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Warenkunde
   Glas
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Warenkunde Glas
 
Einführung
Unter Glas (soviel wie "glasa", germanisch für Bernstein; das Glänzende oder Schimmernde) versteht man einen amorphen Stoff. Glas ist eine ohne wesentliche Kristallbildung erstarrte Schmelze und damit eine röntgenamorphe Substanz.

Glas entsteht, wenn eine Schmelze so schnell abkühlt, dass sich im wesentlichen keine kristalline Struktur ausbilden kann. Das bedeutet, dass sich bei der Entstehung von festem Glas aus einer Schmelze die Geschwindigkeiten der Kristallkeimbildung und die des Kristallwachstums so zueinander verhalten müssen, dass sich zwar Kristallkeime bilden können, aber aufgrund des Erstarrens der Schmelze für das eigentliche Kristallwachstum nicht genügend Zeit vorhanden ist.

Im engeren Sinne versteht man unter Glas aber vor allem unterkühlte (erstarrte) anorganische Schmelzen auf der Basis von Siliziumdioxid (SiO2) das heißt vor allem aus Quarzsand und Zusatzstoffen wie Soda (Natriumcarbonat, Na2CO3) und früher auch Pottasche (Kaliumcarbonat, K2CO3), Manganoxid und Metalloxiden. Durch die Beimengung dieser Zusätze lassen sich die Eigenschaften des Glases beeinflussen.

Herstellung
Glas wird aus Quarzsand (SiO2) erschmolzen und ist nach chemisch-physikalischer Definition ein Schmelzprodukt, welches abgekühlt und erstarrt ist, ohne zu kristallisieren. Beim eigentlichen Schmelzprozess kommt es vor allem zu Lösungsreaktionen. Das bedeutet, dass es nach der Definition noch immer flüssig ist, nur fast unendlich verlangsamt. An alten Glasscheiben lässt sich unten eine leichte Verdickung nachweisen, was diese Aussage stützt.

Um Glas zu erschmelzen, wird ein Netzwerkbildner (Quarzsand), Netzwerkwandler wie Na2O, K2O etc., und Zwischenoxide, auch Stabilisatoren genannt, wie z. B. MgO, zusammen mit Schmelzbeschleunigern, so genannten Flussmitteln (Pottasche, Soda) geschmolzen. Wegen der Bildung des Netzwerkes spricht man bei Gläsern auch von einer Matrix.

Die Zumischung eines Flussmittels ist erforderlich, da reiner Quarz (SiO2) erst bei einer Temperatur von ca. 1700 °C schmilzt. Von der Antike bis zum 8. Jahundert, wurde als Flussmittel Soda aus so genannten Sodaseen beigemischt. Erst danach, als sich die Waldglashütten durchsetzten, wurde das vor allem im Norden schwer zu beschaffende Soda durch Pottasche (Pflanzenasche) ersetzt.

Das Produkt des Erschmelzens der reinen Glasmasse aus den Komponenten wird Fritte genannt, ein Begriff, der in vielen Bereichen, so auch in der Töpferei und der Küche, vorkommt. Auch gibt es oftmals keine scharfe Trennung zwischen Glasproduktion und Glasverarbeitung. Die Produktion des Glases (= Bildung der Netzwerkstruktur durch erschmelzen der Komponenten) führt zum Zwischenprodukt, der Fritte, einer unansehnlichen Masse, die nicht sofort von sich aus Aufschluss über ihre spätere Verwendung gibt. Das Produkt ist von dunkler, lichtundurchlässiger (= opaker) Färbung. Erst durch Beigabe von Braunstein, einem auch als Glasmacherseife bezeichneten Entfärbungsmittel, wird die Fritte entfärbt - wobei allerdings ein Grünstich zurück bleibt - und kann als Rohglas angesprochen werden.

In der Glasherstellung spricht man im engeren Sinn nur dann von einer Schmelze, wenn Glas wiederaufgeschmolzen wird, wie es zum Beispiel beim Recycling von Altglas geschieht. Allerdings wird bis jetzt Altglas nur als "Zusatz" zu den herkömmlichen Rohstoffen und nicht als alleiniger Rohstoff verwendet.

Nach dem Aufschmelzen des Gemenges/der Rohstoffe muss die Fritte geläutert, werden; darunter versteht man ihre Homogenisierung und das Austreiben von Blasen aus derselben. Dabei werden Rohstoffe zugesetzt, die Gase freisetzten. Diese Gasblasen reißen die übrigen Blasen im Glas mit und treiben sie aus.

Verarbeitung
Je nach Verwendungszeck kann Glas unterschiedlich verarbeitet werden, dabei unterscheidet man vor allem Gläser die gepresst, geblasen, gesaugt, gesponnen oder gewalzt werden.

