Glasschäden. Ekkehard Wagner

Чтение книги онлайн.

      Zur Herstellung von Borosilicatglas wird anstelle des Sandes teilweise Natriumborat (Na2B2O4) als Netzwerkbildner verwendet. Bei Kalkkaliglas wird anstelle von Soda als Netzwerkwandler Kaliumkarbonat (K2CO3) oder auch das Doppelsalz Dolomit verwendet. Es können aber noch andere Stoffe als Netzwerkbildner fungieren, wie Bortrioxid oder nichtoxidische wie Arsensulfid.

      Man kann bei Glas unterscheiden zwischen sogenannten „Hartgläsern“ wie Borosilicaten mit hohen Kühlpunkten, hoher Beständigkeit gegen chemische Angriffe, deutlich höherem Erweichungsverhalten und sehr hoher Temperaturwechselbeständigkeit und zwischen „Weichgläsern“ wie Kalk-Natronsilicatgläsern, Bleigläsern oder Nichtsilicatgläsern mit leichterer Erschmelzbarkeit und Formgebung, geringerer Temperaturwechselbeständigkeit und geringeren Herstellkosten. Diese Bezeichnungen haben allerdings nichts mit der eigentlichen Härte (Oberflächen-, Schleif-, Ritz-, Vickers- oder Mohshärte siehe Kapitel 2.3) von Glas zu tun.

      Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Glas hauptsächlich aus einem Netzwerk von Siliziummolekülen, Natriumoxid und Calciumoxid besteht. Weitere Substanzen des Glasgemenges wie Nitrate, Sulfate oder organische Substrate dienen bei der Glasherstellung als Läuterungsmittel oder als Pigmente. Sie haben keinen entscheidenden Einfluss auf die Struktur des Glases.

      1.2 Weitere Definitionen von Glas

      Die American Society for Testing and Material (ASTM) definiert Glas gemäß seiner Struktur als ein anorganisches Schmelzprodukt, dessen Abkühlung sich ohne wesentliche Kristallisation vollzieht und das unterhalb des Transformationspunktes einen erstarrten Zustand einnimmt.

      Bei normalen Temperaturen ist Glas eine feste Flüssigkeit mit extrem hoher Viskosität und somit ein Körper mit amorpher Struktur (nicht kristallin). Dieser glasig amorphe Zustand unterscheidet sich zum kristallinen Zustand dadurch, dass die Moleküle lediglich in einer Nahordnung gebunden sind. Es fehlt ein symmetrisches und periodisches Kristallgitter.

      Für Ingenieurwissenschaftler ist Glas – einfach ausgedrückt – eine eingefrorene, unterkühlte Flüssigkeit.

      Strukturmechanisch betrachtet ist Glas nichts anderes als eine thermodynamisch metastabile, eingefrorene Schmelze mit einer eingeprägten, inneren Energie.

      Anders als zum Beispiel beim Bergkristall besitzt Glas unterhalb des Transformationspunktes keine Möglichkeit mehr, einen geordneten kristallinen Zustand einzunehmen. Aus den vorgenannten Definitionen erkennt man, dass die Substanzen des flüssigen Glases beim Abkühlprozess bereits ab 600 °C einen erstarrten, d. h. unbeweglicheren Zustand einnehmen. Somit verharrt Glas also unter 600 °C im Aggregatzustand einer Flüssigkeit, die in diesem Ausnahmefall fest ist.

      Die DIN EN 572-1 definiert Floatglas, das heute allgemein im Hochbau, Innenausbau und Automobilbau eingesetzt wird, folgendermaßen: Planes, durchsichtiges, klares oder gefärbtes Kalk-Natronsilicatglas mit parallelen und feuerpolierten Oberflächen, hergestellt durch kontinuier-liches Aufgießen und Fließen über ein Metallbad.

      Einige Gemengesätze für Floatglas und für Spiegelglas zeigt die nachfolgende Tabelle 1. Daran sind die Veränderungen von der Spiegelglasproduktion aus Ziehwannen zur Floatglasproduktion erkennbar. Dieser angegebene Float-Gemengesatz variiert von Unternehmen zu Unternehmen (wie auch früher beim Spiegelglas) nach Art der verwendeten Rohstoffe. Zusätzlich werden je nach Anfall 25 % bis 60 % Scherben, vorwiegend aus der eigenen Produktion, zugesetzt. Das daraus erschmolzene Floatglas bzw. das seit den 80er Jahren bis heute verwendete Standardfloatglas hat die in Tabelle 2 angegebene Zusammensetzung (Gläser [4], Petzold [15], EN 571-1), die verfahrens- und rohstoffbedingt nur geringfügig schwankt.

      Bei der Herstellung von eisenoxidarmen, „extraweißen“ Gläsern beträgt der Anteil von Eisenoxid nur noch ca. 0,005 % gegenüber ca. 0,05 bis 0,09 % bei Float- oder Spiegelglas.

      Es ist auch möglich, Glas ohne Schmelzen im Sol-Gel-Prozess herzustellen, wie beispielsweise Silikat-Aerogele.

      1.3 Zusammensetzung von Glas

      Die verschiedenen Glasarten von reinem Quarzglas über Kalk-Natronsilicatglas, Borosilicatglas bis hin zu Bleikristallglas enthalten unterschiedlichste Zusammensetzungen wie die nachfolgenden Tabellen zeigen.

      Tabelle 1: Typische Gemengesätze für Floatglas und Spiegelglas