Bijzonder dat zoiets gewoons als zand de belangrijkste grondstof is voor helder glimmend glaswerk. Zand en andere, vaak natuurlijke, grondstoffen smelten bij hoge temperaturen tot een nieuwe substantie, glas!
Het recept van glas
Elk type glas heeft zijn eigen “gemengrecept”. Een glaswol deken, kent een andere samenstelling dan glas dat als wijnglas door het leven moet kunnen. En vlakglas heeft een hogere kwaliteit nodig dan een bierflesje. Elke producent houdt de details van zijn recept geheim maar in hoofdlijnen zit het zo:
Vooral zand
Hoofdbestanddeel van glas is zand, ook siliciumoxide (SiO2) genoemd. Meer dan 70% van het gewicht van een fles of ruit was ooit zand. Bij glasvezel of glaswol is dit circa 60%. Het zand moet zo zuiver mogelijk zijn, omdat verontreinigingen veel problemen geven bij het productieproces of omdat het de kleur beïnvloedt. Veel van dit zand wordt gewonnen in België waar het zand erg zuiver is (>99,5% siliciumoxide).
Smeltpunt verlagen
Omdat zand pas bij temperaturen van ongeveer 1750 graden smelt, worden er stoffen bijgevoegd die zorgen dat het bij een veel lagere temperatuur smelt. Voor de productie van vlakglas, flessen, tafelglas is dit soda. Dat kan natuurlijke soda zijn of soda die via het chemisch Solvay proces is gemaakt uit zouten en kalksteen.
Voor productie van glasvezels wordt het smeltpunt verlaagd met calciumboraat of Colemaniet, een calciumboraatrijke delfstof. Soda en boraat smelten bij een veel lagere temperatuur (+800 graden) dan zand. Ze vormen een “agressieve omgeving” waarin het zand bij temperaturen van 1450 graden of minder kan oplossen.
Chemische bestendigheid
Wanneer alleen zand en soda wordt gesmolten is het glas nog nergens tegen bestand, het lost dan zelfs op in water! Om het glas minder gevoelig voor aantasting te maken wordt calciumoxide gebruikt, dit komt uit kalksteen of dolomiet. Voor glasvezel is meer dan 20% kalk nodig, voor flessenproductie ongeveer 10% en voor vlakglas 1-2%.
Een sterkere zuurbestendigheid wordt verkregen door toevoeging van aluminiumoxiden. Aluminium maakt het glas ook sterker. Voor vlakglas is minder dan 1% aluminiumoxide genoeg, maar voor glasvezel is circa 20% nodig. De aluminium kan uit kaolien/klei worden gehaald, maar bijvoorbeeld ook uit slakken van hoogovens. Een bekend aluminiumhoudend zand is Veltspaat of Nepheline, dat in Noorwegen en Canada wordt gewonnen.
Zuiveren
Als gesmolten glas uit de oven komt zullen er nog veel gasbellen in zitten die bij de chemische reacties tussen grondstoffen zijn ontstaan. Er wordt meestal natriumsulfaat (Na2SO4) gebruikt om dit probleem aan te pakken, soms nitraten. Het natriumsulfaat of de nitraten worden aan het gemeng toegevoegd. Een deel wordt opgenomen in het glas en het restant vormt bellen die opstijgen in het vloeibare glas. Deze zuiveren de glassmelt door de andere (kleinere) gasbellen met zich mee te nemen. Toevoeging van koolstof kan dit proces versnellen of vertragen. Door dosering van koolstof kan beter bepaald worden waar in de oven het glas gezuiverd wordt. Doen we dit te vroeg dan is het glas nog te koud, te laat betekent dat de bellen geen tijd meer hebben om op te stijgen en dus in het eindproduct terecht komen.
Kleuren
Door kleine hoeveelheden metaaloxiden toe te voegen kunnen we glas een groene (chroomoxide), paarse (mangaanoxide), bruine (ijzeroxide) en nog vele vele andere kleuren meegeven.
Scherven
Bij alle glasproductieprocessen in Nederland gebruiken we een bepaalde hoeveelheid glasscherven. In sommige producten zoals groen verpakkingsglas wordt wel tot 90% scherven gebruikt. Scherven vormen een secundaire grondstof die primaire grondstoffen kan vervangen. Glas is namelijk eindeloos te recyclen en in tegenstelling tot andere materialen houdt het bij omsmelten dezelfde kwaliteit. Er wordt veel energie bespaard door inzet van scherven want scherven smelten bij lagere temperaturen dan de oorspronkelijke grondstoffen. Recycling scherven zijn dus van groot belang voor de glasindustrie. Deze scherven komen terug via verschillende inzamelcircuits zoals de glasbak of via inzameling van vlakglas.