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2014 | Book

Werkstoff Glas

Alter Werkstoff mit großer Zukunft

Authors: Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : Technik im Fokus

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About this book

Was ist Glas? Wie wird es hergestellt? Wo wird Glas eingesetzt? Hat Glas eine Zukunft?

Die Autoren sind Experten ihres Faches. Trotzdem gelingt es ihnen, informativ und doch unterhaltsam Antworten auf diese Fragen zu geben. An ausgewählten Beispielen erläutern sie die vielfältigen Anwendungen von Glas. Und sie vermitteln, wie die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieses Werkstoffes zur Entwicklung technischer, industriell gefertigter Produkte führen. So ermöglicht etwa die bis ins Extrem gesteigerte Lichtdurchlässigkeit einer Glasfaser die heutige Telekommunikation und das Internet. Besonders dünnes Glas, das zusätzlich verfestigt ist, wird für Bildschirme von Fernsehern, Laptops und Mobiltelefonen eingesetzt, Glaswerkstoffe mit thermischer Nullausdehnung sind der Werkstoff der Wahl für Teleskopspiegelträger und Kochflächen.

Table of Contents

Frontmatter
1. Was ist Glas?
Zusammenfassung
„Glas“ – ein Begriff, der uns vertraut ist, den wir im täglichen Leben gebrauchen, ohne ihn sonderlich zu hinterfragen. Wir denken vorrangig an ein Trinkgefäß oder an kunstvoll gestaltete Objekte. Gleichermaßen bezeichnet „Glas“ aber auch eine Klasse von Materialien mit ähnlichen Eigenschaften. Dieses Buch ist dem Werkstoff „Glas“ gewidmet: seiner Herstellung, seinen Eigenschaften und Anwendungen sowie den technischen Herausforderungen bei der Suche nach neuen Einsatzgebieten. Glas ist ein Werkstoff wie etwa Keramik, Metalle oder Kunststoffe. Glas erscheint glatt, scharfkantig brechend, oft durchsichtig und glänzend. Im Vergleich zu Metall – duktil, undurchsichtig – sind Gläser spröde und meist transparent. Mit ihrer porenfreien Oberfläche unterscheidet sich eine Glasscheibe andererseits von der körnigen und porösen Struktur einer Keramik. Das deutsche Wort „Glas“ ist zurückzuführen auf den germanischen Begriff „glasa“ – das Glänzende, Schimmernde. Und im Vergleich zu einem Bergkristall mit seiner regelmäßigen geometrischen Struktur besitzen Gläser keine Vorzugsstruktur.
Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld
2. Glas und seine vielfältigen Anwendungen
Zusammenfassung
Die weltweite Glasproduktion lag im Jahr 2010 bei mehr als 120 Millionen Tonnen (Mio t), in den 27 Mitgliedstaaten der Europäischen Union wurden etwa 32 Mio t Glas produziert. Nach der Statistik entfielen etwa 23 Mio t auf Hohlglas, dazu zählen Behälterglas wie Flaschen und Konservengläser, aber auch Haushaltsglas. 7 Mio t entfielen auf Flachglas (Fensterglas, Spiegelglas), 0,9 Mio t auf Glasfasern und 0,7 Mio t auf Spezialgläser. Im Jahr 2012 produzierten in Deutschland 400 Betriebe mit 54 Tausend Mitarbeitern 7 Mio t Glas im Gesamtumsatz von knapp 9 Mrd EUR. In diesem Kapitel werden die unterschiedlichen Anwendungsbereiche des Werkstoffs Glas auf dem Sektor Hohlglas, und Flachglas vorgestellt. Alle weiteren Ausführungen befassen sich im Detail mit den unterschiedlichen Formen des Spezialglases und der Glasfaser-Anwendungen. Obwohl die Spezialgläser nach produzierter Menge weit hinter den Hohl- und Flachgläsern liegen, zeigen sie ein faszinierendes und breites Spektrum an sehr interessanten Anwendungsfeldern. Trotz ihrer geringen Tonnage sind Spezialgläser nach ihrer Wertschöpfung ein wichtiger Teil der Glasproduktion, und viele innovative Anwendungen des Werkstoffes Glas finden sich im Spezialglasbereich.
Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld
3. Herstellung – Schmelzen und Formgebung von Glas
Zusammenfassung
Glas ist in der Regel das Ergebnis eines Schmelzprozesses. Die verschiedenen Ausgangsrohstoffe werden gemischt und bei Temperaturen von mehr als 1400 ℃ (abhängig von der Glaszusammensetzung) kontinuierlich in einem Glasschmelzofen zu einem homogenen Glas geschmolzen. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts erfolgte das traditionelle Glasschmelzen diskontinuierlich in Keramiktiegeln (sog. Häfen). Kleine Chargen von Spezialgläsern (z. B. optische Gläser) werden auch heute noch diskontinuierlich, häufig in Tiegeln aus einer Platin/Rhodium-Legierung, erschmolzen. Dem Schmelzen schließt sich die Formgebung an. Kein anderer Werkstoff weist hier ein derart breites Spektrum an Möglichkeiten auf. Glas kann geblasen, gegossen, geschleudert, gezogen, gewalzt und gepresst werden. Somit lassen sich Endprodukte wie Hohlgefäße, Rohre, Scheiben, Folien und Fasern herstellen.
Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld
4. Die Zukunft des Glases
Zusammenfassung
Bisher wurden die vielfältigen Einsatzfelder für silicatische Gläser dargestellt und aufgezeigt, dass das Leben in einer Industriegesellschaft ohne den Werkstoff Glas undenkbar ist. In diesem Kapitel soll nun auf ausgesuchte neue Entwicklungsfelder der Glasforschung eingegangen werden. Es wird deutlich werden, dass der traditionelle Werkstoff Glas eine große Zukunft vor sich hat, sei es als Glasfolie, aufwickelbar auf einer Rolle wie eine Kunststofffolie, als extrem hochfestes Glas oder in unzähligen Anwendungen, die unser Leben sicherer, moderner und angenehmer gestalten.
Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld
5. Anhang
Zusammenfassung
Interessante Links zum Thema Glas werden mit einer kurzen Kommentierung aufgeführt (Stand Mitte 2013), sowie einige wissenschaftliche Begriffe in einem Glossar erläutert.
Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld
Backmatter
Metadata
Title
Werkstoff Glas
Authors
Helmut A. Schaeffer
Roland Langfeld
Copyright Year
2014
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-37231-5
Print ISBN
978-3-642-37230-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-37231-5

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