3. DE SAMENSTELLING VAN GLAS
Allereerst gaan we kort bespreken wat glas nu
eigenlijk is. Want hoewel ieder mens glas als zodanig direct herkent en we in het dagelijks leven omringd worden met glas, is het voor glasfusing toch wel
belangrijk dat je weet met welk materiaal je werkt. Dit hoofdstuk is redelijk beperkt omdat verdergaande kennis feitelijk niet nodig is. Mocht je meer willen weten dan zul je je in de scheikundige boeken moeten gaan verdiepen.
Glas bestaat uit een aantal elementen, waarvan zand (kwarts) de belangrijkste is. Dit is ook wel bekend onder de natuurkundige term silicium. Door toevoeging van soda als smeltpuntverlager en kalk als stabilisator ontstaat tijdens verhitting het glas, dat tijdens het afkoelen uiteindelijk hard wordt. Met deze drie elementen is vroeger het eerste glas ontstaan. Wanneer en waar dat is geweest is nooit duidelijk aangetoond, er zijn verschillende theorieën over in omloop maar het is zeker dat het enkele duizenden jaren geleden al bestond. Het meest waarschijnlijke is dat er ooit “toevallig” glas is ontstaan doordat de 3 basiselementen bij elkaar waren bij een hittebron, bijvoorbeeld een brand. Het glas dat heden ten dage wordt gefabriceerd is uiteraard van veel hogere kwaliteit en fabrikanten hebben legio mogelijkheden ontdekt om de kleuren en structuren te beïnvloeden. Vandaar dat er nu ook stoffen zoals kalium en lithium worden toegevoegd, die ook als smeltpuntverlagers fungeren, omdat ze de structuur van de materie veranderen. De recepten voor het produceren van glas worden echter meestal goed geheim gehouden en in de meeste gevallen is het voor de gebruiker ook geen relevante informatie.
Het unieke van glas is de molecuulstructuur, die zijn oorsprong vindt in het zand. Hierdoor is glas qua materiaalsoort nergens mee te vergelijken. Andere vaste materialen die door versmelting zijn verkregen zoals bijvoorbeeld metaalsoorten, hebben tijdens het stollingsproces een structuur van perfect gerangschikte moleculen gekregen. Men noemt dit kristallijn. Bij glas is dit niet het geval, de moleculen blijven losse, op zichzelf staande elementen. Dit noemt men “amorf” en is typerend voor vloeistoffen. Vaste stoffen hebben een kristallijne structuur, vloeistoffen hebben een amorfe structuur. Deze losse structuur maakt dat glas zo kwetsbaar blijft. Hoewel ook dit weer betrekkelijk is, gezien de grote kracht die glas in bepaalde omstandigheden kan verdragen. Meer hierover in het hoofdstuk “Eigenschappen van glas”.
Alle andere stoffen die dezelfde losse structuur als glas hebben, zijn dus vloeistoffen. Daarom kun je glas ook benoemen als een “onderkoelde vloeistof” want scheikundig gezien is glas dus een vloeistof! Door de bijzondere samenstelling gedraagt glas zich tijdens verhitting zoals geen enkele andere vaste stof. Er is namelijk niet één vast moment (smeltpunt) in het verhitting- en afkoelingsproces waarop het materiaal verandert van hard naar vloeibaar en andersom, wat bij metalen bijvoorbeeld wel het geval is. Glas kent zeer veel verschillende fasen waarop het zich steeds weer anders gedraagt en die variëren van hard tot zacht, kneedbaar, stroperig en vloeibaar. Er is dus geen smeltpunt maar een smelttraject.
Door toevoeging van diverse chemische stoffen kan het glas van decoratieve kleuren worden voorzien. Het groenige glas dat wij vaak als vensterglas tegenkomen, bevat bijvoorbeeld ijzer. Hoe groener het glas, hoe meer ijzer in de grondstof is verwerkt. Maar belangrijker voor de kunstzinnige of creatieve toepassingen zijn de stoffen die de echte kleuren toevoegen. Voorbeelden hiervan zijn kobalt voor blauw glas, zwavel voor amber, koper voor blauwe en groene varianten, cadmium voor geel, seleen voor oranje en rood, chroom voor groen, nikkel voor grijs en mangaan voor purper. Al deze metaaloxides zijn bedoeld voor kleurvorming, maar zullen ook een bepaalde invloed op de uitzettingscoëfficient hebben. In hoofdstuk 5 lees je meer over hoe belangrijk dat is. Ook alle andere chemische middelen (fluxen) die fabrikanten aan de grondstof toevoegen zoals bijvoorbeeld fluorine (voor wit opaalglas), zullen de uitzettingscoëfficiënt en viscositeit beïnvloeden. Voor de kleuren geel, oranje en rood geldt verder als bijzonderheid dat het dubbel wordt gestookt. Dit dubbele stookproces is ook de reden dat deze kleuren over het algemeen veel duurder zijn dan andere kleuren.
Over floatglas (vensterglas) valt nog iets anders te vermelden, namelijk dat één kant van het glas altijd een tinlaagje bevat. Floatglas drijft tijdens de productie over een bad van tin. Daardoor kan het zijn strakke uiterlijk verkrijgen. Er blijft echter altijd een residu van de tin aan de onderkant van het glas zitten, wat met het blote oog niet zichtbaar is. Deze tinlaag zal, indien dit de bovenkant van je werkstuk wordt, tijdens het fusen gegarandeerd voor ontglazing zorgen! Het glas is dan na het fusen dof. In hoofdstuk 8 staat beschreven wat dit is en wat je kunt doen om dit te voorkomen of te verhelpen.
Bullseye glass
Bullseye glas frit
Wissmachglass Fabriek
Wissmachglass fabriek