طرح توجیهی توليد شيشه خود تميزشونده با فناوری نانو

محصول طرح توجیهی ، شيشه خود تميز كن می باشد كه با استفاده از كوتينگ نانو ذرات تيتانيوم بر روی شیشه فلوت توليد ميشود و مهمترين خاصيت آن تميز شدن خود به خود در اثر تابش نور است به اين ترتيب كه تابش نور خورشيد به آن باعث واكنش شيميايی اين فيلم با كثيفی های آلی نشسته بر سطح شيشه می شود و آنها را از بين ميبرد.

و در صورت بارش باران يا گرفتن شلنگ آب بر آن قطر ات آب به طور يكنواخت و هموار روی سطح شيشه پخش می شود.اين محصول نتيجه تكنولوژی نانو می باشد در دنيا محصولی كاملا جديد و با تكنولوزی بالا می باشد.

با وجود اين شكنندگى شيشه در طول تاريخ كاربرد آن را محدود مى كرد، و اين محدوديت تا روزگار معاصر ادامه داشت. اما بر اثر پيشرفت هاى صنعتى اكنون شيشه هايى توليد مى شود كه نشكن به حساب مى آيند.

شيشه هاى ضد فشار، شيشه ضد آتش، كف پوش شيشه اى، شيشه هاى دو جداره، درهاى كشويى و گردان و اتوماتيك، همه كاربردهاى تازه شيشه را نشان مى دهند و شيشه خود تميز كن كه محصول تكنولوژی و پيشرفت های سالهای اخير ميباشد.

کد آیسیک توليد شيشه نانو

امروزه از شيشه به عنوان يكی از پركاربردترين مواد در صنعت استفاده می شود كه مهمترين موارد كاربرد آن در نمای ساختمان ها، وسايل نقليه، ساخت پروژكتورها و غيره می باشد.

از آنجایی كه شيشه ها اغلب در معرض آلودگی های محيطی قرار دارند لذا از شفافيت و زيبايی آن ها كاسته می شود كه برای غلبه بر اين مشكل، به تميز كردن دوره ای آنها نياز است.

اين امر موجب مصرف پاك كننده هاي شيميايي و انرژي زياد و ايجاد هزينه هاي بسيار به خصوص در مواردي كه دسترسي به سطوح شيشه مشكل است (نظير برج ها و آسمان خراش ها) مي گردد.

بنابراين ساخت شيشه هاي خود تميزكننده كه حذف مشكلات مذكور را موجب مي شود، مورد توجه قرار گرفته است. بدين منظور يك لايه نازك در ابعاد نانومتر از ماده نيمه هادي به روش هاي مختلف كوتينگ بر روي شيشه نشانده مي شود.

مزايای استفاده از نانو شيشه

1- پس زدن آب از روی سطوح
2- عدم چسبيدن آلودگی و كثافات بر روی سطوح
3- عدم رسوب گرفتن سطوح
4- عدم رؤيت توسط چشم
5- پايدار نمودن سطوح در برابر فرسايش
6- ممانعت از خوردگي سطح توسط هوا
7- جلوگيري از رشد قارچ ها
8- سهولت پاكيزگي
9- صرفه جويی در آب و مواد پاک كننده
10- مقاومت بالا تا حدود 350 درجه سانتی گراد
11- براي بدن مضر نمي باشد و مسموم كننده نيست.

مايع نانو شيشه مانع از ماندن آب و يا هر نوع آلودگي ديگر بر روي سطوح مي شود. نانو شيشه ماده اي است كه باعث مي شود آلودگي بر روي شيشه خود به خود و در كمتر از يك ثانيه پاك شود.

اين ماده كه بصورت اكسيد تيتانيوم مي باشد و با آغشته نمودن سطح شيشه به يك لايه نازك و نامرئي از آن، مي توان از نشستن هر چيز بر روي شيشه جلوگيري كرد. اين مايع به مولكولهاي سطح شيشه ميچسبد و باعث منحرف شدن آب و آلودگي ديگر بر روي شيشه مي شود.

زماني كه لايه نازكي از TiO2 مستقيماَ بر روي سطح شيشه قرار داده مي شود، شيشه شفافي بدست مي آيد كه قدرت فوتوكاتاليستي بالائي از خود نشان مي دهد كه اين به خاطر درجه خلوص بالاي كوارتز است. اين لايه باعث تميز شدن شيشه در تابش اشعه ماورا بنفش خورشيد و باران مي گردد.

