సంగ్రహ ఆంధ్ర విజ్ఞాన కోశము/మూడవ సంపుటము/గాజుపరిశ్రమ
గాజు పరిశ్రమ :
అగ్నిపర్వతములు బ్రద్దలైన ఫలితముగా ఒక్కొక్కప్పుడు కొన్ని సమ్మేళనముల వలన గాజుపదార్థ మేర్పడును. ఇట్టి పదార్థము 'వాల్కానిక్ గాజు' అని కూడ పిలువబడును. ప్రకృతిలో 'అబ్సీడియన్' అను ద్రవ్యముగా గాజు లభ్యమైనను, ఇది ప్రముఖముగా కొన్ని పదార్థములయొక్క సమ్మేళనమువలన కృత్రిమముగా రూపొందునని మాత్రమే చెప్పనగును. కొన్ని లోహపు ఆమ్లజనిదములను (Oxides) ఇసుకలో మిశ్ర మొనర్చి, కరగబెట్టిన ఫలితముగా గాజు తయారగును. ఇది స్ఫటికనిర్మాణము కలదిగా కనిపించక, గట్టిగా, వెళుసుగా గూడ నుండును. గాజు పగిలినప్పుడు, పగులువారిన ప్రదేశమున నతోదరములైన నొక్కులును, (Concave depressions) ఉన్నతోదరములైన ఉబ్బెత్తులును (Convex elevations) ఏర్పడును. ఇది 'కంకాయిడల్ పగులు' (Conchoidal fracture) అను విశిష్ట గుణము కలది; నియతముగా వెలుతురును పరావర్తనము చేయు లేక వక్రీభవనము (Refraction) చేయు స్వభావము గల ఉపరితలమును కలిగియుండును.
సంపూర్ణ పారదర్శకత్వము (Transparence) గాజునకు గల అత్యంత అమూల్యమైన భౌతిక లక్షణములలో నొకటి. వివిధములైన ద్రవ్యములయొక్క అనుకూల సమ్మేళనముచే, గాజుయొక్క సంపూర్ణ కిరణభేద్య గుణమును (Transparence), అసంపూర్ణ కిరణ భేద్య గుణమును (Translucence), వర్ణములును ప్రతి స్వల్పాంశమున ఎప్పటికప్పుడు మారుచుండును. సాధారణముగా తెల్లని గాజుపలకలు గవాక్షములకు విరివిగా ఉపయోగింపబడు చున్నవి. దృక్పరికరములు (Optical instruments) తయారు చేయుటకు ఎక్కువ కిరణభేద్యత కలిగి, వక్రీభవన (Refractive), వికిరణ (Dispersive) శక్తులను కలిగియున్న ప్రత్యేక తరగతుల గాజు అవసరము. గాజుపాత్రలయందు గాని, గాజుసీసాలయందుగాని సాధారణముగా ఎట్టి విషద్రావకము లుంచినను. వాటి దుష్ప్రభావములను ఆ గాజుపాత్రలు ప్రతిఘటింప గలవు. అందుచే ఆ ద్రావకములవలన గాజుపాత్రల కెట్టి నష్టమును ఘటిల్ల నేరదు. ఇట్టి శక్తి కలిగిన పదార్థముల సమ్మేళనముతో గాజుసామాను తయారగును. కాని గాజు ఉదజప్లవ కామ్లము (Hydrofluoric acid) లో వేసినంతనే కరగిపోవును.
కరిగిన గాజును పోత పోయవచ్చును. సన్నని గొట్టముల ద్వారమున మూసలలోనికి ఊదవచ్చును; అంతే కాక, కడ్డీలుగా లాగవచ్చును; లేదా, దారపుపోగులుగా గూడ తీయవచ్చును. మనము కోరిన మరే యితర రూపమున నైనను దానిని తయారు చేయవచ్చును.
