Die meisten von uns wissen, dass Glas aus Sand hergestellt wird. Aber wie genau? In unserer Kurzanleitung erfahren Sie alles darüber.
Wenn Sie die Wüste in der Nähe von Alamogordo in New Mexico besuchen, stoßen Sie möglicherweise auf eine grüne, glasartige Substanz namens Trinitit.
Trinitit ist der Rückstand, der nach dem Test der Trinity-Atombombe durch die USA im Jahr Juli 1945 übrig blieb. Die Hitze war so intensiv, dass sich der Sand in Glas verwandelte.
Dieses Beispiel aus der Geschichte veranschaulicht einen grundlegenden Aspekt der Glasherstellung: Sand und Hitze ergeben Glas. Um Glas für den industriellen Einsatz herzustellen, müssen jedoch weitere Zutaten hinzugefügt werden – und das geht (zum Glück) auch ohne Atomexplosion.
Wie heiß ist heiß?
Wenn Sie an einem heißen Sommertag schon einmal am Strand spazieren waren, wissen Sie, dass Sand ganz schön heiß werden kann. Doch eine Sommerhitze reicht nie aus, um Sand zu schmelzen – der erste Schritt, um ihn in Glas zu verwandeln.
No, to melt sand you need extreme heat: around 1,700°C (3,092°F). That's the temperature of a
spacecraft returning to Earth.
Sagen wir es so: Sie brauchen einen größeren Ofen, als Ihre Küche bieten kann, wenn Sie Glas herstellen möchten.
Warum wird Sand zu Glas?
Die Umwandlung von Sand in Glas erfolgt in zwei Phasen: extreme Hitze und anschließend schnelle Abkühlung.
Sand hat eine kristalline Struktur. Er besteht aus winzigen Quarzkristallen, die wiederum aus Siliziumdioxidmolekülen (oder „Silica“) bestehen.
Extreme Hitze wirkt sich auf diese Moleküle aus. Wenn Sand schmilzt, verliert er seine kristalline Struktur und erhält eine neue – irgendwo zwischen einem flüssigen und einem festen Zustand.
Sie haben vielleicht schon einmal gehört, dass Glas eine Flüssigkeit sei. Dies basiert auf einem alten Irrtum über die Herstellung von Fenstern.
Es stimmt allerdings, dass Glas vor dem Erstarren in einer Art molekularem Schwebezustand existiert – einem Zwischenzustand, den Wissenschaftler als „amorphen Feststoff“ bezeichnen.
Womit wird Sand vermischt, um Glas herzustellen?
Sie können Glas einfach durch Erhitzen und anschließendes schnelles Abkühlen von Sand herstellen. Gewerbliche Hersteller fügen jedoch einige spezielle Zutaten hinzu.
Take one vat of sand. Add waste glass from recycling. Stir in some soda ash (sodium carbonate) and a dash of limestone (calcium carbonate). Prepare on a high heat and
voila! You have glass that's ready for market.
Manche Hersteller fügen Farbstoffe und Läutermittel hinzu. Doch wer auch immer den Prozess leitet, die wesentlichen Zutaten sind Sand, Soda und Kalkstein.
Das Soda dient dem wichtigen Zweck, den Schmelzpunkt des Sandes zu senken. Warum? Weil extreme Hitze extrem teuer – und verschwenderisch – ist. Durch die Senkung des Schmelzpunkts können Hersteller Glas energieeffizienter herstellen.
Dies bringt jedoch ein Problem mit sich: Der niedrigere Schmelzpunkt führt dazu, dass sich der Sand bei Kontakt mit Wasser auflösen könnte. Der beigemischte Kalkstein dient als Stabilisator, um dem entgegenzuwirken.
Wie wird Glas geformt?
Sobald der Sand geschmolzen ist, können Sie ihn auf verschiedene Weise aushärten lassen. Wenn Sie beispielsweise eine Flasche oder ein anderes Gefäß herstellen möchten, können Sie das flüssige Glas in eine Form gießen und schnell abkühlen lassen.
