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Werkstofftechnik 2 - Homogenisieren und Läutern

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Werkstofftechnik 2

Homogenisieren und Läutern

Das Homogenisieren und das Läutern sind beides Prozesse, die bei Temperaturen von ca. 1550 °C ablaufen.

Wichtig

Fälschlicherweise wird oft angenommen,  dass man die Temperatur, welche ca. 350 ° über der Liquidustemperatur [Schmelztemperatur] liegt, derat hoch wählt, damit die Dauer des Schmelzvorgangs beschleunigt wird.  

Homogenisieren

Unter dem Homogenisieren versteht man eine gleichmäßige Verteilung aller Komponenten in einem Gemenge. Dies ist erforderlich, da sich die Bestandteile der Schmelze nicht selbstständig mischen und das Glas als Endprodukt sonst keine einheitliche Struktur besitzt. 

Unterstützende Maßnahmen:

Da beide Prozesse selbst in einer viskosen Schmelze sehr erschwert ablaufen, werden begünstigende Maßnahmen ergriffen. So werden in die Glasschmelzwanne [sieh Abb.] Hindernisse eingebaut wodurch der Schmelze, die sich in thermischer Bewegung befindet, eine Richtung vorgegeben wird, die eine Durchmischung nach sich zieht.

Konstruktive Maßnahmen zur besseren Homogenisierung
Konstruktive Maßnahmen zur besseren Homogenisierung
Homogenisieren mit Rührwerken
Homogenisieren mit Rührwerken

Alternativ kann eine Homogenisierung auch mechanisch gefördert werden. In diesem Fall wird die Schmelz durch Rührwerke in Bewegung versetzt. 

Läutern

Das Läutern hingegen dient dem Zweck noch verbliebene Gasblasen aus der Schmelze zu entfernen. Dieser Prozess verläuft parallel zur Homogenisierung, setzt sich aber auch während des Abstehens der Schmelze fort. 

Unterstützende Maßnahmen:

Beim Läutern äußern sich die Maßnahmen durch das Einbringen von Zusätzen, die zu einer Abspaltung von $ O_2 $ und $ SO_2 $ bei den gasförmigen Reaktionsprodukten führen. Diese wandern anschließend in vorhandene Gasbläschen und sorgen mit einer Volumenvergrößerung für eine höhere Auftriebskraft. Ein bevorzugter Zusatz [Läutermittel] ist hierbei Natriumsulfat [$ Na_2SO_4$]. Dessen Wirkung wird in der nächsten Reaktionsgleichung dargestellt:

Methode

$\ Na_2SO_4 \rightarrow Na_2O + SO_2 + \frac{1}{2} O_2 $

Dennoch werden häufig weitere Maßnahmen getroffen um den Läuterungsprozess zu begünstigen. Eine andere unterstützende Maßnahme ist die Zugabe von Additiven, die die Oberflächenspannung der Schmelze senken und somit ein Entweichen der Gase erleichtert. 

Merke

Eine Maßnahme, die sowohl das Homogenisieren als auch das Läutern parallel unterstützt, ist das Homogenisieren mit Pressluft. Hierbei wird Pressluft mit einem Luftdruckrührwerk in die Schmelze gebracht, wodurch die Schmelze homogenisiert und zeitgleich der oben beschriebene Effekt der Steigerung der Auftriebskraft eintritt.