చరిత్ర : గాజు నిర్మాణ కళ అతి ప్రాచీనమైనది. థీబ్జు నగరము (ఈజిప్టు) కడనున్న సమాధులపై గల చిత్రణములే ఇందుకు నిదర్శనములు. క్రీ. పూ. 1400 వ సంవత్సర ప్రాంతమున వెలసిన ఈచిత్రణములు, ఆధునిక యుగమున మానవుడు తయారుచేయు గాజు పదార్థముల పనితనమును పోలియున్నవి. అస్సీరియనులు, ఫొయినీషియనులు, గ్రీకులు, ఎట్రుకనులు అభ్యసించిన ఈకళ అత్యంత ఉన్నతదశకు చెందియున్నది. మధ్య యుగములలో కళాత్మకమైన గాజువస్తువులను తీర్చి దిద్దుటలో వెనీసు నగరము (ఇటలీ) ప్రఖ్యాతిగాంచియున్నది.
క్రీ. శ. 1790 లో గ్వినార్డ్ (Guinard) అను గడియారములు చేయు స్విట్జర్లండ్ దేశీయుడు ప్రథమమున సులోచనములకు ఉపయోగపడు గాజును కరగించి కలియబెట్టు (stirring) విధానమును కనుగొనెను. అనంతరము అతడు ఏకజాతీయమైన (homogeneous) కళ్లద్ద 
1. కరగిన గాజుద్రవమును మూసలలో పోసి, అపేక్షితరూపము వచ్చునట్లు గొట్టములతో నూదుచున్నారు.
2. యంత్రము ద్వారా కరగిన గాజుద్రవము వేడికొలిమినుండి భూగర్భమందలి గదిలోనికి పడుచున్నది.
3. కరగిన గాజుద్రవమును పారించి ఎలెక్ట్రిక్ దీపాల బల్బులను తయారుచేసి, చల్లార్చు యంత్రసాధనములు.
చిత్ర విచిత్రముగా నిర్మితమైన గాజుపాత్రలు
ఫారడే (1824), హార్ కోర్ట్ (1834 - 1871) అను ఇంగ్లండు దేశీయులును, స్కాట్, అబ్బె (1880) అను జర్మనీ వాస్తవ్యులును ప్రత్యేక తరగతికిచెందిన గాజు పదార్థములను తయారుచేసి, కళ్లద్దములను నిర్మాణము చేయుట కుపయోగపడు పలురకములగు ధాతువుల (metals) సంఖ్యను, ఆ ధాతువులయొక్క భౌతిక ధర్మములకు సంబంధించిన పరిజ్ఞానమును అభివృద్ధిపరచిరి.
వర్గీకరణము : గాజుయొక్క ఉపయోగమునుబట్టి, దానిని పలురకములుగా వర్గీకరింప వీలగును. ఉదా : కిటికీగాజు, సీసాగాజు, ఉక్కు మూసలో నొక్కి చేయు గాజు (pressed glass), బోలుగానున్న ఉక్కు గొట్టముతో ఊదబడెడిగాజు (blown glass), సులోచనముల గాజు. సులోచనములకు ఉపయోగపడుగాజు (optical glass) వీలయినంత వరకు పారదర్శకముగా (transparent) ఉండవలెను. తక్కిన రకములకు చెందిన గాజు పదార్థము రంగుగలదిగా నైనను లేక స్వచ్ఛత గలదిగా నైనను ఉండవచ్చును.
మిశ్రమము : కొన్ని రకములయిన కళ్లద్దములకు ఉపయోగపడు గాజులో ఆమ్లపు ఇసుక ( acid silica) కలియ కున్నను, ఇతరములయిన అన్ని గాజుపదార్థములయందును ఇసుక (silica) ప్రధాన ద్రవ్యమై యున్నది. పై పేర్కొన బడిన కొన్ని రకములయిన కళ్లద్దముల గాజులో ఇసుక స్థానమును స్ఫురితామ్ల నిర్జరామ్లము (phosphoric anhydride), లేక బోరిక్ ఆమ్లజనిదము (boric oxide) ఆక్రమించును. ఒక్క ఇసుకను మాత్రమే కరిగి చేయబడిన గాజునందు ఉష్ణోగ్రతయందు వేగముగా జరుగు మార్పులను నిరోధించు శక్తి కలదు. కావుననే ఈ గాజు వస్తువులను ప్రయోగశాలల యందును, రసాయన పరిశ్రమలయందును ఉపయోగింతురు.
