unterschiedliche Gruppen technischer Gläser, unterkühlte Schmelzen, kein fester Schmelzpunkt, Glas- (Netzwerk-)bildner, Glaswandler, oxidische

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1 Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Gläser und Keramiken, Werkstoffeigenschaften, amorphe Stoffe, unterschiedliche Gruppen technischer Gläser, unterkühlte Schmelzen, kein fester Schmelzpunkt, Glas- (Netzwerk-)bildner, Glaswandler, oxidische Gläser, Silikatgläser, Boratgläser, Thema heute: Gläser-2 336

2 Glasproduktion Aufarbeitung der Rohstoffe Glasschmelze / Wanne (chemische Bildung von Glas Formgebung Tempern (Abkühlen) Verpackung, Versand (Logistik ) 337

3 Produktion von Glas Grundsätzlich wichtigste Produktionsmethode: Aufschmelzen geeigneter Rohstoffe Auswahl der Rohstoffe Berechnung geeigneter Zusammensetzungen Auswiegen und Mischen Erhitzen, dabei chemische und physikalische Veränderungen, schließlich Bildung einer homogenen Glasschmelze Behandlung der Schmelze, z.b. Entfernung nicht-geschmolzener h Bestandteile, Entfernung von Blasen, Verunreinigungen Formgebung Abkühlverfahren, Tempern, Entfernung von Spannungen innerhalb der Glaskörper 338

4 Rohstoffe In kleinen Mengen hergestellte Spezialgläser, z.b. optische Gläser, werden aus gut gereinigten Ausgangsmaterialien, großtechnische Produkte häufig aus natürlich vorkommenden Mineralien hergestellt. Chemische Veränderungen von Rohmaterialien, die bei der Herstellung einer Glasschmelze auftreten, sind u.a. die Abspaltung von Kohlendioxid aus Carbonaten, die Abgabe von Wasser und die Abspaltung von O 2 und SO 2 aus Sulfaten: Na 2 CO 3 Na 2 O + CO 2 2 Na 2 SO 4 2 Na 2 O + 2 SO 2 + O 2 Entwässern von Borax: 339

5 Produktion von Glas 340

6 341

7 342

8 343

9 344

10 Pilkington-Film 345

11 Der Float-Glas-Prozess Zinn (Sn): Schmp.: 232 C, Sdp.: 2603 C 346

12 347

13 Glasbirnen Die Ribbon-Maschine 348

14 349

15 Thermische Ausdehnung von Glas - Tempern 350

16 351

17 Spezialgläser: Photochrome Gläser Man nennt Gläser, die bei Belichtung dunkel werden, danach aber wieder auf-hellen (phototrope oder) photochrome Gläser. Von den vielen anorganischen und auch organischen photochromen Systemen ist das auf Silberhalogeniden basierende das wichtigste. Hierbei handelt es sich um Borosilikatgläser, die mit geringen Mengen ( %) an Silberhalogenidkristallen dotiert sind. Beim Bestrahlen mit UV-Licht reagieren diese zu Silber und zum entsprechenden Halogen: AgX Ag + + X Aus den gebildeten Silberkationen und den Halogeniden (X = Cl, Br oder I ) bildet sich unter Abgabe von einem Elektron ein Halogenradial, während das freigesetzte Elektron jeweils ein Silberkation zu elementarem Silber reduziert und den Verdunklungseffekt bewirkt: Ag + + X h Ag + + X + e Ag + + e h Ag 352

18 Sämtliche Teilreaktionen sind reversibel, d.h. sie sind umkehrbar. Zusätzlich kann man noch Cu + -Ionen als sogenannte Sensibilisatoren in das Glas einbauen, welche die Reduktion der Ag + -Ionen und damit die Geschwindigkeit der Eindunkelung des Glases wie auch die Umkehrung des Prozesses (Aufhellen des Glases) beschleunigen: Ag + + Cu + Ag + Cu

19 Spezialgläser: Glaskeramiken Glas ist bei Raumtemperatur in einem thermodynamisch instabilen Zustand. Aufgrund der hohen Viskosität findet eine Umwandlung in den stabilen kristallinen Zustand bei normalen Glaszusammensetzungen jedoch nicht statt. In Glaskeramiken werden gezielt kristalline Bereiche durch geschickt gewählte Temperier- und Abkühlungsprozeduren hervorgerufen. Große Bedeutung haben heutzutage Glaskeramiken mit minimalen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (hohe Temperaturwechselbeständigkeit). Derartige Materialien lassen sich auch dort einsetzen, wo es zu starker lokaler Erwärmung kommt, da keine thermisch induzierten Spannungen auftreten. Anwendungsfelder: z.b. Herd-Kochplatten ( Ceranfelder ) oder Teleskopspiegel, Geschirr 354

20 355

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