Weiterverarbeitung von Glas. S. Kroggel, H. Rädisch, M. Bornstädt

Transkript

1 Weiterverarbeitung von Glas

2 mit reflektierenden Metallen Beschichten im Bereich des Wärme- und Sonnenschutzes verwendet Beschichtungsmaterialien hauptsächlich Gold, Silber und Kupfer zur Entspiegelung hauptsächlich Metalloxide verwendet beim Floatglas wird Beschichtung direkt auf noch flüssige Glasoberfläche aufgebracht nach dem Abkühlen des Glases entsteht eine feste und beständige Verbindung chemischer Beschichtungsprozess Gläser werden in Flüssigkeiten mit metallorganischen Verbindungen und Metalloxiden getaucht (Beschichtung im Sol-Gel-Verfahren)

3 Ätzen Man kann durch Ätzen eine großflächige Glasoberfläche mattieren. Je nach Einwirkungsdauer der Flusssäure kann die Mattierung variieren. Beim Ätzen keine scharfen Kerben, die Festigkeit des Glases nicht gemindert. Deckt man einzelne Bereiche des Glases ab, können Muster entstehen. Herstellung von Flußsäure In der Technik wird zunächst Fluorwasserstoffgas durch Erhitzen von Calciumfluorid und konzentrierter Schwefelsäure erzeugt. CaF 2 + H 2 SO 4 2HF + CaSO 4 Anschließend erhält man durch Einleiten des Fluorwasserstoffs in Wasser Flusssäure. HF + H 2 O F - + H 3 O +

4 Färben Färbeverfahren - Ionenfärbung: - Metallionen werden direkt nach Schmelze des Gemisches hinzugeführt Produkt erstarrt - unveränderbar - Färbemittel: Metalloxide - Anlauffärbung: - Ionen werden durch erneutes Schmelzen nach dem Abkühlen hinzugeführt - Tempern des Glases - kann immer wieder verändert werden - Färbemittel: Farbbildner (Chromophore) - Bildung von Mischkristallen - Entfärben: - Färbung durch natürliche Stoffe(Schmutzstoffe) oder durch erneuertes Einschmelzen - früher Beimischen von Braunstein(MnO 2 ) und Arsenik (As 2 O 3 ) - heutzutage Nickeloxid und Selenverbindungen Verwendung - Dekoration - technische Verwendung

5 Bezeichnung Chemische Formel Farbe Eisen-III-Oxid Fe2O3 gelbbraun Eisen-III-Oxid + Eisen-II-Oxid Fe2O3 + FeO grün Eisen-II-Oxid FeO blaugrün Manganoxid Mn2O3 violett Manganoxid + Eisen-III-Oxid Mn2O3 + Fe2O3 gelbbraun,braun bis gelb Chromoxid Cr2O3 grüngelb bis rotgelb Wolframoxid WO3 gelb Vanadiumpentoxid V2O5 grün Titanoxid TiO2 verstärkt die Färbung anderer Ionen Ceroxid TiO2 gelb bis braun Titanoxid + Ceroxid TiO2 + TiO2 gelb Kupfer-II-Oxid CuO blau Kupfer-I-Oxid Cu2O rot Neodymoxid Nd2O3 purpur Kobaltoxid CoO Blau (in Baratgläsern rosa) Uranoxid UO gelb

6 Bezeichnung Chemische Formel Farbe Kadmiumsulfid-Zinksulfid- Mischkristalle CdS/ZnS hellgelb Kadmiumsulfid CdS gelb Kadmiumsulfid-Selenid Mischkristalle CdS/CdSe/ orange Kadmiumselenid CdSe rot bis dunkelrot Kadmiumselenid-Kadmiumtellurid Mischkristalle CdSe/CdTe dunkelrot Metallkolloide Chemische Formel Farbe Gold Au rot Kupfer Cu rot Silber Ag gelb bis

7 Fügen Als Fügen bezeichnet man in der Fertigungstechnik Verfahren, die zwei Bauteile dauerhaft miteinander verbinden. Kleben von Glas Anwendung in der Herstellung von: optischen Geräten, Verbundglasscheiben, Mehrscheibensicherheitsglas Kleben von Autoscheiben, Schmuckindustrie, Badbereich große Herausforderung, da durch Wechselwirkung von O 2- -Ion (Glas) und H 2 O- Moleküle (Luft) Wasserschicht entsteht Klebstoffe haben keine Haftung, Festigkeit Benötigte Eigenschaften: UV-und lichthärtend, darf nicht vergilben, Temperatur-und Feuchtigkeitsbeständigkeit, Festigkeit Glas wird z.b. mit UV-härtenden Acrylaten verklebt hohe Festigkeit, nicht witterungsbeständig ist das Glas Feuchtigkeit, Witterung ausgesetzt, werden Klebstoffe auf Silikonbasis verwendet witterungsbeständig, weniger stabil moderne Klebstoffe halten bis zu 7 N/mm 2 stand

8 Diffusionsschweißen das Glas wird je nach Glasart durch Hitze (50-60% der Schmelztemperatur), Druck und Zeit zusammengefügt hierbei verbinden sie sich auch auf atomarer Ebene wird verwendet bei optischen Gläsern und in der Raumfahrt Glaswerkstoffe fürs Diffusionsschw.: BK 7-Gläser (universelles optisches Löten Glas), Borosilikatglas, Kieselglas thermisches Verfahren zum stoffflüssigen Fügen flüssige Phase durch Schmelzen des Lotes (Schmelzlöten) oder Diffusion an Grenzflächen (Diffusionslöten) Weichlöten (Liquidustemperatur < 450 C) Hartlöten (Liquidustemperatur > 450 C) Hochtemperaturlöten (Liquidustemperatur > 900 C, flussmittelfrei, unter Luftabschluss) Vorteile: kaum Spannungen Nachteile: hohe Temperaturen zerstören wichtige Komponenten und Funktionsschichten

9 Biegen gebogenes Glas bereits im 17. Jahrhundert Seine besondere Form bekommt das Glas, indem eine Glasscheibe zunächst in einem Ofen bis zu ihrem Erweichungspunkt von 500 C bis 600 C erhitzt wird. Dabei liegt sie horizontal auf einer konkaven oder konvexen Form und wird so in ihre endgültige Form gebogen. Nach einer schrittweisen kontrollierten Abkühlung, um Spannungen in der Struktur zu vermeiden, wird das Glas poliert und auf einer der Krümmung entsprechenden Form zwischengelagert.

10 Herstellung: Trüben Oberflächliches Trüben: - Schleifen der Oberfläche - Oberfläche verliert an Glätte -> Brechungsfaktor des Lichtes hoch -> Glas trübe Einheitliches Trüben: - bei Herstellung Beimischen von Phosphaten, Flußspat oder Kryptolith - Bildung von kleinsten Kristallen -> Lichtbrechung -> Glas trübe Verwendung: - undurchsichtige Scheiben z.b. für Bäder - spezielle Lichtbrechung (Beleuchtung)

11 Quellen