1200-1400 డిగ్రీల సెంటిగ్రేడుల నడుమనుండు ఉష్ణోగ్రతయందు, ఇసుకతో సమ్మేళన మొనర్చి, కరిగించి గాజును తయారుచేయుటకై పెక్కురకముల ద్రవ్యములు లభ్యమగును. ఇసుకతో క్షారకామ్లజనిదము (alcaline oxide) ను మేళవించి గాజును తయారుచేసినచో, అట్టి గాజు ఆర్ద్రతాకర్షక లక్షణము (hygroscopic) ను కలిగి యుండగలదు. అనగా, గాలియందున్న తడిని గాజు స్వీకరించి, కొంతకాలమునకు పిమ్మట అది బలహీనత నొందును. అయినను సున్నమువంటి క్షారమృత్ ధాతువును (alcaline earth metal) వలసినంతగా మేళవించుటచే, వాతావరణ పరిస్థితులవలన కలుగు అరుగుదలకు గాజును లోనుగానీయక, దానికి మన్నిక చేకూర్చవచ్చును.
క్షారమృత్ ధాతువు స్థానములో సీసామ్లజనిదము (lead oxide) ను మిశ్ర మొనర్చి గాజును తయా రొనర్పవచ్చును. చెకుముకిగాజు (flint glass) ను తయారు చేయుటకై చేర్పబడు వస్తువులలో సీసామ్లజనిదము ముఖ్యమైనది. గాజు తయారుచేయుటకై కలుపబడిన పదార్థములలో కొన్నిటి యొక్క పాళ్లు అధికముగా నున్న యెడల, కరగిన గాజు మెల్లగా చల్లారునప్పుడు, స్వచ్ఛముగా (transparent) పరిణామ మొందక, దానికి కిరణ అభేద్యగుణము (devitrification) సంక్రమించును. అనగా, అది తెల్లగానుండును. గాజుకు అధికోష్ణము కలిగించి, దానిని వేగముగా చల్లార్చినచో, స్వచ్ఛమైన (transparent) గాజు రూపొందును.
ఆమ్లజనిదములను (Metallic oxides) కరగుచున్న గాజులో కలిపిన యెడల, సొగసైన పలురకములగు రంగులు గాజునందు సంక్రమించును. గాజునందు ఇనుమును కలుపుటవలన దానికి ఆకుపచ్చ రంగును, మాంగనమును' (Manganese) కలుపుటవలన ఎరుపు - ఊదా రంగును, మణిశిలను (Cobalt) కలుపుటవలన నీలము రంగును, బంగారమును, రాగిని కలుపుటవలన కెంపు - ఎఱ్ఱదనమును (ruby-red), క్రోమియమును (chromium) కలుపుటవలన ఆకుపచ్చ రంగును, వరుణమును (uranium) కలుపుటవలన పసుపు రంగుతో కూడిన ఆకుపచ్చ రంగును (yellow-green) సంక్రమింప గలవు.
ఇంచుమించు ప్రతి పదార్థ మందును కొలదిగనో, గొప్పగనో ఇనుము గర్భితమై యుండును. అందుచే ఇనుము లేకయే గాజును తయారుచేయుట కష్టము. కంటి అద్దములందు కాక, తక్కిన గాజుపదార్థము లన్నిటియందు ఇనుమువలన కలిగెడి స్వల్పపు నీలిరంగు ఛాయ లను మాంగనీసువంటి కొన్ని ప్రత్యేక విరంజన ద్రవ్యములను కలుపుటవలన తొలగింపవచ్చును.
