Glas

Glas ist eine homogene amorphe, isotrope, durchsichtige, feste und spröde Substanz im metastabilen Zustand, die durch Abkühlen der Schmelze entsteht. Sie enthält meistens Kieselsand, Soda, Alkalimetalloxide, Kalkstein. Es ist ein biologisch inaktives Material.

Glas ist transparent (durchsichtig) für sichtbares Licht (es gibt auch undurchsichtiges Glas). Normales Glas lässt kein Licht mit einer Wellenlänge kürzer als 400 nm durch (Ultraviolettlicht), da es Verunreinigungen enthält, z. B. Soda (Natriumcarbonat).

Geschichte

Glas wurde um das Jahr 3000 v. Chr. im Aegyptenentdeckt. Anfänglich war die Technologie nicht in der Lage, reines Glas (Verunreinigungen) herzustellen und es wurde hauptsächlich für die Herstellung kleiner Gefässe und Schmuckstücke verwendet. Gefässe wurden durch Wickeln um einen Tonkern bearbeitet, der nach dem Abkühlen des Glasprodukts zerbrach. Das Glas enthielt Kieselsäure, Kalk und Natrium.

Glas kommt auch in der Natur vor und wird aus vulkanischer Schmelzegebildet. Dieses Glas heißt Obsidian. Obsidian wurde lange Zeit für die Herstellung von Messernmit einfachen Werkzeugenverwendet. Eine andere Form natürlichen Glases sind Röhren, die durch den Einschlag eines Blitzes in Kieselsand entstanden sind.

Glas

Glas ist ein homogener amorpher, fester, spröder, meist durchsichtiger Stoff mit glattem Oberflächen. Es wird aus sogenannten Glasrohstoffen in einem Schmelzhof in der Glasofen hergestellt. Der Stoff kühlt sich schnell ab und hat daher nicht genug Zeit, um eine kristalline Gitterstruktur zu bilden. Das resultierende feste Material ist amorphen (formlos). Reines Glas ist transparent (durchsichtig), relativ fest Material, abriebfest, im Wesentlichen inert und biologisch inaktiv. Es kann in verschiedene Formen geformt werden. Glas ist jedoch sehr spröde und bricht in scharfe Splitter. Diese Eigenschaften können durch Zugabe von Verbindungen (meist Metalloxide) zur Schmelze modifiziert werden. Glas kann auch thermisch behandelt werden, z. B. härten.

Glas besteht hauptsächlich aus Kieselsäure, die aus Quarz (Kieselsand – ebenfalls Glasrohstoffsand) gewonnen wird. Quarz hat Schmelztemperatur von ca. 2 000 °C, daher werden bei der Herstellung alkalische Stoffe hinzugefügt, die diese Temperatur erheblich senken, z. B. Soda und Kaliumcarbonat, die die Schmelztemperatur auf ca. 1 000 °C senken. Da Alkali gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit des Glases gegenüber Wasser verringert, was unerwünscht ist, wird auch Kalkoxidhinzugefügt, das diese Widerstandsfähigkeit verbessert.

Die grundlegenden Rohstoffe für die Glasproduktion sind – reiner Kieselsand, Kalkoxid, Natriumcarbonat (Kaliumcarbonat), Aluminiumoxid und Glasabfall (getrennter Abfall). Aus diesen Rohstoffen wird eine Pulvermischung namens Glasrohmassehergestellt, die in der Glasofen geschmolzen wird. Zu den Grundkomponenten der Masse werden verschiedene Zusatzstoffe hinzugefügt, die das Glas reinigen, einfärben oder undurchsichtig machen.

