Glas

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Av: Nicolette Nadj
Datum klart: 2007-05-09
Ämne: NO/Kemi
Lärare: Johan Nydevall

Inledning
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 jag tagit upp i denna uppsats om glas.
Glas är ett germanskt ord med grundbetydelsen "glans". Man tror att tillverkningen av glas började i Syrien ca 5000 år f. Kr. Materialet användes då troligen till dricksglas, smycken, prydnader och karaffer.
Nu använder vi glas till fönster, dricksglas, skålar, prydnadsföremål, glasögon, flaskor, burkar, lampor, förstoringsglas, kikare, mikroskop och glaskeramikhäll etc.
Användningsområdet har visserligen utvecklats väldigt mycket, men det är fortfarande ungefär detsamma man använder materialet till.

Syfte
Mitt syfte med det här arbetet är att lära mig mycket mera om glas; Hur det blir till, vad det används till och uppfinnare/upptäckare.
Frågor
1. Vem upptäckte/uppfann glas?
2. När upptäcktes/uppfanns glas?
3. Hur görs glas?
4. Vilka användningsområden har glas?
5. I vilken betydelse har glas påverkat vårat samhälle?
6. Hur länge har glas använts i vårat dagliga liv?
7. Har glas haft andra användningsområden än vad det har idag?



Historia
De äldsta fynden av glas har daterats till 7000 f. Kr. Då använde våra stenåldersförfäder obsidian, ett i naturen förkommande vulkaniskt glas till spjut, pilspetsar och skärverktyg. Tillverkningen av glas var då helt knuten till keramiktillverkning. Kalkhaltig sand reagerade med alkalier och bildade vid bränningen en glasyr på det keramiska godset.
Man tror att glas för första gången började tillverkades i Syrien ca 5000 år f. Kr. Det syriska glaset var en blandning av ihop smält soda, lime och sand. Troligen inskränkte sig då användningen av glasmassa till glasyrer över små prydnadsföremål av sten och lera.
Omkring 2500 f. Kr. tillverkades glas oberoende av ett keramiskt underlag. Glaset dekorerades med färger, ofta blått från koppar och kobolt men även bruna nyanser.
Det stora genombrottet kom ca 100 f. Kr. när glasblåsarpipan uppfanns. Möjligheter fanns då att tillverka tunnväggiga kärl i träformer, vilket ledde till serietillverkning i standardiserade storlekar. Glasblåsarpipan gjorde det också möjligt att tillverka planglas genom att först blåsa en cylinder som sedan skars upp och planades ut till en skiva.

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.

Olika typer av glas
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 borosilikatglas.
Sodaglas tillverkas av kvartssand, soda och kalk, och används framförallt i hushållsglas, fönsterglas och flaskor.
Pottaskeglas eller blyglas som den även kallas för, framställs av pottaska, mönja och sand. Denna typ av glas används i kristallglas och prydnadsglas.
Borosilikatglas 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. Polykarbonatglaset har en förmåga att absorbera kulans energi och stoppa den innan den når sista lagret av glas.

Tillverkningsmetod
Råmaterialet i glas består av;
• sand (59 %)
• soda (18 %)
• dolomit (15 %)
• kalksten (4 %)
• nefelin (3 %)
• sulfat (1 %)

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 och 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 användningsområden
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.
Glaset har otroligt många användningsområden och att gå in på alla har inte riktigt med kemi att göra, vilket är varför jag radat upp en del av de viktigare i en lista här nedan.
• Glasögon, Mikroskop, linser, förstorningsglas och kikare, – genom att slipa glas kan det sprida ljus beroende på användningsområde.
• 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 – Det är populärt att ha kristallföremål som är handgjorda.

En gammal skröna är att glas är trögflytande och att man kan se det genom att gamla glas är tjockare vid den nedre änden än de övre. Detta beror på att man ställde sig på en plattform och blåste upp en lång cylinder, som sedan klipptes upp och plattades ut till en plan glasskiva. Glaset som från början var nedåt i cylindern blev något tjockare än glaset i övre änden, och glasmästarna satte nästan alltid den något tjockare änden nedåt i fönstret.

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 naturresurserna som vi människor har idag.
Man kan sammanfatta de potentiella miljöproblemen kring glastillverkning samt bearbetning i följande underrubriker:
• Utsläpp till luft
• Utsläpp till vatten
• Avfall
• 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 radie 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 och lågt pH-värde. Idag förs avloppsvattnet från lokala glasbruk till reningsverket istället för att avfallsvattnet släpps ut i närmaste sjö, å eller bäck som under tidigare år.
Förslitna glasprodukter som inte kan smältas om eller återutnyttjas på något annat sätt utgör en annan mängd avfall vid tillverkning av glas. Dessa dumpas på avfallsdeponi som industriavfall då vidare alternativ saknas. Andra form av avfall vid tillverkning och framförallt bearbetning av glas, som enligt naturvårdsverket skall betraktas farligt, är hyttsopor, stoft från stoftavskiljare och rökgaskanaler, råvaruemballage, syrarester och olika typer av slam.
Något som är mycket viktigt vid kemikaliehantering på glasbruk är säkerheten. Om en olycka sker, kan konsekvenserna bli mycket allvarliga. Kemikalierna man sysslar med är ofta skadliga för naturen, och den ska man värna om. Därför är de flesta moderna glasbruk idag utrustade för att förhindra detta.



Diskussion
Glas är en mycket intressant och viktig uppfinning, något som jag har fått lära mig genom detta arbete. Man tänker inte på hur viktigt det är men det är viktigt. Kanske inte våran viktigaste uppfinning, men ändå.
Utan glas skulle vi inte ha fönster utan endast väggar runt oss, trädgårdsmästare skulle få mycket svårare att odla de där perfekta tomaterna eftersom inga växthus skulle finnas, alla med synfel skulle få leva med det och inte få hjälp av glasögon och förstoringsglas, forskningen skulle inte vara så långt framskriden eftersom varken teleskop eller mikroskop skulle hjälpa dem… Jag kan fortsätta i evighet för gas finns överallt och används till mycket.
Jag tror definitivt att glas har en framtid, det finns inget material som helt skulle kunna ta dess plats. Visserligen skulle man kunna använda plast i stor utsträckning, men eftersom det repas lättare och kanske inte tål samma temperaturer är det inte alltid en sådan bra idé.
Dessutom är glas mer miljövänligt att framställa än plast, och där väger ju en stor del in.
Jag ser inga direkt nya användningsområden för glas, det används redan inom väldigt många områden. Möjligen att man kommer att använda det mer till riktigt fina ställen, t.ex. bygga hotell och andra ”lyxiga” platser utav glas, p.g.a. att det är så fint. Eller att tillverka många produkter i glas bara för att det ska se och kännas lyxigare och finare. Det finns ju redan i viss utsträckning, men jag tror att den branschen kommer att bli större.
Idag går ca 40 % av världens glasförbrukning åt till renovering av redan befintliga byggnader, och vanligt fönsterglas behöver bytas i genomsnitt vart tionde till vart tjugonde år. Detta är inget hinder eftersom det kan återanvändas till stor del.
Man tillverkar ju trots detta nytt glas hela tiden eftersom behovet ökar, men p.g.a. att det finns väldigt mycket av ämnena man använder i glasframställningen kan man säga att produktionsmöjligheterna är näst intill oändliga.
Jag ser pos...