Kalk-Natron-Glas: Der umfassende Leitfaden zu Eigenschaften, Zusammensetzung und industriellen Anwendungen

Der größte Nachteil ist die geringe Temperaturwechselbeständigkeit – plötzliche Temperaturunterschiede von mehr als etwa 600 °C führen zum Zerspringen des Glases. Auch die chemische Beständigkeit ist mäßig, sodass starke Laugen und Flusssäure das Glas angreifen. Im Vergleich zu Borosilikatglas (temperaturwechselbeständig bis ~160 °C) ist der Wärmeausdehnungskoeffizient höher (8,5-9,5×10⁻⁶/°C gegenüber 3,3×10⁻⁶/°C). Daher ist Kalk-Natron-Glas für schnell erhitzte Laborglasgeräte und Hochtemperaturartikel nur eingeschränkt einsetzbar.

Ein Vorteil von Kalk-Natron-Glas ist jedoch seine hervorragende Eignung für die chemische und physikalische Vorspannung. Die physikalische Konstante umfasst das Erhitzen von Kalk-Natron-Glas auf 620-680 °C und die schnelle Abkühlung durch Luftkanäle, wodurch Glas entsteht, dessen Festigkeit bei einer Sicherheitsreserve von 250 Mpa um 45 % höher ist als die von normal gekühltem Glas. Bei der chemischen Vorspannung wird das Glas in ein Kaliumsalzbad gegeben, wobei die größeren K-Ionen gegen kleinere Na-Ionen ausgetauscht werden und im gesamten Glas innere Druckspannungen von mehr als 450 MPa entstehen – dieses Verfahren lässt sich bei Glas mit einer Dicke von weniger als 3 mm anwenden, während sich Borosilikatglas grundsätzlich nur sehr schwer vorspannen lässt.

Kalk-Natron-Glas beginnt bei knapp 700 °C zu erweichen und hat einen Schmelzpunkt von etwa 1.500-1.700 °C. Es ist wasserunlöslich, und Natriumoxid (Soda) wirkt als Flussmittel, das den Schmelzpunkt gegenüber reinem Siliziumdioxid um etwa 1200 °C senkt. Bei der Floatglasherstellung wird ein Gemisch aus Sand, Kalkstein und Soda in einen 1.500 °C heißen Ofen eingeblasen, dort erhitzt und anschließend zum Abkühlen über Drähte gleiten gelassen.

Zu den verfügbaren Methoden gehören: (1) Wiegen Sie jeweils ein Stück beider Glasarten, wobei sich Kalk-Natron-Glas etwas schwerer anfühlt. (2) Klopfen Sie mit einem Hammer dagegen, wobei Borosilikatglas einen höheren Ton erzeugt. (3) Halten Sie jeweils ein Stück beider Glasarten unter heißes Wasser und übergießen Sie es mit (fast) kochendem Wasser, wobei Borosilikatglas nicht reißt. (4) Messen Sie die Brechungsindizes oder führen Sie eine spektrografische Untersuchung durch. (5) Vergleichen Sie die Kantenfarbe, abgeschrägte Kanten oder die Abmessungen.

Bleikristallgläser (die den Kristall besitzen) sind normalerweise in der Lage, offiziell zu prüfen, ob es sich bei ihrer Zusammensetzung um Bleikristall handelt und ob diese für Anwendungen geeignet ist, die hohe Temperaturbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit oder Reaktionsträgheit erfordern. Unser Kalk-Natron-Glas enthält jedoch keine Zusatzstoffe oder anderen Kunststoffe; seine Grundbestandteile sind, von unten nach oben, Sand, Soda und Kalkstein. Einfach gesagt: Ohne offizielle Prüfung lässt sich nicht zuverlässig feststellen, ob es sich bei einem Glas um Kalk-Natron-Glas handelt.

Für die meisten Standardanwendungen kann Zegbrk_ eine maximale Betriebstemperatur von 400-500 °C im Dauerbetrieb empfehlen, wobei in diesem Temperaturbereich die Grenzen der chemischen Beständigkeit und die Konstruktion der Apparatur maßgeblich sind. Die Temperaturwechselbeständigkeit hängt von der Entspannung oder Vorspannung ab, und der Thermtest ist auf folgende Werte begrenzt: entspannt: 60 °C, thermisch vorgespannt: bis zu 150 °C.

Der Preisvorteil von Kalk-Natron-Glas gegenüber anderen Glasarten lässt sich auf drei Faktoren zurückführen; 1) die Rohstoffe (Quarzsand, Salz, Kalkstein) sind leicht verfügbar und von Natur aus relativ günstig, 2) der Herstellungsprozess (Floatglasanlage) ist hochgradig automatisiert und erfolgt in langen, kontinuierlichen Fertigungsserien, in denen über viele 1000 Meilen Produktionslänge identische Glasscheiben entstehen, 3) der Einsatz von Soda als Flussmittel senkt die Schmelztemperatur erheblich (auf etwa 1.000-1.500 °C) gegenüber reinem Siliziumdioxid (etwa 1.700 °C) oder Borosilikatglas (etwa 1.650 °C) und verringert den Energieverbrauch des Floatbads deutlich – daraus ergibt sich eine Preisersparnis [370 % bis 500 %]. Diese Faktoren machen Kalk-Natron-Glas 3-5 Mal günstiger als Borosilikatglas.

Durchschnittliches, 20 mm dickes, klares Kalk-Natron-Glas blockiert über 99 % der UV-B-Strahlung (unter 300 nm), lässt jedoch einen relativ hohen Anteil der UV-A-Strahlung (315-400 nm) passieren und blockiert im Allgemeinen nur 25-50 % der UV-A-Strahlung. Benötigt ein Produkt einen höheren UV-Schutz, sollte eisenarmes Kalk-Natron-Glas (mit konstant niedrigem EFS) oder UV-schützendes Kalk-Natron-Glas verwendet werden, das Cer- oder Titanzusätze enthalten kann. Betrachten Sie Kalk-Natron-Gläser bei UV-empfindlichen Anwendungen nicht als geeignete UV-Barriere.