მინა

ბოროსილიკატის მინისგან დამზადებული საზომი ჭურჭელი

მინა — მყარი ამორფული მასალა, რომელიც მიიღება ნადნობის გადამეტცივებით. მინას ახასიათებს თხევადი მდგომარეობიდან მეტასტაბილურ მინისგვარ არამდგრად მდგომარეობაში გადასვლის შექცევადობა. მინა გარკვეულ ტემპერატურულ პირობებში კრისტალდება, გახურების შემდეგ კრისტალური ნივთიერებების მსგავსად კი არ დნება, არამედ რბილდება და თანდათანობით მყარი მდგომარეობიდან გადადის ჯერ პლასტიკურში, შემდეგ კი თხევადში. აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით მინას შუალედური მდგომარეობა უკავია თხევადსა და კრისტალურ ნივთიერებებს შორის. დრეკადი თავისებურებებით იგი მყარ კრისტალურ ნაერთებებს ემსგავსება. მინის წარმოქმნისადმი მიდრეკილება აქვს მრავალ ნივთიერებას (სელენი, გოგირდი, სილიკატები, ბორატები და სხვა).

მინას უწოდებენ აგრეთვე მინისაგან დამზადებულ მრავალ ნაკეთობას, მაგალითად სამშენებლო მინა, ქიმიურ-ლაბორატორიული მინა და სხვა. მინისაგან დამზადებული ნაკეთობა შეიძლება იყოს გამჭვირვალე ან გაუმჭვირი, უფერული ან შეფერილი. ზოგ მინა ულტრაიისფერი ან γ-სხივების მოქმედების შედეგად აქვს ლუმინენსაციის უნარი, ზოგი შთანთქავს ან ატარებს ულტრაიისფერ სხივებს და სხვა. ცნობილია ორგანული მინა და არაორგანული მინა. უფრო მეტად გავრცელებულია არაორგანული მინა, რომელსაც ახასიათებს მაღალი მექანიკური, სითბური, ქიმიური და სხვა თვისებები. ძირითადად უშვებენ სამშენებლო (ფურცლოვან) და ტარის დასამზადებელ მინას, რომელსაც იღებენ სილიციუმის დიოქსიდისგან (სილიკატური მინა), იყენებენ აგრეთვე სხვა ჟანგბადიან (ოქსიდურ) მინას. უჟანგბადო არაორგანულ მინას განეკუთვნება დარიშხანის, სტიბიუმის ქალკოგენიდების, აგრეთვე ბერილიუმის ჰალოგენიდების და სხვა ფუძეზე დამზადებული მინა. დანიშნულების მიხედვით მინა არის სამშენებლო (ფანჯრის, სახიანი, მინის ბლოკები), სატარე, ტექნიკური (კვარცის, შუქ-ტექნიკური, მინის ბოჭკო და სხვა), სპორტული და სხვა. ამზადებენ აგრეთვე მაიონიზებელი გამოსხივებისაგან დამცავ, შემღწევი რადიაციის ინდიკატორების, ფოტოქრომულ ხსნად და სხვა სახის მინას. ხსნადი მინა შეიცავს დაახლოებით 75 % ${\ce {SiO_2}}$, 24 % ${\ce {Na_2O}}$ და სხვა კომპონენტებს. იყენებენ სილიკატური საღებავების და საკანცელარიო წებოს დასამზადებლად, ქსოვილებისა და ქაღალდის გასაჟღენთად და სხვა.

ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები

მინის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები დამოკიდებულია მის შედგენილობაში შემავალი კომპონენტების შეხამებაზე. ყველაზე დამახასიათებელი თვისებაა გამჭვირვალობა (ფანჯრის მინის შუქგამჭვირვალობაა 83-90 %, ოპტიკური მინისა — 99,95 %-მდე). მინა მყიფეა, მექანიკური მოქმედების, განსაკუთრებით დარტყმის მიმართ ძალიან მგრძნობიარე მასალაა, მაგრამ კუმშვის მიმართ წინაღობის ძალა ისეთივე აქვს, როგორც თუჯს. მინის სიმტკიცე 4-50-ჯერ იზრდება წრთობით, იონური ცვლით. მინის სიმკვრივეა 2200-8000 კგ/მ³, სისალე მინერალოგიური სკალის მიხედვით 4,5-7,5, მიკროსისალე 4-10 გნ/მ², სიმტკიცის ზღვარი კუმშვისას 0,5-2 გნ/მ², ღუნვისას — 30-90 მეგნ/მ², დარტყმითი ღუნვისას 1,5-2 კნ/მ², კუთრი თბოტევადობა 0,3-1 კჯ/კგ.K, თერმომედეგობა 80-1000 °C, გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი (0,56-12)*10⁹*1/K. მინის თბოგამტარობის კოეფიციენტი 0,7-1,3 ვტ/(მ*K) ტოლია. მცირედ არის დამოკიდებული მის ქიმიურ შემადგენლობაზე. გარდატეხის კოეფიციენტია 1,4-2,2. ელექტროგამტარობა 10^-8-10^-18 ომ^-1*სმ^-1, დიელექტრიკული შეღწევადობა 3,8-16.

