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Alltägliches - Glas



Ebenso wie bei Porzellan werden für ein anderes alltäglich genutztes Material in der Herstellung mineralische Rohstoffe verwendet – Glas.

Was ist Glas?

Glas wie wir es kennen hat in der Natur einen Verwandten: natürliche Gläser wie Bimsstein oder Obsidian oder Tektite wie Moldavit. Gemeinsames Kennzeichen von industriell gefertigten Gläsern und Gläsern vulkanischen Ursprungs ist die Struktur. Entgegen zahlreicher Gesteine und Mineralien hat der Feststoff Glas keine Kristallstruktur, wird deshalb auch als amorph bezeichnet. Ursache für die fehlenden Kristallstrukturen ist die schnelle Abkühlungszeit der Glasschmelze, die verhindert, dass Kristalle wachsen können.

Bild 1: natürliches Glas - Bimsstein, Schneeflockenobsidian, Obsidian und Tektit

Mineralien im Glas

Hauptbestandteil von künstlich hergestelltem Glas ist Quarz, der in Form von körnigem Quarzsand verarbeitet wird. Daneben werden, je nach Anforderungen an die Dicke der Glaswand und damit Dichte bzw. Bruchbeständigkeit, zusätzliche Mineralien und Gesteine – insbesondere kalk- und natriumhaltig – hinzugefügt. Als Kalk- und Natriumquellen geeignet sind bspw. Kalkstein, Dolomit, Natron und Tonminerale wie Kaolin.

Weitere Bestandteile von Glas sind mineralische Farbstoffe und Zuschlagstoffe, welche die chemische Beständigkeit erhöhen, die Schmelzfähigkeit während der Herstellung unterstützen (Flussmittel) sowie Netzwerkumwandler und -bildner. Letztere werden eingesetzt, um die Struktur von Glas zu erreichen. Beispiele für Zuschlagstoffe sind Bleioxide, Zirkoniumdioxid, Zinnoxide, Aluminiumoxide, Bariumoxide oder Calciumphosphat. Für die Färbung von Gläsern werden vor allem Metalle wie Silber und Gold, aber auch Metalloxide genutzt. So färben Kobaltoxide blau, Chromoxide bedingen grüne Färbungen, Eisenoxide tönen gelb bis braun und Kupferoxide kolorieren abhängig von Wertigkeit rot oder blau.

Bild 2: künstliches Glas: Normalglas, Borosilikatglas und Bleiglas

Angelehnt an die chemische Zusammensetzung werden im Handel bzw. Vertrieb verschiedene Glassorten unterschieden.

Glas, das für Fenster, Isolatoren oder optische Instrumente Verwendung findet, besteht ausschließlich aus Quarz – reinem Siliciumdioxid; wird als Quarzglas oder Kieselglas bezeichnet.

Unter dem Begriff Normalglas oder auch Kalknatronglas werden u.a. Konserven- und Trinkgläser zusammengefasst. Der Name Kalknatronglas liefert dabei einen Hinweis auf die Zusammensetzung: Normalgläser bestehen zu 71 bis 75 % aus Sand, der natriumliefernde Sodaanteil beträgt zwölf bis 16 % und kalkhaltige Mineralien sind mit einem zehn bis 15 %-igen Anteil am Gemenge beteiligt.

Bleiglas, das auch als Kristallglas bekannt ist, zeichnet sich durch eine höhere Dicke des Glases resp. höhere Dichte aus. Normalgläser weisen eine Dichte von 2,5 g/cm³ auf, wo hingegen die Dichte von Bleigläsern 2,9 g/cm3 beträgt.
Verantwortlich für die höhere Dichte sind die 18 bis 38 %-igen Anteile von Bleioxid, die neben 54 bis 65 % Sand und 13 bis 15 % Alkalioxide der Glasschmelze zugesetzt werden.

Für den Laborgebrauch bzw. im Umgang mit gefährlichen Chemikalien oder besonders hohen Temperaturen werden Borosilikatgläser eingesetzt.
Neben 70 bis 80 % Sand, enthält Borosilikatglas sieben bis 13 % Bortrioxid, vier bis acht Prozent Natriumoxid und zwei bis sieben Prozent Aluminiumoxid.

