Natronkalkglas – Wikipedia

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Art des Glases

Wiederverwendbare Milchflaschen aus Kalknatronglas
Altes Fenster aus Kalknatronglas, Jena, Deutschland: Die verzerrten Reflexionen eines Baumes deuten darauf hin, dass das Flachglas möglicherweise nicht im Floatglasverfahren hergestellt wurde.

Natronkalkglas, auch genannt Soda-Kalk-Quarzglasist die am weitesten verbreitete Glasart, die für Fensterscheiben und Glasbehälter (Flaschen und Gläser) für Getränke, Lebensmittel und einige Waren verwendet wird. Einige Glasbackformen bestehen aus Kalknatronglas, im Gegensatz zu dem üblicheren Borosilikatglas.[1] Natronkalkglas macht etwa 90% des hergestellten Glases aus.[2][3]

Natronkalkglas ist relativ kostengünstig, chemisch stabil, relativ hart und äußerst verarbeitbar. Da es mehrfach nachgeschmolzen und umgeschmolzen werden kann, ist es ideal für das Glasrecycling.[4] Es wird bevorzugt gegenüber chemisch reinem Siliciumdioxid verwendet, bei dem es sich um Siliciumdioxid (SiO) handelt2), auch bekannt als Quarzglas. Während reines Siliciumdioxid eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wärmeschock aufweist und das Eintauchen in Wasser im glühenden Zustand überstehen kann, erschweren seine hohe Schmelztemperatur (1723 ° C) und Viskosität das Arbeiten.[5] Andere Substanzen werden daher hinzugefügt, um die Verarbeitung zu vereinfachen. Eines ist das “Soda” oder Natriumcarbonat (Na2CO3), wodurch die Glasübergangstemperatur gesenkt wird. Das Soda macht das Glas jedoch wasserlöslich, was normalerweise unerwünscht ist. Um eine bessere chemische Beständigkeit zu gewährleisten, wird auch der “Kalk” hinzugefügt. Dies ist Calciumoxid (CaO), das im Allgemeinen aus Kalkstein gewonnen wird. Zusätzlich Magnesiumoxid (MgO) und Aluminiumoxid, das Aluminiumoxid (Al2Ö3) zur Haltbarkeit beitragen. Das resultierende Glas enthält etwa 70 bis 74 Gew .-% Kieselsäure.

Das Herstellungsverfahren für Natronkalkglas besteht aus dem Schmelzen der Rohstoffe Silica, Soda, Kalk (in Form von (Ca (OH)).2), Dolomit (CaMg (CO3)2, das das Magnesiumoxid liefert) und Aluminiumoxid; zusammen mit kleinen Mengen an Schönungsmitteln (z. B. Natriumsulfat (Na2DAMIT4), Natriumchlorid (NaCl) usw.) in einem Glasofen bei Temperaturen lokal bis zu 1675 ° C.[6] Die Temperatur ist nur durch die Qualität des Ofenstrukturmaterials und durch die Glaszusammensetzung begrenzt. Anstelle von reinen Chemikalien werden in der Regel relativ preiswerte Mineralien wie Trona, Sand und Feldspat verwendet. Grüne und braune Flaschen werden aus eisenoxidhaltigen Rohstoffen gewonnen. Der Rohstoffmix wird als Charge bezeichnet.

Natronkalkglas wird technisch in Glas für Fenster (Flachglas) und Glas für Behälter (Behälterglas) unterteilt. Die beiden Typen unterscheiden sich in der Anwendung, der Herstellungsmethode (Float-Prozess für Fenster, Blasen und Pressen für Behälter) und der chemischen Zusammensetzung. Flachglas hat einen höheren Magnesiumoxid- und Natriumoxidgehalt als Behälterglas und einen niedrigeren Gehalt an Siliciumdioxid, Calciumoxid und Aluminiumoxid.[7] Der geringere Gehalt an hoch wasserlöslichen Ionen (Natrium und Magnesium) im Behälterglas ergibt sich aus der etwas höheren chemischen Beständigkeit gegen Wasser, die insbesondere für die Lagerung von Getränken und Lebensmitteln erforderlich ist.

Typische Zusammensetzungen und Eigenschaften[edit]

Typisches Transmissionsspektrum eines 2 mm Glases[8]

Natronkalkglas nimmt mit abnehmender Temperatur stetig an Viskosität zu, was Vorgänge mit stetig zunehmender Präzision ermöglicht. Das Glas kann leicht zu Objekten geformt werden, wenn es eine Viskosität von 10 hat4Poises, typischerweise bei einer Temperatur um 900 ° C erreicht. Das Glas wird erweicht und verformt sich stetig, wenn die Viskosität weniger als 10 beträgt8 Poises, nahe 700 ° C. Obwohl scheinbar ausgehärtet, kann Natronkalkglas dennoch geglüht werden, um innere Spannungen mit etwa 15 Minuten bei 10 zu beseitigen14 Poises, nahe 500 ° C. Die Beziehung zwischen Viskosität und Temperatur ist weitgehend logarithmisch, wobei eine Arrhenius-Gleichung stark von der Zusammensetzung des Glases abhängt, die Aktivierungsenergie jedoch bei höheren Temperaturen zunimmt.[9]

In der folgenden Tabelle sind einige physikalische Eigenschaften von Natronkalkgläsern aufgeführt. Sofern nicht anders angegeben, stammen die Glaszusammensetzungen und viele experimentell bestimmte Eigenschaften aus einer großen Studie.[7] Diese Werte sind in markiert kursiv Schriftarten wurden aufgrund des Fehlens experimenteller Daten aus ähnlichen Glaszusammensetzungen interpoliert (siehe Berechnung der Glaseigenschaften).