წარმოების ტექნოლოგია

მინის წარმოების ტექნოლოგია მოიცავს შემდეგ პროცესებს: ნედლეული კომპონენტების მომზადებას, კაზმის მიღებას, ხარშვას, მინამასის გაცივებას, ნაკეთობების დაყალიბებას, მოწვასა და დამუშავებას. მთავარი კომპონენტებია მინაწარმომქმნელი ნივთიერებები (ბუნებრივი, მაგალითად, ${\ce {SiO_2}}$ და ხელოვნური ${\ce {Na_2CO_3}}$), რომლებიც შეიცავენ ფუძე და მჟავა ოქსიდებს. სამრეწველო მინის მთავარი კომპონენტი უმთავრესად კაჟმიწაა, რომლის შემცველობა მასში მასის 40-80 %-ია, ხოლო კვარცისა და კვარციდულ მინაში 96-100 %. მინის ხარშვისას კაჟმიწის წყაროდ იყენებენ კვარციან მინაქვიშებს, რომლებსაც საჭიროების შემთხვევაში ამდიდრებენ ბორის ანჰიდრიდის შემცველი ბორმჟავათი, ბორაკითა და სხვით. თიხამიწა შეაქვთ მინდვრის შპატებით, ნეფელინით და სხვით, ტუტე ჟანგეულები — კალცინირებული სოდითა და პოტაშით, ტუტე მიწათა ჟანგეულები — ცარცით, დოლომიტით და სხვა. შეფერილობის მისანიჭებლად კაზმს უმატებენ მანგანუმის, ქრომის, კობალტის, ნიკელის ნაერთებს. დამჟანგველებად და გაუფერულებისათვის — ცირიუმის, ნეოდიმის, პრაზეოდიმის, დარიშხანის, სტიბიუმის ნაერთებს. ინტენსიური შუქგამბნევი თვისებების მისანიჭებლად — ფთორის, ფოსფორის, კალის, ცირკონიუმის ნაერთებს. გაკამკამებისათვის იყენებენ ნატრიუმქლორიდს, ამონიუმსულფატს, ნიტრატს და სხვას.

მინის ხარშვის პროცესს პირობითად რამდენიმე სტადიად ყოფენ: სილიკატწარმოქმნა, მინაწარმოქმნა, გაკამკამება, ჰომოგენიზაცია და გაცივება.

კაზმის გახურებისას პირველად აორთქლდება ჰიგროსკოპული და ქიმიურად ბმული წყალი. სილიკატწარმოქმნის სტადიაში ხდება კომპონენტების ქიმიური დაშლა, მყარ და თხევად ფაზაში წარმოიქმნება სილიკატები. ტემპერატურის ზრდასთან ერთად ცალკეული სილიკატები დნება და ერთმანეთში გახსნისას წარმოქმნის გაუმჭვირ ნადნობს, რომელიც მიშვნელოვანი რაოდენობით შეიცავს აირებსა და კაზმის კომპონენტებს, ეს სტადია 1100-1200 °C ტემპერატურაზე მთავრდება.

მინაწარმოქმნის სტადიაში დნება კაზმის ნარჩენები, ნადნობს სცილდება ქაფი და იგი გამჭვირვალე ხდება. ეს სტადია უთავსდება სილიკატწარმოქმნის საბოლოო ეტაპს და მიმდინარეობს 1150-1200 °C ტემპერატურაზე. ჩვეულებრივი სილიკატური მინა შეიცავს 25 %-მდე კაჟმიწას, რომელიც ქიმიურად არ არის სილიკატებად ბმული. მინაწარმოქმნის პროცესი სილიკატწარმოქმნის პროცესზე ნელა მიმდინარეობს. მინის კაზმი 48 %-მდე ქიმიურად ბმულ აირებს (${\ce {CO_2}}$, ${\ce {SO_2}}$, ${\ce {O_2}}$ და სხვა) შეიცავს. კაზმის ჩადუღების დროს აირების დიდი ნაწილი კაზმს სცილდება, დარჩენილი კი წარმოქმნის დიდი და მცირე ზომის ბუშტებს.

