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Werkstofftechnik 2 - Ausgangsstoffe für die Glasherstellung

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Werkstofftechnik 2

Ausgangsstoffe für die Glasherstellung

Glasfassade
Glasfassade

Bei Glas handelt es sich um ein nichtkristallinen, spröden, anorganischen sowie hauptsächlich silikatisch-oxidischen Werkstoff, dessen Eigenschaft durch die Art und Menge der Oxide beeinflusst wird.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Glas kann sowohl als Werkstoff, wie auch als Zustand definiert werden. In diesem Kurstext erfolgt eine Betrachtung von Glas als Werkstoff. 

Die Herstellung von Glas verläuft in vier Teilschritten. Zu Beginn erzeugt man das gewünschte Glasgemenge, welches aus spezifischen Rohstoffen für einen gewünschten Glastyp besteht. Dieser Prozessschritt ist Gegenstand dieses Textes. 

Erzeugung des Glasgemenges

Ein Glas besteht zum größten Teil aus silikatischen Ausgangsstoffen. Die Struktur des Glases bilden Si-Atome, welche über Sauerstoff miteinander verbunden sind. In manchen Fällen sind zudem B- und Al-Atome mit in die Struktur eingebunden. Zu Beginn liegt der silikatische Stoff [$ SiO_2 $] als natürlicher Quarzsand vor. Dieser sollte für eine erfolgreiche Verarbeitung in reiner Form vorliegen. Liegen Verunreinigungen vor, so erfolgt eine Waschung und Sortierung nach Korngröße. Bei optischen Gläser muss die Reinigung des Quarzsandes noch intersiver erfolgen, indem Verunreinigungen [wie $ Fe_2O_3 $] gegebenenfalls mit Säurebehandlungen entfernt werden. Bei Massengläsern erfolgt die Entfernung von verunreinigenden Metalloxiden, die zu einer Farbwirkung führen, durch eine chemische oder physikalische Entfärbung. 

Die Aufgabe des $ SiO_2 $ besteht darin als Netzwerk- oder Glasbildner zu fungieren. Im weiteren Verlauf der Glaserzeugung werden Alkalimetalloxide zugeführt die als Flussmittel wirken. Als letzten Einsatzstoff sind Erdalkalimetalloxide zu erwähnen, die als Stabilisatoren oder Netzwerkwandler in Form ihrer Carbonate dienen. Weitere optionale Zusatzstoffe im System sind Läutermittel, Färbungsmittel, Trübungsmittel.

Liste von Glasrohstoffen

In der nachfolgenden Tabelle sind nochmals alle wichtigen Glasrohstoffe aufgeführt:

EinsatzstoffEigenschaftVertreter
HaupteingangstoffHauptbestandteile eines Glases

$SiO_2 $ als Sand und Quarziten

Borate $ B_2O_3 $, Feldspaten, Kaoline $\ Al_2O_3 $

Alkali- und Erdalkali-Rohstoffe als Carbonate wie $ Na_2CO_3 $

LäutermittelZersetzen sich in der Schmelze und erzeugen gasförmige Stoffe.Nitrate, Sulfate, Peroxide, Chlorate
FärbungsmittelLösen sich in Glasschmelzen kolloidalMetalloxide von Nebengruppenelementen
TrübungsmittelReagieren in der Schmelze und bilden schwerlösliche Verbindungen.Ausscheidung von Bleiarsenat und $ SnO_2 $