معمولاٌ براي رشد لايه شفاف و نازكي از TiO2 بر روي سطح، يك تركيب آلي ، حاوي تيتانيم ، در اثر حرارت بر روي سطح تجزيه مي شود. براي ايجاد لايه سخت بر روی شيشه ، لازم است درجه حرارت را نزديک به 400 درجه سانتی گراد ( 592 درجه فارنهايت) برسد.

اگر درجه حرارت بسيار بالا رود، شيشه سودالايم (sodalime) شروع به نرم شدن مي كند و يونهاي سديم از شيشه خارج شده، تركيبي از اكسيژن – سديم و تيتانيوم شكل می دهند كه اين تركيب، فعاليت فتوكاتاليستی ندارد. اين صفحه شيشه ای هم اكنون شيشه خود تميز كننده ناميده می شود، زيرا كثيفی و گردو غبار از روی سطح آن ناپديد مي شود.

مواد اوليه مورد استفاده در توليد نانو شيشه :

تركيبات تيتانيوم

ماده دي اكسيد تيتانيوم و يا تترا كلريد تيتانيوم علاوه بر كاربرد در تصفيه فاضلاب ها و در صنايع رنگ، در چند سال اخير براي دو كاربرد ديگر نيز مطرح شده است.

يكي از آنها استفاده براي حذف آلاينده هاي هوا و رنگزدايی است كه از خاصيت فتوكاتاليستي (Photocatalysis) استفاده ميشود و كاربرد ديگري استفاده برای ساخت نانو لايه های خود تميزكن (cleaning -Self) با استفاده از خاصيت فوق آبدوستی اين ماده است.

معرفی ماده دی اكسيد تيتانيوم و خواص آن

دي اكسيد تيتانيوم از اكسيدهاي فلزي است كه در زندگي روزمره كاربرد فراواني دارد. اين ماده پودر سفيدرنگي است كه داراي سه فاز كريستالي آناتاس، روتيل و بروكايت مي باشد، پودر اين ماده به عنوان رنگدانه سفيد در صنعت استفاده مي شود.

شكاف انرژي اين ماده حدود 3/2 الكترون ولت است كه مي تواند نور فرابنفش را جذب كند. از اين خاصيت استفاده شده به عنوان جاذب نور فرابنفش در كرم هاي ضد آفتاب بكار مي رود.

دو خاصيت مهم ديگر اين ماده كه آن را در زندگي بسيار كارا و مفيد مي سازد، خواص فتوكاتاليستي و خود تميزكني آن است. از اين دو خاصيت براي تصفيه آب و فاضلاب ها، حذف آلودگي هوا در ساختمانها، تسريع واكنش هاي فتوشيميايي مانند توليد هيدروژن، ساخت سطوح و لايه هاي ضد مه و شيشه های خود تميزكن استفاده مي شود.

خاصيت فتوكاتاليستی

تحريك لايه هاي دي اكسيد تيتانيوم در فاز كريستالي آناتاس با پرتو نور فرابنفش باعث مي شود الكترون اتم هاي سطحي با جذب فوتون برانگيخته شده از لايه ظرفيت به لايه هدايت منتقل شوند. در اين حالت زوج الكترون – حفر ه در سطح نانوذرات ماده دي اكسيد تيتانيوم بوجود مي آيد.

مولكول هاي اكسيژن هوا در برخورد با سطح اين الكترون ها را مي ربايند،در اين حالت سطح ماده بسيار فعال مي شود، بطوريكه مي تواند آب را نيز اكسيد كند.

به اين دليل اين ماده در برخورد با مولكول هاي آلوده كننده هوا كه عموما مولكول هاي آلي كربني هستند مي تواند آنها را اكسيد كرده به دي اكسيد كربن، آب و غيره تبديل كند.

خاصيت فوق آبدوستی

خاصيت ديگري كه اين ماده از خود نشان مي دهد خاصيت فوق آبدوستي آن است. اين خاصيت كه با خاصيت فتوكاتاليستي رابطه تنگاتنگي دارد باعث پديده خودتميزكنی در اين ماده مي شود. بهمين دليل لايه اي نازك از اين ماده را روي سطح شيشه ، كاشی و بعضی ظروف می نشانند تا مانع از كثيف شدن آن شوند.

