Glasfasern

Frontmatter

Kapitel 1. Glas – ein faszinierender Werkstoff

Zusammenfassung

Glas gehört zu den ältesten Werkstoffen. Schon bei der Entstehung der Erde kam es zur glasigen Erstarrung des schmelzflüssigen Magma. Auch bei Vulkaneruptionen können die Ergussgesteine im glasigen Zustand als Obsidian erstarren.

Roman Teschner

Kapitel 2. Die Zachariasen-Warren-Netzwerktheorie

Zusammenfassung

Auf der Basis der Definition des Glases (als unterkühlte Flüssigkeit) wurde von Zachariasen und Warren die sog. Netzwerkhypothese aufgebaut. Laut Zachariasen und Warren sind in einem Kristall die [SiO₄]-Tetraeder regelmäßig angeordnet.

Roman Teschner

Kapitel 3. Wirkung von Netzwerkbildnern, Netzwerkwandlern und Zwischenoxiden in der Glasschmelze und im Glas

Zusammenfassung

Die chemische Zusammensetzung eines Glases hat einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Glasschmelze und auf die Eigenschaften der daraus hergestellten Produkte wie z. B. Glasfasern.

Roman Teschner

Kapitel 4. Erstarrung der Schmelze und Kristallisation

Zusammenfassung

Wie schon erwähnt, besitzen Gläser keinen festen Schmelzpunkt. Die glasig-amorphe Erstarrung einer flüssigen Schmelze (Übergang nicht in einen kristallinen, sondern in einen glasigen Festkörper) stellt einen Sonderfall des Erstarrungsverhaltens dar.

Roman Teschner

Kapitel 5. Glasviskosität

Zusammenfassung

Beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand einer Silikatschmelze infolge der Temperatureinwirkung bricht die Fernordnung zusammen.

Roman Teschner

Kapitel 6. Glasoberflächenspannung

Zusammenfassung

Unter Oberflächenspannung versteht man das Verhältnis der zur Vergrößerung der Oberfläche notwendigen Arbeit zur Oberflächenänderung. Die an der Oberfläche wirkende Molekularkraft ist stets danach bestrebt, die Oberfläche zu verkleinern.

Roman Teschner

Kapitel 7. Glasdichte

Zusammenfassung

Mit der Messung der Dichte lässt sich sehr einfach die Konstanz der chemischen Zusammensetzung eines hergestellten Glases kontrollieren. Die Messung besagt aber wenig über die Anwesenheit von glastechnischen Fabrikationsfehlern (Gispen, Steinchen, Schlieren, Farbstich u. a.) im hergestellten Produkt.

Roman Teschner

Kapitel 8. Thermische Glaseigenschaften

Zusammenfassung

Die Glasherstellung, insbesondere die Glasfaserherstellung im Indirectmeltverfahren, ist ein sehr energieintensiver Prozess.

Roman Teschner

Kapitel 9. Elektrische Glaseigenschaften

Zusammenfassung

Moderne Gläser finden ihre Anwendung unter anderem in der Elektronik, Optoelektronik und in der Elektrotechnik. In diesen Bereichen, insbesondere in der Optoelektronik, die sich mit der wechselseitigen Umwandlung von optischen und elektrischen Signalen befasst, sind die elektrischen Eigenschaften dieser Gläser im Niedrigtemperaturbereich von Bedeutung.

Roman Teschner

Kapitel 10. Mechanische Glaseigenschaften

Zusammenfassung

Zu den wichtigsten mechanischen Eigenschaften eines Glases gehören Festigkeit, Elastizität, Brüchigkeit und Härte.

Roman Teschner

Kapitel 11. Optische Eigenschaften

Zusammenfassung

Zu den wichtigsten optischen Eigenschaften gehören die Lichtbrechung und die Lichtdurchlässigkeit. Wegen der Weiterverarbeitung des JMS-C-Glases zu Fasern und dann zu Faserendprodukten, wie z. B. Garne, Zwirne, Gewebe, Vliese u. a., spielen die optischen Eigenschaften eine nicht so große Rolle.

Roman Teschner

Kapitel 12. Chemische Beständigkeit

Zusammenfassung

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Glases ist seine chemische Beständigkeit.

Roman Teschner

Kapitel 13. Einige Aspekte der Kanzerogenität von Fasern

Zusammenfassung

In den letzten Jahren wurde eine lebhafte Debatte über die kanzerogene Wirkung der Mineralfasern durchgeführt.

Roman Teschner

Kapitel 14. Rohstoffe für C- und E-Glasherstellung

Zusammenfassung

Voraussetzung für den Erfolg im technologischen Prozess der Glasherstellung ist unter anderem die Konstanz der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Glasrohstoffe. Außerdem sind für die Glasqualität  der Transport, die Lagerung, das Abwiegen, die Mischung der Rohstoffe und das Einlegen des Gemenges von sehr großer Bedeutung.

