Yapı malzemeleri: Cam

1. CAM
CANSU ÖZDEMİR
SAFA NUR SANCAK
EZGİ ÖZKOÇ

2.  Çoğunlukla saydam veya yarı saydam olan genellikle
sert, kırılgan ve sıvıların muhafazasına imkan veren
amorf katılara cam denir.
CAM NEDİR?

3. Antik çağlardan beri gerek inşaat, gerekse süs eşyası
olarak camdan yararlanılmaktadır. Günümüzde halen en
basit araç gereçlerden iletişime ve uzay teknolojilerine
kadar çok yaygın bir kullanım alanı vardır.

4. Cam ani soğutulmuş alkali ve toprak alkali metal oksitleriyle,
diğer bazı metal oksitlerin çözülmesinden oluşan akışkan bir
malzeme olup ana maddesi (SiO2) silisyumdur. Cam amorf
yapısını koruyarak katılaşır. Üretim sırasında hızlı soğuma
nedeniyle kristal yapı yerine amorf yapı oluşur. Bu yapı cama
sağlamlık ve saydamlık özelliğini kazandırır. Katılarda görülen
kristallenme özelliklerini göstermediği için bazen sıvı olarak
adlandırılır. Bu adlandırma esasen amorf(kristalize olmayan,
düzensiz) yapısından dolayıdır. Diğer bir deyişle cam akışkan bir
maddedir ancak akış süresi o kadar uzundur ki bu akışı bir insan
gözlemleyemez, yaşam süresi yetmez. Bu yüzden bizler camı
sıvı bir madde olarak nitelendirebiliriz. Bundan başka camlar,
katılar kadar belirgin erime sıcaklığı olmayan, sıvı davranışı
gösteren katı bir faz olarak da nitelendirilebilir

5. Adi camın bileşimine giren üç grup madde vardır.
Bunlar cam haline gelebilen oksitler, eriticiler ve
stabilizatörler denilen maddelerdir. Camın bileşimine
giren bu maddeler kum-soda-kireç olarak da
adlandırılabilirler. Adi camın bileşimine giren maddelerin
dışında cama önemli özellikler kazandıran ve üretimde
bazı yararlar sağlayan yardımcı bileşenler vardır

6. Camın tarihi antik çağlara uzanır. İlk olarak ne zaman
üretildiği net olarak bilinmese de mevcut en eski cam
eşyalar yaklaşık olarak MÖ 2500 yılına ait Antik Mısır
boncuklarıdır. Daha geç dönem Mısır bulgularında ise
tüye benzer renkli zikzak paternleri olan cam kaplara
rastlanır. Modern anlamda camdan mozaik yapımına ise
Ptolemaic dönemde İskenderiye'de ve Antik Roma
medeniyetlerinde rastlanır.

7. CAMIN ÖZELLIKLERI

8. Camın erime noktası yoktur.
Isıtıldığında yumuşar ve arzu edilen şekil
verilebilir. Sıcak şekillendirme 800-1300°C
arasında yapılabilir. Cam yaklaşık olarak
500°C’nin üzerinde yumuşamaya başlar.
Silis camların genişleme katsayısı çok
düşük olduğu için, ani sıcaklık değişmelerine
dayanıklıdır. Fakat diğer camlar genişleme
katsayısı büyük olduğu için, ani sıcaklık
değişmelerine dayanıklı değildir. Herhangi
bir cam istenildiği gibi ısıtılamaz. Eğer bir
cam bir metal ile birleştirilip kaynak
yapılacaksa, metal ile camın genişleme
katsayısı aynı olmalıdır.

9. Camların kopma yükü 4-10 kg/cm2, baskıya karşı direnci 60-
120 kg/mm2 dir. Camlarda elektrik iletkenliği ise çok
düşüktür.
Elektrik iletkenliği sıcaklıkla artar.
Adi camlar mor ötesi ışınları geçirmezler. Mangan içeren
renkli camlar yalnız kızıl ötesi ışınları geçirir.