از يك ديدگاه مواد به دو دسته آبدوست و آبگريز تقسيم مي شوند، مواد آبدوست معمولا داراي پيوندهاي قطبي بوده و مي توانند در تماس با مولكول آب آن را جذب كنند. اما مواد آبگريز برخلاف دسته قبل داراي پيوندهاي غير قطبي هستند.

اتم هاي اين مواد از طريق نيروي واندروالس يكديگر را جذب مي نمايند و مي توانند با مولكول هاي آلي پيوند خوبي برقرار كنند، اما با آب و مواد قطبي پيوند برقرار نكرده و آب از سطح آن دور مي شود.

كاربردها

فوتوكاتاليست ها و مواد فوق آب دوست در كاربردهاي متعددي مورد استفاده قرارمي گيرند، يكي از كاربردهاي اين مواد سطوح خود تميز كن اعم از شيشه، كاشي و سطوح ديوار مي باشد كه در برخورد نور ماورا بنفش فعال شده و با تجزيه مواد آلي يا ايجاد باندهاي ضعيف بين سطح و مواد آلاينده براحتي تميز مي شوند.

همچنين فوتوكاتاليست ها مي توانند در تصفيه آب، هوا و يا پساب هاي شيميايي مورد استفاده قرار گيرند. علاوه بر اين فوتوكاتاليست ها در معرض نور ماورا بنفش مي توانند باكتري ها و ويروس ها را از بين ببرند.

خواص خود تميز كنی، ضد باكتري و تجزيه آلاينده ها محدوده وسيعي از كاربردها براي اين مواد ايجاد كرده است كه شركت هاي مختلف در حال توسعه آنها و بازارسازی برای آنها مي باشند.

مواد اوليه توليد شيشه فلوت :

سيليس، كربنات سديم، دولوميت، آهک، فلدسپار، سولفات، ذغال و شيشه خرده. مخلوط تک تک مواد اوليه كه درمقادير معين با يكديگر تركيب مي شوند تا نوع شيشه موردنظر را تشكيل دهند شارژ ( بار ) شيشه ناميده می شوند. وقتی شارژ شيشه دقيقا ” تعيين شد،مخلوط سازی شده و برای ذوب به كوره شارژ شوند مواداوليه ناميده ميگردد.

هر بچ مواد اوليه توليد شيشه شامل موارد زير است :

• شكل دهنده ها
• كمک ذوب ها، مخلوطی از عناصر مختلف كه باعث پایين آمدن
• مواد تثبيت كننده
• مواد رنگ يا رنگدانه ها

شماره تعرفه گمركی

با استفاده از كتابهای منتشر شده از سوی گمرک تحت عنوان سالنامه بازرگانی خارجی جمهوری اسلامی ايران كد تعرفه محصولات طرح بدست آمده كه عبارتند از :

کد تعرفه	شرح تعرفه
700521	شيشه فلوت كه خمير آن كلا در توده رنگ شده، روكشدار شده يا سطح آن صرفا ساييده شده باشد.
70052110	شيشه های فلوت ،ساييده و صيقل شده مسلح نشده كه خمير آن كلا درتوده رنگ شده باضخامت 2/5 ميليمتر و كمتر از آن
70052120	شيشه های فلوت ،ساييده و صيقل شده مسلح نشده كه خمير آن كلا درتوده رنگ شده با ضخامت بيشتر از 2/5 میلیمتر تا 4/5 میلیمتر
70052130	شيشه های فلوت ،ساييده و صيقل شده ،مشلح نشده باضخامت بيشتر از 4/5 ميليمتر كه خمير آن درتوده رنگ شده كدرشده ياروكشدار شده
70052190	سايرشيشه های فلوت ،ساييده و صيقل شده مسلح نشده كه خمير ان كلا درتوده رنگ شده غير مذكور درجای ديگر

شرایط واردات

حقوق ورودی هر كالا شامل حقوق پايه و سود بازرگانی است. حقوق پايه طبق بند 2 قانون اصلاح موادي از قانون برنامه سوم توسعه اقتصادي ، اجتماعي و فرهنگي جمهوري اسلامي ايران ، حقوق گمركي ، ماليات، حق ثبت سفارش كالا ، انواع عوارض و ساير وجوه دريافتي از كالاهاي وارداتي تجميع گرديده است و معادل 4% ارزش گمركي كالا ها تعيين ميشود.

