא (איוב פרק כ"ח, פסוק י"ז) והיא נגזרת מהשורש "זך", בגלל היותה זכה (נקייה / שקופה).

בתוספתא למסכת שבת היא נקראת "סכוכית" , כיוון שסוכין בה – כלומר, ניתן לראות דרכה.

מבחינה כימית, "זכוכית" הוא שם כללי למשפחה של חומרים קשיחים, שבירים, ובעלי מידה כזו או אחרת של שקיפות, שאינם מוליכים היטב חום וחשמל.

חומרים אלו נוצרים כתוצאה מהתכה וקירור מהיר, שלא מאפשר התגבשות.

ניתן לתאר את הזכוכית כנוזל קרוש, שתכונותיו הפיזיות מזכירות מוצק אך המולקולות שלו עדיין קשורות זו לזו באופן שמזכיר נוזל.

תכונה אופיינית בולטת של המצב הזה, הוא הזיגוג – הציפוי החלק והמבריק, שגם העניק למקצוע הזגגות את שמו.

הצורה הנפוצה והמוכרת של זכוכית היא ה"סיליקה", צורן דו-חמצני (SiO2) שנוצר כתוצאה מהתכה וקירור של חול ים.

האדם החל ליצר זכוכית בשיטה זו באזור הסהר הפורה כבר באלף השלישי לפני הספירה, והסברה המקובלת היא שמדובר בהמצאה מצרית שהופצה ברחבי אגן הים-התיכון על-ידי הפיניקים.

בתקופות קדומות נהגו להבעיר מדורות או אש בתנורים במשך ימים ושבועות כדי להגיע לטמפרטורה הגבוהה הדרושה לייצור זכוכית.

שתי השיטות ששימשו לייצור כלים כבר אז, נפוצות בצורותיהן השונות עד היום: יציקת זכוכית וניפוח זכוכית.

התפתחות דרמטית בטכניקה ובהיקף של ייצור ושימוש בזכוכית, הפכה הזכוכית בהדרגה לאחד החומרים הנפוצים בשימוש האדם – בבנייה, כלי אוכל וכלי בית, במכשור אופטי ועוד ועוד.

מקצוע הזגגות – חיתוך זכוכית, התקנת חלונות וכו` – ועימו זגגים ראשונים, הופיעו יחד עם חלונות הזכוכית היצוקים בתחילת העת החדשה.

ייצור זכוכית בימינו

רוב הזכוכית שבשימוש בימינו אינה סיליקה טהורה, שהפקתה יקרה מאד בגלל טמפרטורת ההתכה הגבוהה (כ-2000 מעלות צלזיוס בקירוב).

בייצור המוני מוסיפים לזכוכית סידן פחמתי (CaCO3), נתרן פחמתי (Na2CO3) וחומרים נוספים בשיעור כולל של כ-25 אחוז.

זאת כדי להוריד את טמפרטורת ההתכה (לכ-1000 מעלות) ולהעניק לה תכונות מיוחדות – ברק מחוזק, קשיחות משופרת, שקיפות טובה וכו`.

זכוכית כזו מכונה בעגה המקצועית זכוכית רכה (Soft Glass) או Soda-Lime glass, כאשר Soda מסמן את הנתרן הפחמתי.

הדבר מוריד את טמפרטורת ההתכה ו-Lime את הסידן הפחמתי (גיר) שמשפר את היציבות הכימית של הזכוכית.

זה בניגוד לזכוכית קשה (Hard Glass) או "זכוכית בורו", שעשויה מסיליקה בתוספת של בורון.

טמפרטורת ההתכה שלה גבוהה משמעותית והיא עמידה לשינויי טמפרטורה, ולכן נפוצה בשימוש בכלי מטבח (כגון " פיירקס").

התכת הזכוכית והעיבוד שלה, מתבצעים כיום בתנורים חשמליים רבי עוצמה, בעזרת מבערים או באמצעות חומרים קשים במיוחד כמו יהלום קורונדום (ספיר) או קרבונורדום.

סוגי זכוכית עיקריים שבשימוש:

קריסטל היא זכוכית שהוסיפו לה עופרת חד-חמצנית (PbO) בשיעור של 5-35 אחוז והיא נוטה להיות עמידה ובוהקת יותר.

הקריסטל משמש בין השאר בייצור של כלים יוקרתיים, עדשות אופטיות ועוד.

זכוכית צבעונית מתקבלת מהוספה של תחמוצות מתכת ותוספים שונים. ישנה גם זכוכית דיקרואיק (Dichroic Glass) שחלקה החיצוני מכיל תחמוצות מתכתיות והיא מחליפה צבעים באור.

זכוכית מבודדת (double glazing) הכוונה היא זכוכית רגילה המשולבת בחלון בשתי שכבות שביניהן אוויר או גז, לשיפור הבידוד האקוסטי ו/או התרמי.

בעבר היו זגגים מרכיבים זגוגיות כאלו בעצמם. כיום ניתן לקבל אותן בגודל מוגדר בהזמנה מיוחדת, ישירות מהיצרן.

זכוכית משוריינת ראויה בעצם לשם זגוגית משוריינת – זו זגוגית חלון שמורכבת ממספר שכבות של זכוכית וחומרים פולימריים, והיא בעלת עמידות גבוהה למכות ואפילו לפגיעת כדורים.

זכוכית מחוסמת היא זכוכית שבתהליך ייצור שלה חוממה לטמפרטורה של 700 מעלות וותר, ואז קוררה במהירות. התהליך הזה הופך אותה חזקה פי חמישה לערך מזכוכית רגילה.

סוגים נוספים: ישנן היום זכוכית מגנטית, זכוכית מוליכת חשמל, זכוכית שחורה וסוגים נוספים של זכוכית לשימושים תעשייתיים, מדעיים או אמנותיים.