Dass Glas als Grundlage für Geschirr wie Trinkgläser, Kuchenplatten oder Teegläser, Spiegel, Fenster, Verpackung für Arznei oder im Labor genutzt wird, ist mit den Materialeigenschaften zu begründen.

Eigenschaften von Glas

Glas ist hohen Temperaturen gegenüber unempfindlich, kann deshalb für gläserne Teetassen oder –kannen genutzt werden. Zudem wird Glas außer von heißer Phosphorsäure und Flusssäure von Säuren und Laugen nicht angegriffen. Weiterhin nimmt Glas keine Gerüche auf, d.h. man schmeckt beim Verzehr aus glashaltigen Gefäßen nicht, welches Produkt sich zuvor im Glas befand. Ebenso vorteilhaft ist, dass Glas unter Sonneneinstrahlung nicht trübe wird oder die Farbe verändert.

Herstellung von Glas

Glas spielt schon lange eine bedeutende Rolle im Alltag von Menschen. Bereits vor über 9000 Jahren wurde das natürliche Gesteinsglas Obsidian als scharfkantige Waffe oder Werkzeug eingesetzt.

Erstmals von Menschen hergestellt wurde Glas um 1600 v.Chr. Funde aus Mesopotamien zeigen, dass die damaligen Gläser aus einer Schmelze von Quarz und Soda (Natriumquelle) entstanden.

Mit der Zeit wurden die Techniken und Fertigkeiten der Glasherstellung ausgefeilt, so dass im 11. Jahrhundert im italienischen Venedig erste Glasmanufakturen gegründet wurden. Ein unweigerlich im Zusammenhang mit Glas stehender Name ist Murano. Die Stadt liegt ca. einen Kilometer nördlich von Venedig und etablierte sich im 12. Jahrhundert als Zentrum der italienischen Glasherstellung. Neben der Fertigung von Gebrauchsgegenständen machte und macht sich Murano-Glas einen Namen als Schmuckstein.
Der Weg zum Fensterglas als Schutz vor Wind und Wetter seit den Anfängen der europäischen Glasmacherkunst folgte im 12. Jahrhundert.

Heute wird Glas im Wesentlichen immer noch auf die Weise hergestellt wie zu den Anfängen der Glasmacherkunst.
Die mineralischen Rohstoffe und im Zuge des Recyclings auch gereinigtes Altglas werden in einer Schmelzwanne bei ca. 1500 °C aufgeschmolzen. Gegebenenfalls werden noch entfärbende Substanzen hinzugegeben, wenn das Endprodukt klar und farblos sein soll. Dass Glas bei 1500 °C geschmolzen werden kann, obwohl der Schmelzpunkt von Quarz bei 1713 °C liegt, ermöglichen Flussmittel. Diese erniedrigen den eigentlichen Schmelzpunkt von Quarz und damit den Zeit- und Energieaufwand. Aufgrund der Temperaturunterschiede innerhalb der Glasschmelze und an der Oberfläche selbiger wird eine eigenständige Konvektion erzeugt. Dadurch befindet sich die zähe Schmelze in ständiger Bewegung, Quarz und weiteren Glasrohstoffe werden optimal miteinander gemischt.

Anschließend folgt die Abkühlung auf die Formgebungstemperatur in speziellen Kühleinrichtungen. Sowohl Dauer als auch Temperatur der Abkühlung sind je nach Glassorte (ungefähr 1000 °C) unterschiedlich. Einige Gläser kühlen binnen Minuten, andere innerhalb von Stunden oder Monaten ab. Auch wenn die Dauer mitunter sehr lang erscheint, vergeht die Zeit dennoch schnell genug, um zu unterbinden, dass Kristalle entstehen können.

Während der Kühlung werden die für die Produktion von Glasprodukten erforderlichen Mengen an Glas per Hand oder maschinell entnommen und geformt.

Siehe auch:
Gefälschte Edelsteine und Mineralien
Mineralische Kakteenerde
Die teuersten Edelsteine der Welt


Quellen:
- www.bvglas.de
- www.ib-rauch.de
- www2.hu-berlin.de
- www.glas.de
- www.harzkristall.de
- www.baunetzwissen.de

Letzte Aktualisierung: 12. August 2017

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