Quarzglas

Glas, das nur aus reinem Kieselsäureoxid SiO₂ (Quarz) hergestellt wird, heißt Quarzglas. Im Gegensatz zu normalen Gläsern hat es einige andere Eigenschaften. Es absorbiert nicht ultraviolettes Licht, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur (ca. 1 650 °C), ist hart, abriebfest, optisch rein (enthält keine Verunreinigungen), verzerrt die Wellenlänge des durchgehenden Lichts nicht (Farbfehler). Daher wird es dort verwendet, wo diese Eigenschaften erforderlich sind. Z. B. für Flaschen Halogenlampen, die bei hohen Temperaturen arbeiten, für Leuchtröhren für ultraviolettes Licht, für Schutzgläser für Wärmeverbraucher, Uhren und andere. Aufgrund der hohen Schmelztemperatur wird Quarzglas viel komplizierter und teurer hergestellt als normales Glas. Quarzglas kann so rein hergestellt werden, dass hunderte Kilometer Glas für infrarotes Lichtwellenlängen transparent sind, was in Lichtwellenleiternverwendet wird. Quarzglas wird auch in der Optik für die Herstellung von Linsen und Spiegelnverwendet.

Zusatzstoffe

Blei- Glas, auch Bleikristall, hat bessere visuelle optische Eigenschaften, da der erhöhte Brechungsindex (Brechung) viel mehr Reflexionen verursacht. Solches Glas wird für die Herstellung von kunstvollen Gegenständen aus Glas verwendet. Bor wird hinzugefügt, um die Temperatur- und elektrischen Eigenschaften zu ändern. Die Zugabe von Barium erhöht den optischen Brechungsindex des Glases. Oxid Thorium gibt dem Glas einen sehr hohen Brechungsindex und wird für die Herstellung hochwertiger Linsen verwendet. Eine größere Menge Eisen wird in Glas verwendet, das infrarote Energie absorbiert, z. B. für wärmeabsorbierende Filter für Filmprojektoren. Cer wird für Glas verwendet, das UV Wellenlängen (biologisch schädigendes Licht) absorbiert.

Metalle und Oxide von Metallen werden auch während der Produktion in die Glasmasse hinzugefügt, um die Farbe des Glases zu ändern. Mangan entfernt grüne Färbe von Eisen, in höheren Konzentrationen gibt es Amethyst Farbe. Ähnlich wie Mangan wird auch Selen für die Dekoloration des Glases verwendet, in höheren Konzentrationen gibt es rot Farbe. Kleine Konzentrationen Kobalt (0,025 – 0,1 %) geben blau Glas. Oxid Zinn mit Oxiden Antimon und Arsen erzeugt undurchsichtiges weiß Glas, das zum ersten Mal in Venedig für die Herstellung von Imitationen von Porzellanverwendet wurde. Die Verwendung von zwei bis drei Prozent Oxide Kupfer erzeugt türkis Farbe. Reines Metall Kupfer gibt sehr dunkles rotes undurchsichtiges Glas, das als Ersatz für goldene Rubinglasverwendet wird. Nickel erzeugt je nach Konzentration blaue, lila oder schwarze Glas. Durch Zugabe von Titan entsteht gelb-braunes Glas. Gold in sehr geringen Konzentrationen (ca. 0,001 %) erzeugt rubinrot gefärbtes Glas. Uran (0,1 – 2 %) wird hinzugefügt, um fluoreszierende gelbe oder grüne Farbe zu erzeugen. Silber- Verbindungen (hauptsächlich Silbernitrat) erzeugen einen Farbspektrum von orange rot bis gelb. Die Methode, wie das Glas erhitzt und abgekühlt wird, kann auch die Farbe beeinflussen, die durch diese Verbindungen erzeugt wird. Neue Glasfärbungen und neue Anwendungen treten häufig auf, dank neu untersuchten Eigenschaften.

Verarbeitung der Glasmasse

Die flüssige Glasmasse wird weiter verarbeitet durch Blasen, Pressen, Gießen, entweder manuell oder maschinell. So entstehen Halbfertigerzeugnisse, die weiter bearbeitet werden können durch Schleifen, Polieren, Malen, Gravieren...