به مجموع اين دريافتي و سود بازرگاني كه طبق قوانين مربوطه توسط هيئت وزيران تعيين ميشود، حقوق ورودي اطلاق ميشود. با بررسي بر روي اطلاعات موجود در كتاب مقررات واردات و صادرات گمرک جمهوري اسلامي ايران حقوق ورودی محصولات شيشه توليد شده تعيين شد كه در جدول زير خلاصه شده است:

كد تعرفه	حقوق ورودی
70052110	10
70052120	20
70052130	20
70052190	20

بررسی و ارائه استاندارد

استاندارد شماره 43 استاندارد شيشه است كه از سوي موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران منتشر شده است كه در آن تعريف شيشه ، اجسام شيشه ساز، انواع شيشه ها ، اصلاحات و ساير موارد را بررسی ميكند:

شيشه:

هرچند كه هم مواد عالي و هم مواد معدني در شرايط معين مي توانند حالت شيشه اي داشته باشند ولي در اصطلاح عادي و عرف اجسامي را شيشه مي گويند كه مخلوطي از اكسيدهاي سيليسيم و چند اكسيد ديگر چون اكسيد كلسيم و سديم و پتاسيم و غيره باشد و حالت شيشه ای را نيز نشان دهد.

اجسام شيشه ساز

سيليس ، اكسيد بر ، و اكسيد فسفر هر كدام بتن هایی می توانند شيشه درست كنند و لذا آنها را شيشه ای ها گويند. سيليس اگر به تنهایی ذوب گردد شيشه كوارتز می شود كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد. چون نقطه ذوب سيليس خيلي زياد است براي آنكه آسانتر ذوب شود مواد قليائي به آن اضافه مي كنند.

دو اكسيد سديم و پتاسيم (بصورت كربنات يا املاح ديگر اضافه مي شود) مواد بي رنگي هستند كه نقطه ذوب شيشه را پائين مي آورند و لذا اين دو را روان كننده گويند.

اما شيشه ای كه از سيليس و اين دو اكسيد توليد شده باشد در برابر آب و هوا مقاوم نيست و براين اضافه می شود و لذا برای رفع اين نقص اكسيد دو ظرفيتی فلزات نامبرده در زير كه قليایی عمل مي كنند اين مواد را ثابت كننده گويند : باريم _ سرب _ كلسيم _ منيزيم و روی.

اما اكسيد آلومينيم در بعضي از شيشه های صنعتی وارد می شود كه معمولا” از ناخالصي مواد بكار رفته و يا از آجرهاي كوره است ولي ميتوان آلومينيم را هم بعنوان جسم شيشه ای (اگر بصورت اسيدی عمل كند) و هم بعنوان ثابت كننده ( كه در اين حال قليائي عمل مي كند) در شيشه وارد كرد.

علاوه بر مواد بالا براي بي رنگ كردن يا رنگ كردن شيشه در حدود دوازده عنصر ديگر را بصورت اكسيد به شيشه مي افزايند بطور خلاصه مي توان گفت كه شيشه هاي معمولي و يا صنعتي حداقل از يك اسيد ( معمولا” سيليس) و دو باز درست شده است كه يكی از آنها از قليایی ها و ديگري از قليایی های خاكی و يا از فلزات سنگين (سرب يا روی) است.

انواع شيشه ها

شيشه ها را از لحاظ مختلف می توان تقسيم بندی كرد:

از نظر موارد استعمال مي توان شيشه ها را به تجارتی (ظرفی _ ساختمانی مايحتاج زندگی) و صنعتی و علمی تقسيم نمود بدون آنكه بتوان اين انواع را بطور دقيق از يكديگر مشخص ساخت. شيشه های صنعتی و علمی را نيز از نظر مواد سازنده می توان به ترتيب زير تقسيم كرد :

1 _ شيشه سيليسی يا شيشه ای كه از سيليس ذوب شده درست شده باشد.
2 _ شيشه با 96 % سيليس
3_ شيشه سودا _ آهک.
4 _ شيشه سيليسی و سرب قليایی.
5 _ شيشه بر و سيليس
6 _ شيشه آلومينيوم و سيليكات.
7 _ شيشه رنگي
8 _ شيشه كلوئيددار
9 _ شيشه ای كه ذرات زير ميكروسكوپی دارد.
10 _ شيشه ای كه در برابر نور متأثر ميشود.
11 _ شيشه اپتيكی

محصول موردنظر طرح شماره 10 (شيشه ای كه در برابر نور متأثر ميشود) است كه در برابر نور خاصيت خود تميز كنندگي پيدا ميكند.