10. Camların, bulundukları ortama karşı dayanmaları silis ve
alüminyum oranıyla artar. Fakat alkali oranıyla düşer.
Camlar sudan pek etkilenmezler, fakat basınç altındaki su
buharı hızla aşındırabilir. Florür asidi (HF) hâricinde hiçbir
asitten etkilenmez.
Cam, geniş kullanım alanı ile stratejik açıdan önemli bir
maddedir.
Keşfedilişinden günümüze kadar, bir taraftan çeşitleri
artarken, diğer taraftan da kullanıldığı yerler her geçen gün
daha da genişlemiş, zamanla vazgeçilmez bir tüketim
maddesi olmuştur.

11. Bilindiği üzere kullandığımız
camlar, yapay camlardır; bununla
birlikte, cam, yeryüzünde doğal
olarak da bulunmaktadır. Doğal
cam, ‘obsidien’ olarak
bilinmektedir. Doğadaki camın
varlığı insanlara yol göstermiş,
camdan yaygın bir biçimde
faydalanabilmek mümkün
olmuştur.

12. Silis (kum) atomları, araya giren kalsiyum, potasyum, magnezyum ve
sodyum atomları ile birlikte düzensiz bir tarzda birleşir. Bu
“düzensizlik” sonucunda saydam, bozulmaz ve oldukça dayanıklı
(çatlama hariç) bir madde ortaya çıkar. Paslanmadığı, su geçirmediği ve
saydam olduğu için de akla gelebilecek hemen her alanda kullanılır.
Cam, temasta bulunduğu gaz, sıvı ve katı haldeki maddelerin etkilerine
karşı büyük direnç gösterebilir. Bu direnç, kimyasal dayanıklılık olarak
tanımlanır. Camın kimyasal dayanıklılığı ayarlanabilir özelliktedir:
Camdaki alkali oranının yüksekliği, camın kimyasal dayanıklılığını
zayıflatırken; boroksit, alüminyum oksit, çinko oksit ve zirkonyum
oksit, camın kimyasal dayanıklılığının artmasını sağlamaktadır.
Bu özelliği sayesinde, en sağlam bildiğimiz maddelerde bile
saklayamadığımız çözücü, parçalayıcı birçok kimyasalı cam kaplarda
tutabiliriz.

13. Günlük hayatta kullanılan bazı
camların dayanıklılık uygulaması, 65-
130 kg/cm2’dir. Bununla birlikte,
tasarımlarda; sertleştirilmiş bir ürün
için, bu oran 10 katına çıkarak 1300
kg/cm2’ye kadar ulaşabilmektedir.
Böyle camlar oldukça dayanıklı olur;
tekme ya da çekiç darbeleriyle
dağılmaz. Buna ek olarak, iki cam
tabakasını, arasına başka bir kimyasal
ekleyerek de dayanıklı hale getirmek
mümkündür. Bu yöntemin, otomobil
çağının başladığı yıllarda keşfedilmiş
olması da oldukça dikkat çekicidir.

14. * Camın kullanışlılığını sağlayan özellikleri bu
kadarla da sınırlı değildir. Yeni ya da kimyasal
olarak temizlenmiş cam yüzeyler için, statik
sürtünme katsayısı 1’e çok yakındır. Bu sayede,
camları kolayca temizlemek mümkün olmaktadır.
* Camın elektriksel özellikleri, genel kullanımı
yanında, elektrik üreten ve elektrikle çalışan
cihazların yapımında geniş çapta kullanılmasından
dolayı da çok önemlidir. Cam, genellikle elektrik
akımına yüksek direnç gösteren bir madde olarak
tanınmaktadır. ‘Yüzey direnci’ ve ‘hacim direnci’
olarak ikiye ayırabileceğimiz bu dirençlerden ilki,
camın bulunduğu ortamdaki nem oranının artması
ile azalmaktadır. Hacim direnci ise çoğunlukla,
camdaki alkali oranı ile ve üretimi sırasında camın
maruz kaldığı sıcaklıklarla oynanarak ayarlanabilir.
Camın hacim direnci, sıcaklığın yükselmesi ile
azalır. Camın üretimi sırasında yavaşça
soğutulması, camın hacim direncini artırmaktadır.

