Glas

Rohstoffe

Glas besteht aus mehreren Rohstoffen, die verschmolzen werden und nach dem Abkühlen erstarren. In Tabelle 1 ist die typische Zusammensetzung von Flachglas ohne Zusatzstoffe, wie beispielsweise Färbemittel, dargestellt. Glas ist ein amorpher Feststoff, bildet also keine Kristallgitter. Es besitzt eine hohe Resistenz gegenüber chemischen Einflüssen und einen hohen elektrischen Widerstand. Bei 1.300°C – 1.555°C tritt Glas als dünnflüssige Schmelze auf, wobei die Verarbeitung der Schmelze zu Produkten bei 1.200°C stattfindet. [1] Es gibt verschiedene Glassorten. In Tabelle 1 sind die vier Hauptglassorten mit einigen Eigenschaften gezeigt.

Tabelle 1: Zusammensetzung von Flachglas nach [2]

Bezeichnung	Chemische Formel	Anteil
Siliziumdioxid	SiO2	72,5%
Natriumoxid	Na2O	13,4%
Kalziumoxid	CaO	8,9%
Magnesiumoxid	MgO	3,2%
Aluminiumoxid	Al2O3	1,1%
Kaliumoxid	K20	0,5%

Siliziumdioxid

Siliziumdioxid, welches dem Prozess als Quarzsand hinzugefügt wird, ist der Hauptbestandteil der Glasschmelze. Die Schmelztemperatur des Rohstoffes liegt bei 1.860°C [2]. Quarzsand entsteht durch intensive chemische Verwitterung aus Quatzgestein. Für die Herstellung von Glas müssen die Quarzsande eine Reinheit von 99-99,8% aufweisen. Der Rohstoff wird im Tagebau abgebaut. Quarzwerke GmbH ist das größte Abbauunternehmen Deutschlands mit Zugriff auf sechs Quarzsandlagerstätten. [3]

Natriumoxid

In Form von Natriumkarbonat, umgangssprachlich Soda genannt, oder Natriumsulfat, auch Glaubersalz, wird der Schmelze Natriumoxid zugeführt. Mit einer Schmelztemperatur von 850°C wird dieser Rohstoff in der Glasherstellung als Schmelzbeschleuniger eingesetzt [2] Soda kann sowohl aus natürlichen Vorkommen abgebaut, als auch synthetisch hergestellt werden. In Deutschland wird die synthetische Herstellung betrieben. Die Ausgangsstoffe für die Herstellungsverfahren, wie zum Beispiel das Solvay-Verfahren, sind Kalkstein und Natriumchlorid. [4]

Kalzium- und Magnesiumoxid

Diese Oxide dienen als Stabilisatoren und gelangen über das Kalkgestein Dolomit, welches auch einen Magnesiumgehalt aufweist, in die Herstellung. Die Schmelztemperatur liegt bei 2.500°C. [2]

Aluminiumoxid

In Form von Feldspat, zum Beispiel als Tonerde oder Bauxit, gelang Aluminiumoxid in den Prozess [2]. Das Ziel ist die Erhöhung der Festigkeit, Härte und der chemischen Beständigkeit [1].

Kaliumoxid

Für eine erhöhte Brillanz des Glases sorgt Kaliumoxid, welches der Herstellung mittels Pottasche zugeführt wird [1]. Die geringe Schmelztemperatur von 890°C bedingt außerdem eine Nutzung als Flussmittel [2].

Tabelle 2: Hauptglassorten nach [1]

Name	Gehalt Quarzsand	Besondere Zuschlagsstoffe	Eigenschaften	Verwendung
Kalknatronglas	71%-75%	keine	Lichtdurchlässig, Glatte Oberfläche	Getränkeflaschen, Lebensmittelgläser, Flachglas
Bleiglas	54%-65%	Bleioxid	Hohe Lichtbrechung	Schalen, Vasen, Aschenbecher
Borosilikatglas	70%-80%	Bortrioxid	Hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Einwirkungen und Temperatur	Laborgläser, feuerfestes Geschirr
Spezialgläser	unterschiedlich	unterschiedlich	Besondere technische und chemische Ansprüche	Brillengläser, Ferngläser, Glaskeramik

Tabelle 3: Zusammensetzung verschiedener Glassorten nach [1]

Glassorte	SiO2	Al2O3	Na2O	K2O	MgO	CaO	B2O3	PbO	TiO2	Flouride
Quarzglas	100%	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Behälterglas	72%	2%	14%	-	-	10%	-	-	-	-
Floatglas	72%	1,5%	13,5%	-	3,5%	8,5%	-	-	-	-
römisches Glas	70%	5%	16,5%	1%	0,5%	7%	-	-	-	-
Laborglas	80%	3%	4%	0,5%	-	-	12,5%	-	-	-
E-Glas	54%	14%	-	-	4,5%	17,5%	10%	-	-	-
Emaille	40%	1,5%	9%	6%	1%	-	10%	4%	15%	13%
Bleikristallglas	60%	8%	2,5%	12%	-	-	-	17,5%	-	-