გაკამკამების სტადიაში 1500-1600 °C-ზე მინამასისხანგრძლივად დაყოვნების შედეგად დიდი ზომის ბუშტები ამოდის ზედაპირზე, მცირე ზომისა კიმასში იხსნება. პროცესის დასაჩქარებლად კაზმს უმატებენ გასამკამებლებს, სპეციალური სარევით ურევენ მინამასას ან მასში გაატარებენ შეკუმშულ ჰაერს ან სხვა აირს.

გაკამკამებასთან ერთად მიმდინარეობს ჰომოგენიზაციის — მინამასის შედგენილობის გასაშუალების — პროცესი. ჰომოგენიზაციას ხელს უწყობს მინამასიდან გამოყოფილი აირის ბუშტები, რომლებიც ერთმანეთში აურევენ არაერთგვაროვან მიკროუბნებს და აიოლებენ ურთიერთდიფუზიას. ჰომოგენიზაციის პროცესი ინტენსიურად მიმდინარობს მექანიკური არევის დროს.

მინამასის გაცივება მინის ხარჩვის უკანასკნელი სტადიაა დაყალიბებისათვის აუცილებელ სიბლანტამდე, რომელიც შეესაბამება 700-1000 °C ტემპერატურას. მინამასიდან ნაკეთობას აყალიბებენ მექანიკური ხერხით (გლინვით, წნევით, გამობერვით და სხვა). მინას აყალიბებენ მანქანებზე, დაყალიბების შემდეგ კი თერმულად (მოწვით) ამუშავებენ.

ნაკეთობის მოწვისა და თანდათანობითი გაცივების შედეგად მიმდინარეობს მინაში სწრაფი გაცივებით წარმოქმნილი ძაბვების რელექსაცია. ეგრეთ წოდებული წრთობის შემდეგ მინაში წარმოიშობა ნარჩენი ძაბვები, რის შედეგადაც ნაწრთობ მინაში ჩეულებრივ მინასთან შედარებით უფრო მეტადაა უზრუნველყოფილი მექანიკური სიმტკიცე, თერმომედეგობა და რღვევის სპეციფიკური ხასიათი (ნაწრთობ მინას იყენებენ ავტომობილების, ვაგონებისა და სხვათა შესამინად).

მინის (ტექნოლოგიის) ისტორია

ბუნებაში არსებობს ბუნებრივი მინა — პერლიტი, ობსიდიანი. ხელოვნური მინის წარმოქმნას უკავშირებენ მეურნეობს განვითარებას. მინის წარმოება დაიწყეს ძვ. წ. IV ათასწლეულში (ძველი ეგვიპტე, წინა აზია). თავდაპირველად იღებდნენ გაუმჭვირვალე მინას. თანდათანობით მინის შედგენილობა იცვლებოდა, ტუტე ლითონების ჟანგეულობის რაოდენობა 30 %-დან შემცირდა 20 %-მდე. დაიწყეს აგრეთვე მანგანუმისა და კობალტის ნაერთების დამატება.

მინის დამზადების ტექნოლოგია ძირითადად გარდაიქმნა ძველი და ახალი წელთაღრიცხვების მიჯნაზე, როცა დაიწყეს გამჭვირვალე უფერული მინის დამზადება და ნაკეთობის გამობერვით ფორმირება. მინის წარმოების შესახებ გამოქვეყნებულ პირველ სამეცნიერო შრომად ითვლება ფლორენციაში 1612 წელს გამოქვეყნებული ანტონიო ნერის წიგნი. 1615 წელს ინგლისში მინის სახარში ღუმლების გასახურებლად დაიწყეს ნახშირის გამოყენება. XVII საუკუნის დასაწყისში საფრანგეთში შეიმუშავეს სარკის მინის ჩამოსხმის ხერხი. ამავე პერიოდში მლხობი შპატისა და გოგირდმჟავას ნარევის გამოყენებით შექმნეს მინის ამოჭმის მეთოდი, აითვისეს ფანჯრისა და ოპტიკური მინის წარმოება. მინის წარმოების საფუძვლების შექმნაში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს რუსმა მეცნიერებმა: მ. ლომონოსოვმა, ს. პეტუხოვმა, დ. მენდელეევმა და სხვა.

მხოლოდ XX საუკუნის მეორე ნახევრიდან დაიწყეს ყველა სახის მასობრივი მინის წარმოების მექანიზაცია და ავტომატიზაცია, ხოლო ხელით შრომის მეთოდს იყენებენ მხოლოდ მხატვრული მინისა და ზოგიერთი სორტული ნაკეთობის დასამზადებლად.

