Moderna material - GLAS

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Glas är en del av vårt vardagliga liv, och vi tar det oftast för givet. Vad man kanske inte tänker så mycket på är dess kemiska och fysikaliska egenskaper, eller hur man framställer, samt var det har för påverkan på miljön. Lite om detta har vi tagit upp i denna materialuppgift om glas.

Glasets egenskaper

Glas är egentligen en blandning av metall- och kiselsalter, vilken har den egenheten att vid rumstemperatur ha fast form men i fysikalisk mening har den egenskapen som en vätska. Vid upphettning är glaset mjuk och formbart. Glas har en dålig förmåga att leda värme, vilket gör att kraftiga spänningar uppstår när glaset kallnar.

Det finns ingen riktig bestämd smältpunkt för glas, utan det mjuknar medan det värms upp. För att underlätta smältningen har man på senare tid tillsatt soda, CaCO3, och pottaska, K2CO3. Det kallas för flussmedel. Både ämnena är dock salter och minskar emellertid samtidigt motståndskraften mot förvittring.

Glas är uppbyggt av negativa rymdnätsjoner av silikat (kisel och syre) och positiva kalcium- och natriumjoner. När smält glas kyls ner hinner inte silikatjonerna ordna sig för att bilda en kristall, det får då en oordnad struktur (om partiklarna i ett fast ämne är oordnat kallas det för ett amorft ämne). Det är därför glaset är möjligt att bearbeta på olika sätt.

Framställning av glas

Olika glastyper

Det finns många olika typer av glas. De framställs genom att man tillför olika råvaror vid tillverkningsprocessen. De tre huvudtyperna av glas är sodaglas, pottaskeglas eller blyglas och borsilikatglas. Sodaglas tillverkas av kvartssand , soda och kalk , och används framförallt i hushållsglas, fönsterglas, flaskor. Pottaskeglas eller blyglas som den även kallas för, framställs av pottaska, mönja och sand. Denna typ av glas används i kristallglas och prydnadsglas. Borsilikatglas brukar finnas i de flesta glasföremålen som vi använder i kemin, t.ex. provrören, eftersom de har en stor motståndskraft mot kemiska ämnen och temperaturväxlingar, vilket är väldigt viktigt vid t.ex. uppvärmning av olika ämnen.

Utöver de tre huvudtyperna av glas finns det många olika varianter av glas, som kvartglas, härdat glas, lamellglas m.m. Kvartglas används i bl.a. solarieljusrör och framställs genom att man smälter ren sand och låter den svalna. Denna typ av glas släpper igenom alla sorters ljus, även UV-ljus samt att det är mycket värmetåligt. Härdat glas används i bl.a. bilars sidorutor. Det beror på att härdat glas har högre hållbarhet än vanligt glas. De spricker inte utan splittras i små partiklar om det utsätts för starkt slag. Ett annat hållbart glas är lamellglas som används i bl.a. bilens framrutor. Lamellglas är många lager av glas och plast. Skottsäkert glas är en typ av lamellglas, som är en sammansättning av glas och plast (polykarbonat) i flera lager. Ett skottsäkert glas kan vara mellan 7 till 75 millimeter tjockt. Polykarbonat-glaset har en förmåga att absorbera kulans energi och stoppa den innan den når sista lagret av glas.

Tillverkningsmetod

Glas kan tillverkas på många olika sätt, beroende på vad man ska använda det till. Det som är gemensamt för alla tillverkningsmetoder, är att glas smälter vid ca 1500° C och måste därefter långsamt kylas ner i speciella kylugnar, för att undvika spänningar i glaset som gör att det annars lätt går sönder. Vid tillverkning av fönsterglas används två metoder. Den ena kallas för dragning och innebär att det smälta glasblandningen dras lodrätt genom ett valssystem, därefter måste glaset slipas för att få en alldeles plan yta. Den andra metoden kallas för flytglasmetoden används genom att man låter glasmassan flyta ut över ett bad av smält tenn. Tennets absolut plana yta gör att man inte behöver slipa glaset efteråt.