Hohlgläser werden in mehreren Verfahren durch Pressen, Blasen, Saugen und Kombinationen dieser Techniken hergestelt.
Flachglas wurde früher durch Walzen hergestellt, bis etwa um 1950 wurden dabei mitunter Hohlgläser aufgeschnitten und flachgewalzt. Heute wird der Großteil des Flachglases im Floatprozess erzeugt, dabei wird das noch flüssige Glas auf ein Zinnbad geleitet und erstarrt auf dessen Oberfläche. Die Berührungsfläche zwischen Glas und Zinnbad weist sehr gute Eigenschafte auf und muss nicht nachbehandelt werden. Auf diese Weise lassen sich Flachgläser mit einer Breite von mehreren Metern herstellen, allerdings kann eine Dicke von etwa 2 mm nicht unterschritten werden.
Glasfärbung und Entfärbung
Die meisten Glassorten werden mit weiteren Zusatzstoffen produziert, um bestimmte Eigenschaften, wie ihre Färbung zu beeinflussen. Für die Glasfärbung, bzw. für die Entfärbung von Gläsern, die durch Verunreinigungen ihrer Rohstoffe verfärbt sind, werden vor allem Metalloxide verwendet. Grundsätzlich verwendet man für die Entfärbung Färbemittel, die die komplimentäre Farbe der Verfärbung produzieren.

Einstellung der Glaseigenschaften
Wie bei der Glasfärbung werden weitere Glaseigenschaften, wie Lichtbrechung, Temperaturbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, Absorbtionsfähigkeit, Wärmeausdehnung durch Zusatzstoffe manipuliert.

Bleiglas funkelt stärker, weil es einen höheren Brechungsindex hat
Bor verändert als Zusatz die thermischen und elektrischen Eigenschaften
Barium erhöht ebenfalls den Brechungsindex
Cer wird für Glas verwendet, das Infrarotstrahlung absorbiert
Soda und Pottasche sind so genannte Flussmittel, sie werden manchmal zugegeben, um den Schmelzpunkt zu erniedrigen
Mangan kann unerwünschte Farben entfernen. Durch den Zusatz von Tonerde wird die Wasserlöslichkeit verringert
Thallium ermöglicht die Herstellung von niedrigschmelzendem Glas (zwischen 125 und 150 °C)

Einteilung der Gläser
>Natürliches Glas
Natürliches Glas gibt es seit Bestehen der Erdkruste.

>Künstliches Glas
Die Einteilung künstlicher Gläser wird nach verschiedenen Gesichtspunkten getroffen. Glas ist heute ein Sammelbegriff für eine Vielzahl von Produkten, die nach ihren äußeren Merkmalen wie Lieferformen, Anwendungsbereichen, chemischer Zusammensetzung und den sich daraus ergebenden Eigenschaften eingeteilt werden können.

>Einteilung nach äußeren Merkmalen

  • Hohlglas: Flaschenglas, Verpackungsglas, Wirtschafts und Beleuchtungsglas
  • Flachglas: Spiegelglas, Tafelglas, Sicherheitsglas
  • Vollkörperglas

>Einteilung nach Anwendungsbereichen

  • Gebrauchsglas: Vasen, Trinkgefäße, Schmuck
  • Bauglas: Scheiben, Türen, Fassadenbau, Sanitärbereich
  • Optik: Farbloses optisches Glas, Farb und Filterglas,
  • Absorbtionsgläser
  • Chemie
  • Medizin
  • Informationstechnik


Geschichte des Glases
Natürlich vorkommmendes Glas wie Obsidian wurde seit der Steinzeit zur Werkzeugherstellung (Faustkeil) benutzt. Dokumentiert wurde die Glasherstellung durch den Menschen zum ersten Mal in Ägypten um 2000 v. Chr., wo Glasscheiben hergestellt wurden, in dem Quarzsand auf geschmolzenem Blei geschmolzen wurde.

Die Germanen kannten vor ihrem Kontakt mit den Römern keinerlei Glas, weder Schmuckglas, noch Hohlglas oder Flachglas. Als die Germanen das Glas erstmals in der Form von Schmuck und Glasperlen kennenlernten, wurde es mit ihrem heimischen Wort für Bernstein, "glasa" (das Glänzende oder Schimmernde) benannt.

Um 1688 wurde die Methode des Glasgießens erfunden, wodurch Glas stärkere Verbreitung fand. Ab 1827 konnte Glas durch neue Maschinen als Massenware für billige Artikel produziert werden. Die industrielle Flaschenabfüllung (zum Beispiel in Bierbrauereien) begann um die 1870er Jahre.

Mehr Fachliteratur - Wer mehr wissen möchte.

Martin Heck: Chemisch-Analytische Untersuchungen an frühmittelalterlichen Glasperlen (Dissertation)
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