Roman Teschner

Kapitel 15. Gemengeaufbereitung

Zusammenfassung

Ein präzises, nach vorgegebener Rezeptur zusammengestelltes, homogenes Gemenge ist die erste Voraussetzung für einen Erfolg im technologischen Prozess.

Roman Teschner

Kapitel 16. Schmelzen des Gemenges

Zusammenfassung

Beim Erschmelzen des Gemenges, unabhängig von der Ofenkonstruktion, finden folgende Prozesse statt:

Roman Teschner

Kapitel 17. Elektrische Glasschmelze

Zusammenfassung

Das JMS-C-Glas wird in einer Elektrowanne hergestellt.

Roman Teschner

Kapitel 18. Glasproduktion

Zusammenfassung

Wie schon erwähnt, wird das JMS-C-Glas in zwei vollelektrischen Wannen unter Cold-Top-Bedingungen hergestellt.

Roman Teschner

Kapitel 19. Bushings

Zusammenfassung

Die Methode, die Glasfaser mittels Glasfaserdüsen (Bushings) herzustellen, wurde zuerst 1908 vom W. v. Paczinsky in Hamburg demonstriert. Die Produktion der Textilglasfasern im Düsenziehverfahren hat in 1930 in den USA und 1939 in Deutschland angefangen.

Roman Teschner

Kapitel 20. Schlichte

Zusammenfassung

Die Glasfasern, unabhängig von ihrer chemischen Zusammensetzung, sind knick- und scheuerempfindlich.

Roman Teschner

Kapitel 21. Direkte Textilglasfasererzeugnisse

Zusammenfassung

Zu den wichtigsten linienförmigen Glasfaserprodukten, die im direkten Faserziehprozess hergestellt werden, gehören Rovings, Vorgarne (Glasstapelfaservorgarne) und Hybridgarne.

Roman Teschner

Kapitel 22. Direkte nichttextile Glasfasern

Zusammenfassung

Die wichtigsten nichttextilen Faserprodukte sind unter anderem geschnittene Rovingfasern und superfeine Isolier- und Filtrierfasern.

Roman Teschner

Kapitel 23. Glasfasernadelmatte

Zusammenfassung

Die Nadelmatte wird überwiegend aus Vorgarn-Ausschussfasern ohne Zugabe von Bindemittel hergestellt.

Roman Teschner

Kapitel 24. Vlies

Zusammenfassung

Ein Glasfaservliesstoff stellt ein nicht gewebtes, dünnes Flächengebilde dar, das aus geschnittenen, einzeln liegenden Glasstapelfasern und einem ausgehärteten Bindemittel besteht. Die Vliese mit einer Dicke von 0,2–1,0 mm und mit einer Flächenmaße von 25–150 g/m² werden überwiegend aus E- und C-Glasfasern im Nassverfahren hergestellt. Für die Vliesherstellung werden Strangfasern (nasse Glasstapelfasern) mit einem Durchmesser von 8, 10 und 13 µm eingesetzt. Die Vliesfasern werden mittels einer Strangfasermaschine bzw. im Direct-Chop-Verfahren produziert.

Roman Teschner

Kapitel 25. Basaltfasern

Zusammenfassung

Basaltfasern sind glasige Fasern (ähnlich wie die Glasfasern), die durch schnelle Abkühlung der Schmelze im Ziehprozess ohne Kristallisation erstarren.

Roman Teschner

Kapitel 26. Leachprozess

Zusammenfassung

Glasfaserprodukte werden oft einem Weiterverarbeitungsprozess und einer Veredelung unterzogen. In einem Auslaugungsprozess (Leachprozess) werden unter anderem Hochtemperaturfasern hergestellt. Dem Auslaugungsprozess werden sowohl E-Glasfasern als auch Alkalisilikatglasfasern unterzogen.

Roman Teschner

Kapitel 27. Weben von Glasfasern

Zusammenfassung

Im Webprozess werden die längslaufenden Kettfäden mit quer zugeführten Schussfäden an einer Webmaschine verkreuzt und zu einem Gewebe vereinigt. Die Fäden liegen dann in bestimmten Abständen über- und untereinander.

Roman Teschner

Kapitel 28. Faserverbundwerkstoffe

Zusammenfassung

In vielen Anwendungen, wo hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht gefordert wird, stößt man mit den konventionellen Werkstoffen an unüberwindbare Leistungsgrenzen. Erst neue Werkstoffe, insbesondere Faserverbundkunststoffe (FVK) ermöglichen eine Erweiterung der Leistungshorizonte in vielen Anwendungsbereichen (z. B. Luft- und Raumfahrt).

Roman Teschner