15. * Camın optik özelliği, günlük hayatımızın
vazgeçilmezleri arasına girmesini
sağlamıştır. Cama optik özelliğini veren,
kırılma indisindeki özel ayardır. Cam, ışığı
geçirebildiği gibi iyi bir yansıtıcı da
olabilmektedir.
* Yansıtma özelliği, cam yüzeyinin durumu ile
yüzeye düşen ışığın dalga boyu ve yönüne
bağlıdır. Silikat camları için ortalama
yansıtma yüzdesi %4’tür ve tamamen saydam
bir cam, gelen ışığın %92’sini geçirmektedir.
Yansıtma kayıpları, cam yüzeyine konulacak
özel kaplama malzemeleri ile
azaltılabilmektedir.
* Camın ışık geçirgenliği, yansıtma ve emme
özelliklerini azaltmaktadır. Geçirgenlik
miktarı, dalga boyu uzunluğuna göre de
büyük farklılıklar göstermektedir. Değişik
renkler, camın geçirgenliğini etkilediği gibi,
camın kimyasal bileşimi de, özellikle kısa
dalga boylarındaki ışınların geçmesinde etkili
olmaktadır.

16. CAM ÜRETIMI

24. KULLANIM
ALANLARI VE
ÇEŞİTLERİ

25. Cam, inşaattan gıdaya,
otomotivden eczacılığa,
denizcilikten mobilyaya kadar çok
farklı sektörlerde kullanılan önemli
bir malzemedir. Şüphesiz, camın bu
kadar geniş kullanılmasının nedeni,
üstün niteliklere sahip olmasıdır.

26. Cam Türleri ve Kullanım Alanları
Beş farklı cam türü vardır ve bu cam
türlerini teker teker açıklayıp kullanım
alanlarını sizlere açıklayacağız.
Soda Kalsik Camı
Kurşun Camı (Kristal Cam)
Borosilikat Camı
Alüminosilikat Camı
Silisyum Camı (%96 SiO2)

27. Soda Kalsik Camı ve Kullanım Alanları
Dünyada üretilen camların %90’ı soda kalsik
camıdır. Kolayca eritilebilir, ucuzdur fakat ısıl
şoklara mukavemet gibi haller dışında her
yerde kullanılabilir.
Kullanım alanları: Normal elektrik ampulü,
fluoresan ampulleri ve pencere camları gibi
malzemelerin üretiminde kullanılırlar.

28. Kurşun Camı (Kristal Cam) ve
Kullanım Alanları
 Soda kalsik camında kirecin yerini PbO aldığında kurşun
camı elde edilmiş olur.. Kurşun oksit, camın erime
noktasını düşürerek yumuşama noktasını CaO’li
camlarınkinin de altına düşürür. Ayrıca cama kolay
işlenebilme, ışığı yansıtma ve yayma özelliği kazandırır.
 Kullanım alanları: Kurşun oksit miktarının %80’i geçtiği
cam türü gamma ve X ışınlarından korunmak amacıyla
kullanılır. Oldukça pahalı bir cam olduğu için baryum
oksitli camlar kullanılır.

29. Borosilikat Camı ve Kullanım
Alanları
Borosilikat camlarının yüksek yumuşama
noktası vardır. Buna rağmen, ısıl şoklara karşı
büyük bir mukavemet sağlayan büyük bir
genleşme katsayısı, su ve asitlere karşı çok iyi
mukavemet göstermesi ve üstün elektriksel
özellikleri vardır.
Kullanım alanları: Bu nedenlerden dolayı
labuvatuar (teknik) cam olarak
kullanılmaktadır. Mutfak eşyası, büyük boyutlu
astronomik aynalar yapılmaktadır.

30. Alüminosilikat Camı ve
Kullanım Alanları
%20 den fazla alümin, az miktarda bor, bir
miktar kireç ile çok az alkali içerirler.
Ancak alkali bulunmadığı zaman camın
eritilmesi ve işlenmesi zorlaşır.
Kullanım alanları: Yanma tüpleri, alevle
doğrudan temas edecek her türlü parçanın
yapımında kullanılır.