తయారుచేయు విధానము : స్వల్ప మొత్తములలో (small batches) గాజును కరిగించుటకు కాలిన సుద్దమన్ను (fire clay) తో చేయబడిన మృణ్మయపాత్రలు ఉపయోగపడుచున్నవి. ఇనుము కాని, మరి ఏ యితర నిషిద్ధము లయిన కల్మష పదార్థములు గాని లేని మృదువైన సుద్ద మన్నులో అవసరమయిన నీటినికలిపి కొంత కాలమువరకు అట్లే ఉంచవలెను. ఈ సుద్దమన్ను ఎండిన పిదప అది సహజముగ సంకోచము చెందును. దాని యందు 25-30 శాతము ప్రమాణము గల మెత్తని కాలిన మన్నును (grog) కలిపెదరు. ఇట్లు కలిపినచో, సుద్దమన్ను అంత అధికముగా సంకోచము చెందదు. మరియు, ఈ మన్నుతో తయారగు పాత్రలను వేడిచేసినప్పుడుగాని లేక వాటియందు గాజును కరుగబెట్టినప్పుడు గాని అవి పగులవు. సామాన్యముగా కొలిమికి (furnace) ధూమము (Producergas) తో ఉష్ణము కలిగించెదరు. ధూమము, గాలియు కలిసి కొలిమియందు ప్రవేశింపగనే మంట ప్రారంభ మగును. మంట ప్రారంభ మగుటకు పూర్వమే పై జెప్పబడిన రెండు పదార్థములు, ఉష్ణధారణ దక్షత (thermal efficiency) అధిక మగుటకై పునరుద్ధారక గొట్టముల (regenerators and recuperators) ద్వారా కొలిమిలోనికి పంపబడుచు, వేడి చేయబడును.
గాజును తయారు చేయుటకై సిద్ధపరుపబడిన మిశ్రమ ద్రవ్యములన్నియు క్షుణ్ణముగా చూర్ణము చేయబడి సంపూర్ణముగా సమ్మిళిత మొనర్పవలెను. ఈ మిశ్రమము త్వరగా కరగుటకై పగిలిన గాజుముక్కలను (cullets) దానిలో కలిపెదరు. గాజు కరగుచున్న సమయములో కర్బనముల (carbonates) యొక్కయు నత్రజనుల (nitrates) యొక్కయు, ఇతర పదార్థముల యొక్కయు క్షయకరణము (reduction) మూలమున, గ్యాసు (gas) పై భాగమునకు వచ్చును.
గ్యాసు సంపూర్ణముగా వెలికిరాక లోననున్నచో, తడిసిన బంగాళాదుంపలనుగాని, తడిసిన కొయ్యముక్కలనుగాని కరగెడి గాజులో వేసిన యెడల గ్యాసు వెలికి వచ్చును. ఇట్లు జరుగుటవలన ఆవిరితో నిండిన పెద్ద బుడగలు కరిగిన గాజుపై తేలి గాజు మరింతగా కలిసిపోవుటకు అవకాశమేర్పడును. కరగని ద్రవ్యములు అందున్న యెడల ఉష్ణోగ్రతను అధికతర మొనర్పవలసి యుండును.
సులోచనములకు ఉపయోగపడు గాజును కరిగించునపుడు కొన్ని విధములయిన చారలు (Veins and striae) తయారయిన గాజు పదార్థములమీద ఏర్పడ కుండుటకై మరగుచున్న గాజుద్రవమును బాగుగా కలియబెట్ట వలయును (stirring). కరగుచున్న గాజు పదార్థమును డొల్లగానుండు పొడవైన ఇనుప గొట్టము యొక్క చివరి భాగముతో వెలికితీసి, దానిని నేర్పుతో గుండ్రముగ త్రిప్పుచు కావలసిన ఆకృతులుగల మూసలలోనికి ఊదుదురు. ఈ విధముగా ఉద్దిష్టములయిన వస్తువులు తయారగును. మాల రూపముననుండు మండెడు చిమ్నీలను, గోళాకారముననుండు ఇతర వస్తువులను రూపొందించుటకై కరగుచున్న గాజును గొట్టముల ద్వారా మూసలలోనికి ఊది, అది గట్టిపడిన వెంటనే, మూసను రెండు భాగములుగా విడదీసి, గాజువస్తువును వెలికి తీయుదురు.
గాజు సామానులను - ముఖ్యముగా సీసాలను - విస్తారముగా ఉత్పత్తి చేయుటకై స్వశక్తి ప్రేరిత యంత్రమును (automatic machine) ఉపయోగించెదరు. కరగిన గాజుపదార్థము ఈ యంత్రములోనికి వలసినంత మాత్రమే ప్రవేశించునట్లు ఏర్పాటు చేయబడి యుండును. టాంకు కొలుముల (tank furnaces) వద్ద ఇట్టి స్వశక్తి ప్రేరిత యంత్రములు అధికతరముగా వినియోగింపబడు చున్నవి.