موارد کاربرد و مصرف

امروزه از شيشه به عنوان يكی از پركاربردترين مواد در صنعت استفاده مي شود كه مهمترين موارد كاربرد آن در نمای ساختمان ها، وسايل نقليه، ساخت پروژكتورها و غيره می باشد.

از آنجائي كه شيشه ها اغلب در معرض آلودگي هاي محيطي قرار دارند لذا از شفافيت و زيبايي آن ها كاسته مي شود كه براي غلبه بر اين مشكل، نياز به تميز كردن دارند.

اين امر موجب مصرف پاك كننده هاي شيميايي و انرژي زياد و ايجاد هزينه هاي بسيار به خصوص در مواردي كه دسترسي به سطوح شيشه مشكل است (نظير برج ها و آسمان خراش ها) مي گردد.

بنابراين توليد شيشه های خود تميزكننده كه حذف مشكلات مذكور را موجب مي شود، مورد توجه قرار گرفته است. بدين منظور يك لايه نازك در ابعاد نانومتر از ماده نيمه هادی TiO2 به روش های مختلف كوتينگ بر روی شيشه نشانده می شود.

موارد استفاده از نانو شيشه

1- شيشه های پنجره ساختمانها و ويترين مغازه ها

2- سقف های شيشه ای، نمای ساختمانها

3- آينه ها

4- سلولهای خورشيدی

5- گلخانه ها

بررسی كالاهای جايگزين محصول

از آنجائيكه اين محصول در نوع خود بی مانند است لذا نمي توان جايگزيني براي آن يافت كه كليه ويژگيهاي شيشه خود تميز شونده را دارا باشد.از آنجائيكه بيشتر شيشه های ساختمانی در معرض كثيف شدن قرار دارند لذا اين خاصيت به حفظ زيبائي و شفافيت آنها كمك ميكند.

و به خصوص در شيشه هایی كه تميز كردن آنها مشكل است مانند ساختمانهای بلند و .. استفاده از اين نوع شيشه بسيار مفيد خواهد بود. علاوه بر اين كاربرد اين نوع شيشه در مصرف پاک كننده هاي شيميايي و انرژي زياد و ايجاد هزينه هاي موردنياز برای پاک كردن شيشه صرفه جویی ميشود.

اهميت استراتژيک كالا

ظهور فناوری نانو در دهه اخیر و رشد فزاینده آن از ابتداي قرن جاري اين فناوری را به پارادایمی جدید درعرصه علم و تكنولوژي مبدل نموده است كه موجب تحول جدي و بنيادين در بسياري از رشته ها و مقوله هاي فني و علمي شده است.

ظهور اين پارادايم نو فرصتي استثنائي براي كشورمان جهت جبران عقب ماندگي خود نسبت به كشورهاي توسعه يافته در زمينه تكنولوژي فراهم كرده است تا با سوار شدن بر امواج بلند اين فناوري بتواند به يكباره و با يك حركت مستمر و هوشمندانه جايگاه خود را در اين عرصه تغييرات اساسي بدهد.

بر اساس پيش بيني مركز پژوهش هاي مجلس شوراي اسلامي بازار محصولات مبتني بر فناوري نانو تا سال 2015 بالغ بر هزار ميليارد دلار و اشتغال توليد شده تا آن زمان پانزده ميليون نفر مي باشد.

و در صورتي كه هم اكنون گامهاي بلندي جهت تصاحب بخشي از اين بازار بزرگ برنداريم، بازپس گيري آن از كشورهاي پيشرو به مراتب مشكلتر و مستلزم هزينه هاي بيشتري خواهد بود.

شرايط صادرات

در كتاب مقررات صادرات و واردات بازرگاني جمهوري اسلامي ايران براي تعرفه هاي ذكر شده شرايط خاصي عنوان نشده است.