31. Silisyum Camı ve Kullanım Alanları
 %96 oranında silisyum içeren bu cam, presleme ve üfleme
yöntemleri ile şekillendirme bu camlara uygulanır. Bu cam
türü, çok saydam oluşu nedeniyle UV ışınlarını çok iyi
geçirirler. Bu nedenle UV lambaları ile mikrop öldürücü özel
lambaların yapımında kullanılır. Bu camın üretimi ve
şekillendirilmesi çok yüksek sıcaklıkta olur. Bu nedenle
üretilecek malzemelerin şekil ve boyutları sınırlı olmak
zorundadır. Genleşme katsayısının küçük, yumuşama
noktasının çok yüksek olması ve UV ışınlarını çok iyi
geçirmesi gibi olumlu özellikleri vardır. Isıl şoklara karşı
mukavemeti en yüksek camdır.
 Kullanım alanları: Bu cam türü, çok saydam oluşu
nedeniyle UV ışınlarını çok iyi geçirirler. Bu nedenle UV
lambaları ile mikrop öldürücü özel lambaların yapımında
kullanılır.

32. Cam Çeşitleri
Cam yapımı için kullanılan ham
maddeler şunlardır: Silis, alkali (soda
veya potas), kireç, kurşun oksidi,
kalsiyum karbonat, asit borik vs. Bu
maddeler muayyen nispetlerde
karıştırılıp öğütüldükten sonra 1300-
1500° de ergitilir. Elde edilen cam
hamuru 800° ye kadar soğutulur.
Bundan sonra işlenir, istenilen biçimde
cam haline getirilir

33. Cam Çeşitleri: Kullanıldıkları
yerlere göre cam çeşitleri
şunlardır.
 Renkli camlar
 Buzlu camlar
 Pencere camı
 Emniyet camları
 Billur (kristal) cam
 İçeriyi göstermeyen cam
 Optik cam
 Cam inşaat blokları

34.  Renkli camlar: — Bileşim bakımından soda – kireç silis
camlarındandır. Harmanına bazı metal veya metal
oksitleri katarak istenilen renk elde edilebilir.
 Buzlu camlar: — Fiziki veya kimyevi usullerle yapılabilen
bu camlar genel olarak pencere ve abajur camı olarak
kullanılır. Fiziki usulde, gayet ince kum, basınçla camın
yüzeyine püskürtülür, böylece yüzey donuklaştırılır.
Kimyevi usulde ise cam bileşimine flüorürler, fosfatlar vs.
katılarak «opal» denilen cam elde edilir.
 Emniyet camı: — İki levha cam arasına saydam olan
plastik bir madde yerleştirilir, bütünü yüksek basınca tâbi
tutularak bir tek parça haline getirilir.

35. Pencere camı: — Silis-soda-kireç kullanmak
suretiyle elde edilen ‘ normal camdır.
Pencere camı,, bardak, şişe, kavanoz, ayrış
gibi şeyler yapılır.
Billûr (kristal cam): — İçinde kurşun
bulunur. Bilhassa sofra eşyalarında,
merceklerde, optik aletlerde kullanılır. Bu tıp
camlar kapalı potalarda ergitilerek elde
edilir. Renksiz ve tam saydamdır.

36. Optik camlar : İçinde kurşun bulunan bu
camların en büyük özelliği ışının
sapmaması için mümkün mertebe saf
olmalarıdır. Mikroskop ve mercek camlar
olarak kullanılan bu tip camlar potalarda
ergitilir.

37.  İçeriyi göstermeyen cam: — Daha ziyade çocuk
bakımevi ve hastanelerde kullanılan bu camlarda,
içeriden dışarısı görülür; dışarıdan içerisi görülmez. Bu
camlar, yüzeyleri çok ince bir gümüş tabakayla
kaplanarak hazırlanır.
 Cam inşaat blokları: — Yarı saydam olan bu bloklar iki
ayrı parça olarak baskı usulüyle yapılır. Sonra, iki parça
yüksek sıcaklığın tesiriyle birleştirilir. Bu şekilde yapılan
blokun içinde kısmen bir hava boşluğu husule geldiği için
bu çeşit cam aynı zamanda iyi bir yalıtkan madde
vazifesini de görür.

38. RENKLİ CAM

39. BUZLU CAM

40. MİMARLIKTA CAM