Wissenswertes

Die häufigsten Rohstoffe in der Massenglasproduktion können der nachfolgenden Liste entnommen werden:

Quarzsand ist ein fast reiner SiO2-Träger zur Netzwerkbildung. Wichtig ist, dass der Sand nur einen geringen Anteil an Fe2O3 besitzen darf (< 0,05 %), da sonst bei Weißglas störende Grünfärbungen auftreten. Dieser Rohstoff macht mit über 70 % massenmäßig den größten Teil des Gemenges aus, und ist eine der Hauptquellen für Verunreinigungen.

Soda (Na2CO3) dient als Natriumoxidträger, das als Netzwerkwandler und als Flussmittel dient und den Schmelzpunkt des SiO2 senkt. In der Schmelze wird Kohlenstoffdioxid frei und löst sich als Gas aus dem Glas. Soda ist im Bereich der Massengläser der teuerste Rohstoff, da er kaum als natürlich vorkommendes Mineral Verfügbar ist. Natrium kann der Schmelze auch als Nitrat oder Sulfat zugeführt werden (Natriumsulfat ist Läutermittel zur Reduzierung des Blasengehaltes).

Pottasche (K2CO3) liefert Kaliumoxid für die Schmelze, das wie Natriumoxid als Netzwerkwandler und Flussmittel dient.

Feldspat (NaAlSi3O8) trägt neben SiO2 und Na2O Tonerde (Al2O3) in das Gemenge ein. Diese führt zu einer Erhöhung der chemischen Beständigkeit gegenüber Wasser, Nahrungsmitteln und Umwelteinflüssen.

Kalk dient als Netzwerkwandler. Während der Schmelze zersetzt es sich zu Kohlendioxid und Calciumoxid. CaO erhöht in mäßiger Zugabe (10–15 %) die Härte und chemische Beständigkeit des Endproduktes.

Dolomit ist ein Träger für CaO und MgO. Magnesiumoxid wirkt auf die Schmelze ähnlich wie Calciumoxid. Ein zu hoher MgO-Gehalt im Glas kann jedoch die Liquidustemperatur unerwünscht erhöhen und zu Entglasungen führen.

Altglas oder Eigenscherben aus dem Produktionsbruch werden ebenfalls dem Gemenge wieder zugegeben. Altglas aus dem Glasrecycling geht vor allem in die Behälterglasindustrie, denn Glasflaschen bestehen heute im Schnitt zu rund 60 % aus Altglas, grüne Flaschen aus bis zu 95 %, und in die Herstellung von Glaswolle, wo ihr Anteil bis zu 80 % beträgt. Dies spart Rohstoff und Energie, da Scherben leichter schmelzen als das Gemenge und die chemischen Reaktionen wie beispielsweise die Dekarbonatisierung von Soda, Kalk und Dolomit nicht mehr stattfinden muss. Recycelte Scherben sind eine weitere Hauptquelle für Verunreinigungen, da die Farbsortierung bei Altglasrecycling Probleme bereitet und weitere unerwünschte Fremdstoffe wie Metalle, Keramik oder Spezialgläser nur ungenügend ausgelesen worden sein können. Die Fremdstoffe verursachen Glasfehler durch nicht vollständiges Aufschmelzen oder ungewollte Färbungen des Glases und Schäden in der Glasschmelzwanne, da sich Metalle in den feuerfesten Boden einfressen.

Für Spezialgläser kommen auch Mennige, Borax, Bariumcarbonat und seltene Erden zum Einsatz

(1) Definition: Glas ist eine Amorph, d.h. ohne Kristallisation erstarrte (Metastabile), also unterkühlte Schmelze, deren Atome zwar eine Nahordnung, aber keine gerichtete Fernordnung aufweisen.

(2) Eigenschaften || Verwendung: Glas ist dank seiner Eigenschaften ein idealer Werkstoff.

a. Korrosionsbeständig

b. Leitunfähig, Dämmleiter

c. schlechter Wärmeleiter

d. Lichtundurchlässig

e. Gas- und Flüssigkeits-dämmend

f. Schallbrechend

g. Druckbeständig

Diese Eigenschaften sorgen dafür dass man Glas nicht nur zum Bauen benutzen kann sondern auch in der Optik, dem Datentransfer (Glasfaserkabel) und vor allem als Geräteglas.

(3) Glassorten: Man teilt Glassorten in fünf Hauptgruppen ein:

a. Natron-Kalk-Glas [Na2O-CaO-6SiO2]:Die häufigste Form des Glases.

b. Kali-Kalk-Glas [K2O-CaO-6SiO2]: Kristallgläser, Kronglas, schwer schmelzbares Glas

c. Bor-Tonerde-Glas [SiO2-Al2O3-Na2O-B2O3-BaO]: sehr widerstandsfähig gegen Temperaturdifferenzen und Chemikalien; Pyrex oder Pyroflam-gläser;

d. Kali-Blei-Glas [K2O-PbO-6SiO2]: hohe Lichtbrechung, große Dichte.

e. àQuarzglas [reines SiO2]: hohe Schmelztemperatur(1700°), Quarzglas hat eine tetraedische Struktur, geringe Wärmeausdehnung, keine Fernordnung;

(4) Aufbau und Struktur: Die Vorraussetzung für den Glaszustand ist ein Netzwerkbildner, wie zum Beispiel Siliciumdioxid da es ein dreidimensionales Netzwerk bilden kann. Im gläsernen Zustand geht die Fernordnung verloren, da die Anordnung der Tetraeder unregelmäßig ist. Technische Gläser enthalten als Netzwerkbildner zusätzlich noch Natrium- und Calciumoxid, wodurch Bindungen im Siliciumgitter gespalten werden, die hat den Vorteil das die Schmelzherstellungstemperatur erheblich gesenkt werden kann.

(5) Verhalten von Glas bei Hitze: Technisches Glas, welches zusätzlich noch andere Stoffe wie Natrium enthält, verändert sich im erhitzten Zustand wie folgt:

a. In erhitztem phenolphtaleinhaltigen Wasser ändert sich der pH-Wert, je nach Alter und Temperatur, von neutral zu basisch.

b. Da das Natrium in Ionen vorliegt, leitet Glas bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom, da es zur einer Lockerung im Gitternetz kommt, dies hat zur Folge, das sich die Natrium-Ionen frei bewegen können.
Problematische Behauptung. Das wäre ein Leiter zweiter Ordnung! Was hier nicht gesagt wird:
- Solches Glas müsste geschmolzen sein.
- Das "Glas" würde sich bei Stromdurchgang chemisch verändern.

c. Im Gegensatz zu anderen Stoffen wie Wasser ist Glas in der Lage seine Viskosität kontinuierlich zu ändern, während bei Wasser diese Veränderung nur Sprunghaft ändert. Außerdem hängt die Viskosität von der Art des Glases ab, d.h. z.B. an den Anteilen an Fließmitteln und Stabilisatoren. Die Einführung von Netzwerkwandlern verringert die Viskosität.

(6) Begriffserklärung:

a. Amorph: ungeformt, gestaltlos;

b. Metastabil: porös;

c. Quarz: Siliciumdioxid- Kristallgitter mit Fernordnung

Wissenwertes über Glas