Flaskor, kolvar och dricksglas m.m. tillverkas genom glasblåsning, som är den äldsta och svåraste metoden att forma glas. Eftersom man vill kunna tillverka så stora mängder som möjligt under en kort tid, så är glasblåsning för hand inte den bästa metoden. Nuförtiden finns det blåsmaskiner som klarar av massproduktionen samt tillverkning av många andra glasföremål och glödlampor. Däremot används glasblåsning fortfarande vid tillverkning av finare prydnads- och servisglas.
Skålar, fat, strålkastarlinser tillverkas genom pressning. Vid pressning av glas använder man metallformer som helt enkelt pressar ihop glasmassan i en maskin med hårt tryck.

Glas och dess användnings områden

Den viktigaste och mest unika egenskapen glas kan ha är att man kan se igenom det. Men utan dess hållbarhet så skulle den inte vara lika användbar, så genomskinligheten och dess hårdhet går hand i hand. Eftersom glasets egenskaper är rätt unika kan man använda den till många olika områden. Fönstret är troligtvis dess viktigaste användningsområde, vi kan släppa in ljus som vi behöver av flera skäl och den stänger ute kylan på ett bra sätt. Solen kan skina in och värma upp utan att värmen försvinner ut, ett utmärkt exempel på det är ett växthus. Varför den kan göra på detta sätt är att dess egenskaper är lika dem som kännetecknar vätskor, att ljus tränger igenom är en sådan egenskap men även att den är flytande. Skillnaden är att glas är otroligt trögflytande, men det är flytande. Om man ser på ett hundra år gammalt fönster kan man se att längst ner är glaset mycket tjockare än vad det är längre upp. Glaset har otroligt många användningsområden och att gå in på alla har inte riktigt med kemi att göra, vilket är varför vi radat upp en del av de viktigare i en lista här nedan.

·Glasögon, Mikroskop, linser.

·Förstorningsglas, kikare, – genom att slipa glas kan det sprida ljus så som vi vill att det ska

·Glas, Burkar o flaskor – Egenskaperna som hållbarhet och genomskinlighet ter sig bra för behållare.

·Lampor – glasets egenskaper som kan liknas vid vätskor fungerar utmärkt för att förvara vakuum.

·Fönster – Genomskinligheten är i sitt verkliga ess. Här utnyttjas glaset till fullo.

·Prydnad o konstverk – Populärt att ha kristall föremål som är handgjorda.

Potentiella miljöproblem vid tillverkning samt bearbetning av glas

I dagens samhälle tänkte man mycket på framtiden vid produktion av någonting, det räcker inte längre med att produkten är godkänt kvalitetsmässigt utan den måste även vara miljövänlig. Med den föregående termen menar man vid detta sammanhang att produkten tar hänsyn till den omgivande miljöns välbefinnande så att framtida generationer får lika tillgång och nytta av de existerande natur resurserna som vi människor har idag.

Man kan sammanfatta de potentiella miljöproblemen kring glastillverkning samt bearbetning i följande underrubriker:

1. Utsläpp till luft
2. Utsläpp till vatten
3. Avfall
4. Kemikaliehantering

Vid tillverkning av tung blykristall och blykristall avges stora halter bly och arsenik. Detta på grund av den höjda temperaturen då kristallmängden smälts under tillverkningsprocessen. Vid denna process förångas bly och arsenik som därmed släpps ut i luften, metallernas kondensering avges det mesta av utsläppen i form av stoft. Man beräknar att ca 5% av blyoxiden samt 30% av arsenikoxiden avges tillsammans med rökgaserna. Med förutsättning att glasbruket är något större kan en omgivande radius på upp till 4 km påverkas. Idag kan man dock ersätta dessa metaller med antimon och zink vid glastillverkning. Enligt naturvårdsverket uppträder inte dessa metaller som något större hot mot den omgivande naturen.

Svaveldioxid, kväveoxider, syraångor från syrabad och stoft från olje- eller gasolförbränning är andra mindre utsläpp som förekommer vid tillverkning av glas, men ”påskyndar” dock växthuseffekten.

Det avloppsvatten som avgår vid slipning, etsning och polering (syrapolering etc) av den tillverkade glaset innehåller en mängd tungmetaller, t ex bly, arsenik, antimon och barium. Dessa metaller har kanske använts vid den ursprungliga tillverkningen eller den senare bearbetningen. Syrapolering samt etsning avger exempelvis avloppsvatten med höga flourhalter med lågt pH-värde. Idag förs avloppsvattnet från lokala glasbruk till reningsverket istället för att ...