Blasen

Blasen ist eine klassische Glasblasekunst für manuelle oder maschinelle Verarbeitung der Glasmasse. Das Prinzip besteht darin, die visköse Glasmasse an einen Glasblasestab anzubringen, in den Luft gedrückt wird. Dieser bildet am Ende der Röhre eine Blase. Gleichzeitig durch Drücken von Luft und Drehen des Stabs bleibt die Glasmasse achsial ausgerichtet. Maschinell werden z. B. Flaschen, Gläser, Karaffen usw. hergestellt. Durch manuelles Blasen werden hauptsächlich hohle kunstvollere Gegenstände, Gläser, Karaffen, chemisches Glas (Flaschen, Kühler) usw. hergestellt. Diese Gegenstände müssen nicht immer hohl sein. Sie können auch feste Gegenstände wie z. B. Gewichte, Blumen, viele Gegenstände für dekorative Zwecke verarbeitet werden.

Gießen

Die Glasmasse kann gegossen werden. Sie wird in metallene (bei manueller Verarbeitung auch in holzene) Formen gegossen. Der Nachteil ist eine geringere Qualität der Oberfläche. Gegossen werden Flaschen, Teller, Gläser, Glas-Halbfertigerzeugnisse (Rohre, Verbindungen).

Plattenglas

Glasplatten (Plattenglas) werden durch Gießen in flachen Formen hergestellt. Es gibt gerolltes und geflochtenes Glas. Um eine ideale gerade und glatte Oberfläche zu erreichen, wird das Glas geflochten. Die Forminnenseite besteht aus geschmolzenem Zinn. Diese Technik heißt Float-Coating, ursprünglich aus England. Die flüssige Glasmasse liegt also in Form auf flüssigem Zinn. Dieses Glas heißt geflochten – Float. Es wird in der Abmessung von 3 – 19 mm in der Größe 200/225*321 cm und 600x321 cm hergestellt. Manchmal wird in das Plattenglas ein Metallgitter gegossen (Sicherheitsglas) – es handelt sich um Glas mit einem Drahteinlage, sogenannte „Drahtglas“. Dieses Glas ist gerollt. Bei der Zerstörung bleibt dieses Glas nicht in freien Splittern, sondern bleibt in einem ganzen gebrochen. Es ist ziemlich spröde, aber als Sicherheitsglas ausreichend. Das Glas in Autos ist gehärten und laminiert – die vorderen und hinteren Scheiben sind geklebt (Glas-Folie-Glas) und die seitlichen sind gehärten. Bei der Zerstörung des geklebten Glases bleiben die Splitter an der Folie haften. Gehärtenes Glas zerbricht in viele kleine kreisförmige Splitter. Kugelsicheres Glas wird als mehrschichtig geklebtes Glas hergestellt. Verwendet werden Gläser von 3 – 5 mm Dicke, abwechselnd mit Sicherheitsfolie.

Fusing – fusingové Glas

Fusing ist eine Technik, die für das Schmelzen und Formen von Glas unter Verwendung hoher Temperaturen verwendet wird. In der heutigen Zeit gehört es zu den gängigen Methoden der Glasverarbeitung, wie z. B. Schleifen, Pressen, Formen, Biegen usw.

Die Technologie des Fusing ist bereits seit der Antike bekannt, wie archäologische Beweise aus der Zeit um 2000 v. Chr. zeigen. Als Erste verwendeten ägyptische und römische Künstler eine Technik, die ähnlich der heutigen Fusing-Technik ist.

Mit dem Fortschritt des geblasenen Glases trat Fusing in den Hintergrund. Erst im 19. Jahrhundert in Europa wurde diese Technik wiederentdeckt. Heute wird fusingové Glas zu einem begehrten Artikel für die Innendekoration und in der Architektur.

Andere Anwendungen von Glas

Aus Glas werden auch Halbfertigerzeugnissehergestellt, die für weitere Verarbeitung dienen. Beispiele sind Glasfasern, die als Halbfertigerzeugnis für die Herstellung von Glasgewebenverwendet werden, z. B. Seile, Knoten, Bewehrungsgitter, Matten, geflochtene Fasern, Glaswolle usw..