Glaszusammensetzung


| Thema: Rohstoffe

Glas wird aus Quarzsand geschmolzen. Bei der Abkühlung von Schmelzen treten bei bestimmten Temperaturen Kristallisationen ein, und erst nach vollständiger Kristallisation sinkt die Temperatur weiter. Bei einer Glasschmelze ensteht bei der Abkühlung eine unterkühlte Flüssigkeit, bei der es zu einer Strukturierung der Moleküle ohne Kristallisation kommt. Die Viskosität steigt bei sinkender Temperatur immer weiter erstarrt letztendlich. Die Schmelze wird zu einer eingefrorenen, unterkühlten Flüssigkeit, dem Glas.

Um Glas zu schmelzen wird Quarzsand als Netzwerkbilder, Netzwerkwandler wie Natriumoxid, Kaliumoxid usw, und Zwischenoxide, auch Stabilisatoren genannt, wie beispielsweise Magnesiumoxid, zusammen mit Katalysatoren, so genannten Flussmitteln wie Kaliumkarbonat und Soda geschmolzen. Die Glasschmelze setzt sich aus folgenden Struktur bildenden Elementen zusammen:

Siliziumdioxid

Wichtigster Bestandteil des Flachglases ist Siliziumdioxid (SiO2). In der Natur kommt Si02 als Quarz in vielen Mineralien vor. Für die Flachglasherstellung ist das Verwitterungsprodukt Quarzsand die Rohstoffbasis. Die Qualität des Quarzsand ist vom Reinheitsgrad abhängig. Verunreinigungen können zu Glasfehlern führen. Die Oxide des Eisens, Chroms, Vanadiums und Titans, die in allen Sanden enthalten sind, beeinflussen in erheblichem Maße den Farbton des Glases. Die dadurch entstehenden Verfärbungen sind an den Bruchkanten des Glases durch einen Grünstich erkennbar, der sich jeweils bis zum Gelb bzw. Blau erstrecken kann.

Aus Siliziumdioxid allein kann Kiesel- oder Quarzglas produziert werden. Dieses Glas wird bei sehr hohen Schmelztemperaturen hergestellt (2000 °C). Es hat eine sehr geringe Wärmeausdehnung und die beste chemische Widerstandsfähigkeit. Die Herstellung eines solchen Flachglases in Massenproduktion würde sich jedoch aus rein ökonomischen Erwägungen nicht lohnen.

Durch Zusatz weiterer Rohstoffe entsteht in der Glasschmelze ein kompliziertes Mehrstoffsystem, das sich bereits bei niedrigeren Temperaturen schmelzen lässt.

Natriumoxid

Natriumoxid (Na2O) wird der Glasschmelze in Form von Natriumkarbonat (Soda, Na2CO3) und Natriumsulfat (Na2SO4) als Rohstoff zugeführt. Aufgabe des Natriumoxids ist es, das Siliziumdioxid, den wichtigsten Bestandteil des Flachglases in Lösung zu bringen.Verwendet wird dazu die kalzinierte Soda, ein weißes, pulverförmiges, in Wasser lösliches Salz, das Na2O und CO2 enthält. Der Schmelzpunkt liegt bei 853 °C. Natriumsulfat wird häufig als Glaubersalz zugesetzt. Es besteht aus Na2O und SO3. Nur das Natriumdioxid geht in die Glasschmelze ein, wogegen CO2 und SO3 flüchtig werden.

Kaliumoxid

Kaliumoxid (K2O) wird der Glasschmelze zugesetzt, um das Schmelzverfahren zu verbessern. Des Weiteren verringert es die Kristallisationsneigung und führt zu einer besseren Glasfarbe. Es dient zur Herstellung hochwertiger Glasarten, wie Farbgläser, optischer und technischer Gläser. Dazu wird Kaliumkarbonat (K2CO3) vielfach als kalzinierte Pottasche verwendet. Sie besteht aus Kaliumoxid und CO2.

Kalziumoxid

Kalziumoxid (CaO) macht das Flachglas chemisch widerstandsfähig und verbessert den Schmelz- und Läuterungsvorgang. Es wird als Kalziumkarbonat (CaC03) in Form von Kalkspat, Mannor, Kalkstein und Kreide der Glasschmelze zugesetzt.

Magnesiumoxid

Wird ein Teil des Kalks durch Magnesiumoxid (MgO) ersetzt, so werden dem Glas bessere Verarbeitungseigenschaften gegeben. Bedeutsam dabei sind die bessere Entspannbarkeit und die höhere Entglasungsfestigkeit des Glases. Magnesiumoxid wird als Dolomit, das aus Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat besteht, dem Gemenge zugesetzt.

Die einzelnen Rohstoffe werden in der jeweils berechneten Menge genau und gemischt. Beides erfolgt heute durch vollautomatische Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen, die ein exaktes und vor allem ein staubfreies Arbeiten gewährleisten. Das manuelle Mischen war gesundheitsschädlich und erforderte das tragen von Staubschutzmasken.

Rohstoff Masseanteil in % Chemische Bezeichnung Formel Schmelz- verlust Glassubstanz Formel Anteil in %
Quarz 75,50 Siliziumdioxid SiO2 Al2O3 Siliziumdioxid SiO2 72,90
Soda 18,65 Natriumkarbonat Na2CO3 CO2 Natriumoxid Na2O 12,90
Sulfat 4,95 Natriumsulfat Na2SO4 CO3 Natriumoxid Na2O  
Kalk 5,52 Kalziumkarbonat CaCO3 SO2 Kalziumoxid CaO 9,2
Dolomit 19,50 Kalziumkarbonat / Magnesiumkarbonat CaCO3 / MgCO3 CO2 / - Kalziumoxid / Magnesiumoxid CaO / MgO - / 3,6

Rohstoffe = 98,6 %
Rest: Al2O3, SO3, Fe2O3