Glas: Definition, Zusammensetzung und Eigenschaften

Glas

Definition

Glas ist ein amorpher, anorganischer Feststoff, der durch Abkühlung aus dem geschmolzenen Zustand gewonnen wird. Aufgrund seiner hohen Viskosität kann er für alle praktischen Zwecke als fest betrachtet werden.

Man spricht vom Glaszustand, wenn sich das Material in einem Zwischenzustand zwischen fest und flüssig befindet. Bei Raumtemperatur ist es fest, weist jedoch keine kristalline Struktur auf, weshalb es in seiner strukturellen Unordnung Flüssigkeiten ähnelt.

Zusammensetzung

Die Hauptbestandteile von Glas lassen sich in drei Kategorien unterteilen:

• Glasbildner (Vitrifier):

  Der wichtigste Bestandteil ist Siliziumdioxid (SiO₂), das mit einem Anteil von 70–73% aus Quarzsand gewonnen wird.

• Flussmittel:

  Sie dienen dazu, den Schmelzpunkt zu senken und die Viskosität zu reduzieren. Besondere Sorgfalt ist geboten, den Anteil zu begrenzen, da er die Stabilität des Glases beeinflusst. Zu den bekanntesten Flussmitteln gehören die Alkalioxide (Kalium- und Natriumoxide), die aus Karbonaten gewonnen werden.

• Metalloxide:

  Sie werden verwendet, um dem Glas spezielle Eigenschaften zu verleihen (z. B. Farbe).

Arten von Glas

Quarzglas

Es ist die höchste Qualitätsstufe, gewonnen aus reiner Kieselsäure. Der Nachteil ist, dass die Herstellung Temperaturen über 1700 °C erfordert, was es sehr teuer macht. Es hat zudem eine geringe Distanz zwischen der Erweichungs- und der Schmelztemperatur, was die Verarbeitung erschwert.

Wasserglas (Lösliches Glas)

Hierbei wird Lauge in die Oxide eingebracht, wodurch der Schmelzpunkt um etwa die Hälfte gesenkt wird und ein größerer Abstand zwischen Erweichungs- und Schmelztemperatur entsteht. Der große Nachteil ist die Wasserlöslichkeit. Es wird in Farben und Lacken verwendet.

Kalk-Natron-Glas

Enthält Stabilisatoren, in der Regel Kalk. Es bietet die Vorteile des löslichen Glases, eliminiert aber dessen Wasserlöslichkeit.

Borosilikatglas

Alkalioxide werden durch Boroxid ersetzt, was besondere Eigenschaften wie eine geringe Empfindlichkeit gegenüber chemischem Angriff verleiht.

Eigenschaften

Physikalische und Mechanische Eigenschaften

• Dichte: 2,5 kg/cm³
• Härte: 6,5
• Biegefestigkeit: Durch Härtung (Tempern) können die Eigenschaften um das 3- bis 5-fache verbessert werden.

Mechanik: Glas bricht immer aufgrund von Zugspannung an der Oberfläche.

Chemische Eigenschaften

Glas weist eine Beständigkeit gegen praktisch alle Reaktionen auf, außer gegen starke Alkalien, Silikate und Phosphate. Manchmal wird die Oberfläche zur Erhöhung der Beständigkeit chemisch behandelt (z. B. Entkalkung) oder feuerpoliert.

Glasherstellung

• Die Rohstoffe werden vorbereitet, in den erforderlichen Anteilen geschmolzen, homogenisiert und schließlich geformt. Abschließend wird die Oberfläche für ästhetische und/oder technische Zwecke veredelt.

Hergestellte Glasprodukte

• Scheiben/Platten:
  • Verbundglas
  • Floatglas
  • Flachglas

  Die Scheiben können poliert, gebogen, reflektierend, farbig, transparent, als Sicherheitsglas oder als Doppelverglasung ausgeführt werden.

• Bedrucktes Glas:
  • Nicht armiert
  • Armiert (Drahtglas)
• Geformtes Glas:
  • Einfach
  • Doppelt
• Flachglas: Kann das Bild verzerren (je nach Qualität).
• Weitere Eigenschaften: Vollkommene Transparenz oder Opazität (undurchsichtiges Glas).