მხატვრული მინა

მხატვრულ მინას მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს დეკორატიულ-გამოყენებით ხელოვნებაში. იყენებენ ვიტრაჟების, მოზაიკების, მხატვრული ჭურჭლის, არქიტექტურული დეტალების, დეკორატიული კომპოზიციების, მცირე ზომის ქანდაკებების, შანდლებისა და სხვათა დასამზადებლად. ძველად მინის წარმოება განსაკუთრებით განვითარებული იყო ძველ ეგვიპტეში (ძვ. წ. IV-I საუკუნეები), სირიაში, ფინიკიაში, ჩინეთში, იმხანად მხატვრული მინის ნაკეთობას (მცირე ზომის ლარნაკები, თასები, მძივები, საყურეები ამულეტები, ბეჭდები) ამზადებდნენ ღია თიხის ფორმებაში წნევისა და მინის მასის ჯოხზე დახვევის გზით. ამგვარი წესით დამზადებული მინა გაუმჭვირვარი და ფერადი (მწვანე, ლურჯი, ზურმუხტისფერი) იყო. ჩაბერვის ხერხის აღმოჩენისა და მინის დუღილის ტემპერატურის გაზრდის შედეგად ელინისტური ქვეყნებისა და ძველმა რომაელმა ოსტატებმა შექმნეს თხელკედლიანი უფერული გამჭვირვალე და შედარებით დიდი ზომის ნაკეთობანი. VI საუკუნიდან მხატვრული მინის წარმოების ცენტრები წარმოიქმნა ბიზანტიაში, სადაც განვითარდა გაუმჭვირი ფერადი შუშის (ჭურჭლისა და სმალტისათვის) წარმოება. დასავლეთ ევროპაში შუა საუკუნეებში გოტიკის ეპოქაში, ხელოვნებაში ვიტრაჟის განვითარებამ ჩამოაყალიბა მინის წარმოების ხასიათი. აღმოსავლეთის ისლამურ ხელოვნებაში XVII-XVIII საუკუნეებში განსაკუთრებით თვალსაჩინოა მინანქრით მოხატული სირიული მინის ნაკეთობანი.

XV-XVI საუკუნეებში ევროპის დეკორატიულ-გამოყენებითს ხელოვნებაში წამყვანი ადგილი დაიჭირა ვენეციურმა მინამ. XVII საუკუნეში უფრო მტკიცე მინის აღმოჩენისა და გრავიიურის ტექნიკის განვითარების შემდეგ, მინის წარმოების ცენტრმა გადაინაცვლა ჩეხეთში, რომელიც ცნობილი გახდა ჩეხური მინის სახელით. 1770 წლიდან ევროპაში, პირველად კი ინგლისში გავრცელდა ტყვია-ჟანგის საფუძველზე მიღებული მინის (ბროლი ან ფლინტგლასი) წარმოება. XVIII საუკუნიდან ინტენსიურად განვითარდა ძვირფასი ქვების ხელოვნური წარმოება. XIX-XX საუკუნეებში მხატვრული მინა გამოიყენეს დეკორაციაში ხელოვნების ოსტატებმა (ე. გალე, ო. დაუმი, ე. რუსო — საფრანგეთში; ი. ჰოფმანი — ავსტრიაში; ლ. ტიფანი — აშშ-ში).

რუსეთში პირველი მინის ქარხანა დაარსდა 1635 წელს. ფერადი მინის წარმოების განვითარებაში დიდი წვლილი მიუძღვის მ. ლომონოსოვს, რომელმაც 1753 წელს დააარსა უსტრუდიცკის ქარხანა. რუსეთში მინის წარმოებაში დიდი როლი შეასრულა, აგრეთვე პეტერბურგის ბროლისა და მინის იმპერატორულმა ქარხანამ (რომელსაც საფუძველი ჩაუყარა პეტრე I-მა მოსკოვის მახლობლად XVIII საუკუნეში და რომელიც XVIII საუკუნის შუა წლებში იამბურგის ქვეყნებთან ერთად გადატანილ იქნა პეტერბურგში). XVIII საუკუნეში დაარსდა აგრეთვე გუსევისა და დიატკოვის ბროლის ქარხნები.

სსრკ-ში მხატვრული მინის ინტენსიური წარმოება დაიწყო XX საუკუნის 30-იანი წლების ბოლოდან. საბჭოთა მხატვრული მინის წარმოების განვითარებას დიდად შეუწყო ხელი მოქანდაკე ვ. მუხინამ. საბჭოთა კავშირში მხატვრული მინის წარმოებაში გამოირჩეოდა ლენინგრადის, ვლადიმირის, უკრაინისა და ბალტიისპირეთის სკოლები.

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 6, თბ., 1983. — გვ. 705-706.;
• უგრელიძე ნ., მინა ძველ საქართველოში, თბ., 1961;
• Аппен А. А., Химия стекла, 2 изд., Л., 1974;
• Качалов Н., Стекло, М., 1959;
• Технология стекла, 4 изд., М., 1967;
• Шелковников Б., Русское художественное стекло, Л., 1969.