గాజువస్తువులు తయారయిన వెంటనే అవి పగిలి పోకుండుటకై మెల్లగా చల్లార్పబడవలెను. కొన్ని వత్తిడులకు (stresses) గాజు వస్తువులు లొంగి తుదకు పగులుట సంభవించును. అందుచే ఈ వత్తిడులను తగ్గించుటకై, గాజు వస్తువులు తయారయిన వెంటనే క్రమ విధానములో వాటిని చాల నెమ్మదిగా చల్లార్చుట అవసరమగుచున్నది. ఈ విధానముచే గాజు వస్తువులకు గట్టి దనము కలుగును.
ప్రత్యేకావసరముల నిమిత్తమై పలురకములయిన గాజువస్తువులు తయారుకాబడుచున్నవి. వంపైన కళ్ళద్దములును (crooked spectacles), అతి ప్రకాశమును నివారించు (anti glare) కొన్ని రకములయిన కళ్ళద్దములును పూర్వనీలలోహిత కిరణములను (ultra-violet rays) లోనికి చొరనీయక నిరోధించును. అయినను, దృశ్యమానకాంతి కిరణములను (visual rays) ఈ అద్దములద్వారా చూడవచ్చును. ఈ పైగుణములన్నియు శ్రీకము (cerium), డిడిమియము (didymium) అను లవణపదార్థములను ఉపయోగించుటచే గుర్తింపబడు చున్నవి.
అలంకరణ వస్తువులకొరకు పెక్కురంగుల మెరుగు గాజు తరచుగా ఉపయోగింపబడును. దీనిని 'ఫ్లాషింగు గ్లాస్' అని పిలిచెదరు. గడ్డకట్టిన తెల్లని గాజుపదార్థము లోనికి కరిగిన గాజును ఊది, అనంతరము దానిని రంగు గాజు ద్రవములో ముంచి, మరల తుదిసారిగా ఊదుదురు. రంగుగాజు ద్రవములో ముంచిన పిమ్మట, గాజువస్తువు యొక్క వెలుపలిభాగముపై పలుచటి రంగుపొర ఏర్పడును. గుండ్రని సానరాళ్ళపై (abrasive wheels) గాజును అరగ దీయుటవలనను, రంగుపొరమీద ద్రావకముల సాయముతో అలంకరణములను చిత్రించుటవలనను, గాజు వస్తువులకు మనోహరమయిన అలంకారమును కల్పింపవచ్చును.
బాయిలర్లలో అధిక మైన ఒత్తిడికి తట్టుకొనగల దృఢమయిన గాజుపలకలను తరచుగా వాడుచున్నారు. ఇట్టి పలకలు బాయిలర్లకు రక్షణగా అమర్చబడును. అధికోష్ణ మొనర్పబడిన మందపుగాజు పలకను వెచ్చటి నూనెలో వేసినచో వెలుపలిభాగము చల్లారును. గాజు పగులక, దాని లోపలిభాగము యధాప్రకారముగ నునుపుగనే యుండును. లోపలిభాగము చల్లబడగనే, అది సంకోచము చెందును. అప్పుడు ఉపరిభాగము కుదించుకొనిపోవును. ఇట్లు జరిగిన పిమ్మట ఉపరిభాగము పై ఏర్పడిన పగుళ్ళు, విస్తరించుటకు మారుగా మూసికొనిపోవును. అట్టి గట్టి పడిన రేకు (plate) పగిలిపోవుటకు బదులుగా ఎట్టి గొప్ప బాహ్యశక్తినైనను నిరోధించగలిగి యుండును. ఒకప్పుడు సెల్యులాయిడ్ పలకలను రెండు గాజుపలకల నడుమ బిగించి తాపటముచేసినచో (గాజుపలకలు సెల్యు లాయిడ్ పదార్థముతో సంపర్కము చెందుటవలన), గాజుపలకలు పగులనేరవు. ఈ విధానమువలన 'పగులని గాజులు' (unbreakable glasses) ఏర్పడుచున్నవి.
అ. ఆ.