Eigenschaften Behälterglas Flachglas
Chemisch
Komposition,
Gew .-%
73 SiO2 0,03 K.2Ö
14 N / a2Ö 4 MgO
9 CaO 0,1 Fe2Ö3
0,15 Al2Ö3 0,02 TiO2
Viskosität
log (η, dPa · s oder Poise)
= EIN + B. / ((T. in ° C – T.0)
550 ° C (1.022 ° F) 1.450 ° C (2.640 ° F)
EIN
B. 3922
T.0 291
550 ° C (1.022 ° F) 1.450 ° C (2.640 ° F)
EIN -2,585
B. 4215
T.0 263
Glasübergang
Temperatur, T.G		 573 ° C (1.063 ° F) 564 ° C (1.047 ° F)
Koeffizient von
Wärmeausdehnung,
ppm / K, ~ 100–300 ° C (212–572 ° F) 		9 9.5
Dichte
bei 20 ° C (68 ° F) g / cm3		 2.52 2.53
Brechungsindex
nD. bei 20 ° C (68 ° F) 		1,518 1,520
Dispersion bei 20 ° C (68 ° F),
104 × ((nF. – – nC.) 		86.7 87.7
Elastizitätsmodul
bei 20 ° C (68 ° F) GPa 		72 74
Schubmodul
bei 20 ° C (68 ° F) GPa 		29.8 29.8
Liquidus
Temperatur 		1.040 ° C (1.900 ° F) 1.000 ° C (1.830 ° F)
Hitze
Kapazität bei 20 ° C (68 ° F),
J / (mol · K) 		49 48
Oberflächenspannung,
bei ~ 1.300 ° C (2.370 ° F) mJ / m2		 315
Chemische Beständigkeit,
Hydrolytische Klasse,
nach ISO 719[10]		 3 3 … 4
Kritischer Stress
Intensitätsfaktor,[11]
(K.IC), MPa.m0,5		 ? 0,75

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Estes, Adam Clark (16. März 2019). “Die Pyrex-Glas-Kontroverse, die einfach nicht sterben wird”. Gizmodo. Abgerufen 2019-03-22.
  2. ^ “Borosilikatglas gegen Kalknatronglas? – Rayotek News”. rayotek.com. Archiviert vom Original am 23. April 2017. Abgerufen 23. April 2017.
  3. ^ Robertson, Gordon L. (22. September 2005). Lebensmittelverpackung: Grundsätze und Praxis (Zweite Ausgabe). CRC Drücken Sie. ISBN 978-0-8493-3775-8. Archiviert vom Original am 2. Dezember 2017.
  4. ^ “Calciumcarbonat – Glasherstellung”. congcal.com. kongcal. Abgerufen 5. August 2013.
  5. ^ “Glas – Chemie Enzyklopädie”. Archiviert vom Original am 2. April 2015. Abgerufen 1. April 2015.
  6. ^ BHWS de Jong, “Glas”; in “Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry”; 5. Auflage, vol. A12, VCH Publishers, Weinheim, 1989, ISBN 978-3-527-20112-9, S. 365–432.
  7. ^ ein b “Hochtemperatur-Glasschmelzeigenschaftsdatenbank für die Prozessmodellierung”; Hrsg.: Thomas P. Seward III und Terese Vascott; The American Ceramic Society, Westerville, Ohio, 2005, ISBN 1-57498-225-7
  8. ^ “Sodalime Optical Glass – Interne Durchlässigkeit (2 mm)”. vpglass.com. Archiviert vom Original am 09.09.2011. Abgerufen 2013-08-24.
  9. ^ Thomas H. Sanders Jr. “Viskositätsverhalten von Oxidgläsern”. Coursera.
  10. ^ “ISO 719: 1985 – Glas – Hydrolysebeständigkeit von Glaskörnern bei 98 ° C – Prüf- und Klassifizierungsmethode”. iso.org.
  11. ^ Wiederhorn, SM (1969). “Bruchspannungsenergie von Glas”. Zeitschrift der American Ceramic Society. 52 (2): 99–105. doi:10.1111 / j.1151-2916.1969.tb13350.x.
  12. ^ Gondret, P.; M. Lance; L. Petit (2002). “Sprungbewegung kugelförmiger Partikel in Flüssigkeiten”. Physik der Flüssigkeiten. 14 (2): 643–652. doi:10.1063 / 1.1427920.
  13. ^ Janssen, LPBM, Warmoeskerken, MMCG, 2006. Datenbegleiter für Transportphänomene. Delft: VVSD.
  14. ^ “Soda-Lime (Float) Glas Materialeigenschaften :: MakeItFrom.com”. makeitfrom.com.