Mechanische Stabilität von Glas

Experimente:
Versuch: Nachweis von Kunststoffüberzügen auf Light-Gläsern
Versuch: Herstellung von Bologneser Tränen


Obwohl Glas äußerst hart ist (das weiß jeder, der schon einmal gegen eine Glastür gerannt ist oder sich mit einem dolchartig spitzen und scharfen Glasstück verletzt hat), setzt die Sprödigkeit von Glas dieser mechanischen Stabilität Grenzen.

Die mechanische Stabilität ist aber auch eine Frage der Einwirkungsdauer: Rasche Einwirkung bewirkt Bruch oder reversible Deformation. Langanhaltende, vorsichtige Einwirkung bewirkt bleibende Deformation: Z. B. können Fensterscheiben nicht beliebig groß gemacht werden, da sie unter ihrem eigenen Gewicht fließen. Hier macht es Sinn, wenn man Glas als eine unterkühlte Schmelze oder Flüssigkeit bezeichnet. (Der Traum vieler Architekten hat so seine natürlichen Grenzen gefunden...)

Die reale Festigkeit eines Glases wird durch die Festigkeit der Oberfläche und nicht durch die des gesamten Materials bestimmt. Oberflächliche Kratzer erhöhen die Instabilität beträchtlich ("Glasschneiden" durch leichtes Anritzen mit einem Diamanten und anschließendes Brechen). Ein wirksamer Schutz der Oberfläche steht deshalb im Mittelpunkt der Glasforschung. Entsprechende Versiegelungen der Oberflächen ermöglichen zusätzlich Gewichtsersparnis bei der Glasherstellung. So sind die Gläser für Light-Getränke selbst sehr leicht, aber erstaunlich unempfindlich und gegen Stoß und Schlag stabil. Grund: Sie sind mit einer feinen Kunststoffschicht überzogen (siehe Experimente, V 11).


Verbundglas
Hierunter versteht man Mehrschichtglas mit Kunststofffolien zwischen den einzelnen Schichten. Diese fangen Sprungrisse auf und verstärken Glas gegen mechanische Einwirkungen (Bankschalterglas; siehe Bilder weiter unten).

Bild 1: Schusseinwirkung auf normales Glas

 

Bild 2: Schusseinwirkung auf Verbundglas


Siehe auch unsere Webseiten zum "Glas im Auto".


Thermische Stabilität von Glas
Glas ist gegen extreme Temperaturunterschiede empfindlich. Diese Eigenschaft ist allerdings über die Zusammensetzung steuerbar. So kann man den relativen Anteil an stabilisierenden kovalenten Bindungen durch Quarzzusatz steigern. (Quarzglas ist bekanntlich besonders stabil gegen thermische Schocks.) Positiv wirken sich auch Trennstellenschließer wie die Oxide der Elemente der 3. Hauptgruppe aus.


Sicherheitsglas
Darunter versteht man Glas mit gezielten thermischen Spannungen, das bei mechanischer Einwirkung spontan in kleine Stücke zerfällt (Autoscheiben). Hier sei an die Bologneser Tränen erinnert (siehe Experimente, V 19).


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Letzte Überarbeitung: 22. Januar 2012, Dagmar Wiechoczek