Oder wenn Sie eine flache Platte für ein Fenster herstellen möchten, verwenden Sie das Floatverfahren. Dabei wird geschmolzenes Glas in ein Zinnbad geleitet.
Wenn Sie sich eine Badewanne aus Zinn vorstellen, liegen Sie falsch. Diese Badewanne ist mit geschmolzenem Zinn gefüllt. Geschmolzenes Zinn hat eine höhere Dichte als Glas, sodass das geschmolzene Glas auf der Oberfläche schwimmt.
Das Glas schwimmt auf einem Meer aus geschmolzenem Zinn und bildet ein vollkommen glattes Band. Die Temperatur wird langsam reduziert, bis das Glas aus dem Bad gehoben werden kann.
Neben Formen und Zinnbädern gibt es auch die gute alte Glasbläserei – ein Verfahren, das sich seit dem 1. Jahrhundert v. Chr. kaum verändert hat. Es ist unglaublich, dass beispielsweise venezianische Glas-Skulpturen nur aus Glas und menschlichem Atem hergestellt wurden.
Kann man Glas ohne Sand herstellen?
At the University of Cincinnati, Carlos Co and his colleagues made a fascinating
discovery. They managed to make a kind of glass out of just sugar, oil and a surfactant – no sand needed.
Die Mischung wurde geschüttelt, auf 250 Grad erhitzt und anschließend abgekühlt. Das Ergebnis ist eine Art Emulsion – da sie aber Zucker und kein Wasser enthält, ist sie hart wie Bonbons und nicht zähflüssig wie Mayonnaise.
Co und Co. glauben, dass es in der Lebensmittel-, Pharma- und optischen Technologieindustrie eingesetzt werden könnte. Doch vorerst wird das Glas, mit dem Sie täglich in Berührung kommen, definitiv aus Sand hergestellt.
Wofür wird Sand sonst noch verwendet?
Sand ist nicht nur ein wesentlicher Bestandteil der Glasherstellung, sondern wird auch auf überraschend vielfältige Weise verwendet.
Es wurde nicht immer zum Guten eingesetzt. In der Antike und im Mittelalter wurde es erhitzt und auf eindringende Feinde gegossen.
Positiver ausgedrückt: Es ist ein Hauptbestandteil von drei weiteren Baumaterialien: Ziegel, Lehm und Beton. Außerdem wird es mit Zement und Kalk gemischt, um Baumörtel herzustellen.
Haben Sie schon einmal Wände, Decken und Böden mit einer absichtlich körnigen Textur gesehen? Wahrscheinlich liegt das daran, dass sie mit einer Mischung aus Sand und Farbe gestrichen wurden.
So weit, so alltäglich. Aber wussten Sie, dass Sand auch zum Bau künstlicher Riffe und Inseln verwendet wird?
Es gibt noch viele weitere Verwendungsmöglichkeiten, aber wir möchten Ihnen eine vorstellen, die uns hier bei ToughGlaze besonders am Herzen liegt: Sandstrahlen.
Dabei wird Sand auf eine Glasplatte gestrahlt, wodurch ein milchig-weißer Effekt entsteht. Sie können die gesamte Platte sandstrahlen, um getöntes Glas zu erhalten, oder Logos und andere visuelle Elemente mit einer Schablone auf die Oberfläche ätzen.
Sandstrahlen wird nicht immer mit Glas durchgeführt – manchmal verwenden die Verarbeiter stattdessen zerkleinerte Walnussschalen. Wie der Name schon sagt, ist Sand jedoch oft das bevorzugte Material für diesen Prozess.
Sandblasted glass is often used for privacy in bathrooms and front doors. But you can also see sandblasted designs in offices and other commercial spaces.
Das war es also: ein kurzer Überblick über die wichtige Rolle von Sand bei der Glasherstellung. Wir hoffen, er hat Ihnen ein paar Denkanstöße gegeben.
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