Wie entsteht die Farbe der Glasflasche? - Maypak

Woher stammen diese wunderschönen Glasfarben?

Normal Glasflaschen Sie werden durch das gemeinsame Schmelzen von Quarzsand, Soda und Kalkstein hergestellt. Es handelt sich um ein Silikatgemisch mit variabler Zusammensetzung. Das erste von Menschen hergestellte Glas bestand aus kleinen, wenig transparenten Glasstücken mit einer gewissen Färbung. Diese Färbung wurde nicht bewusst hinzugefügt, sondern entstand durch die Vermischung unreiner Rohstoffe mit Verunreinigungen. Damals dienten farbige Glasflaschen lediglich Dekorationszwecken, und die Anforderungen waren gering. Die Herstellung von farbigem Glas war rein zufällig. Das farbige Glas, das wir heute benötigen, unterliegt jedoch sehr hohen wissenschaftlichen Anforderungen und kann erst hergestellt werden, wenn das Geheimnis der Farbgebung entschlüsselt ist. Glasflasche wird enthüllt.

Nachforschungen ergaben, dass sich normales Glas färben lässt, wenn der Glasmasse 0,4–0,7 % Farbstoffe zugesetzt werden. Bei den Farbstoffen handelt es sich meist um Metalloxide. Da jedes Metallelement eine charakteristische spektrale Signatur besitzt, weisen verschiedene Metalloxide unterschiedliche Farben auf. Durch die Zugabe dieser Oxide zur Glasmasse färbt sich das Glas. Beispielsweise färbt Chromoxid (Cr₂O₃) das Glas grün, Mangandioxid (MnO₂) violett und Kobaltoxid (Co₂O₃) blau. Aus diesem Glas werden die Schutzbrillen von Stahlarbeitern und Schweißern hergestellt.

Tatsächlich ist die Farbe von Glasflaschen Die Farbe des Glases hängt nicht nur von den zugesetzten Farbstoffen ab, sondern auch von der Anpassung der Wertigkeit der Elemente durch die Schmelztemperatur und die Eigenschaften der Ofenflamme, wodurch das Glas unterschiedliche Farben annimmt. Beispielsweise erscheint Glas blaugrün, wenn es in Form von teurem Kupferoxid vorliegt; in Gegenwart von preiswertem Kupfer(I)-oxid (Cu₂O) hingegen rot. Manchmal zeigt das Glas nach dem ersten Schmelzen nicht seine volle Farbkraft, sondern erst nach einem zweiten Erhitzen. Dies ist beispielsweise bei dem kostbaren goldroten Glas der Fall, das durch die Zugabe einer kleinen Menge Gold zu gewöhnlichen Glasbestandteilen hergestellt wird. Nach dem ersten Schmelzen ist das Gold in Form von Atomen im Glas verteilt, und das Glas ist zunächst farblos. Beim erneuten Erhitzen auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt aggregieren die Goldatome zu kolloidalen Partikeln, und das Glas erstrahlt in einem wunderschönen Rot.

Heute werden Oxide von Seltenerdelementen als Farbstoffe zur Herstellung verschiedener hochwertiger Farbgläser verwendet. Mit Seltenerdelementen dotiertes Farbglas zeichnet sich durch klare und leuchtende Farben aus und verändert diese sogar je nach Lichteinfall. Neodymoxidglas beispielsweise besitzt diese Eigenschaft: Es erscheint im Sonnenlicht purpurrot und unter Fluoreszenz blauviolett – ein wunderschöner Effekt. Es gibt auch eine Glasart, die ihre Farbe mit der Lichtintensität ändert. Diese wird als Brillenglas und Fensterglas eingesetzt. Als Fensterglas sorgt sie für eine gewisse Helligkeit im Raum, sodass keine Vorhänge benötigt werden. Daher wird sie auch als „automatischer Vorhang“ bezeichnet. Zudem blockiert sie die UV-Strahlung des Sonnenlichts. Bibliotheken und Museen, die mit diesem Glas ausgestattet sind, schützen Bücher und Kulturgüter vor UV-Strahlung.

Neben Seltenerdelementen kann man auch durch die direkte Zugabe von Wolfram und Platin zu Glas farbveränderndes Glas herstellen.

Gewöhnliche Pigmente verblassen durch die ultraviolette Strahlung der Sonne oder die Einwirkung von Sauerstoff und Schwefeldioxid in der Luft. Farbglas hingegen trotzt Sonne und Regen, da die farbgebenden Oxide, wie beispielsweise Metalle, fest mit dem Glas verbunden sind. So behält es dauerhaft sein schönes, jugendliches Aussehen. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technik wird die Vielfalt an Farbglas immer größer und bunter, und auch unser Leben wird durch seine Verzierungen und Dekorationen bunter.

Einfach ausgedrückt: Glas, das durch Absorption, Reflexion und Transmission von Licht bestimmter Wellenlängen unterschiedliche Farben erzeugt. Es wird hauptsächlich für Türen und Fenster öffentlicher Gebäude sowie als Fassadenmaterial im Innen- und Außenbereich verwendet. Man unterscheidet zwei Verfahren der Glasfärbung: die Materialfärbung und die Oberflächenfärbung.

Materialfärbung

Der Prozess der Zugabe von Substanzen, die farbige Ionen, zusammengesetzte Kolloide und Metallkolloidpartikel bilden können, zu Glasrohstoffen, um diese in verschiedenen Farben erscheinen zu lassen, kann nach dem Färbemechanismus in vier Typen unterteilt werden.

1. Ionenfärbung: Es handelt sich um eine Verbindung, bei der Übergangsmetalle wie Kobalt (Co), Mangan (Mn), Nickel (Ni), Eisen (Fe) und Kupfer (Cu) der Glasfritte zugesetzt werden. Diese Elemente liegen im Glas im Ionenzustand vor, da sich ihre Valenzelektronen im Grundzustand und im angeregten Zustand befinden. Der Übergang zwischen verschiedenen Energieniveaus (Grundzustand und angeregter Zustand) bewirkt die selektive Absorption von sichtbarem Licht und führt zur Farbgebung, wie beispielsweise bei Kobaltblau, Manganviolett, Nickelgrün und anderen farbigen Gläsern.

2. Färbung von zusammengesetzten kolloidalen Partikeln: Durch Zugabe von Schwefel- oder Selenverbindungen (wie CdS, CdSe usw.) wachsen CdSe-Partikel zu größeren kolloidalen Partikeln heran, und das Glas wird aufgrund der Lichtstreuung gefärbt, wie z. B. Selenrot, Cadmiumgelb und andere farbige Gläser.

3. Färbung durch metallische Kolloidpartikel: Hierbei werden dem Glasrohstoff leicht in den metallischen Zustand zersetzbare Oxide (wie Gold-, Silber- und Kupferoxide) zugesetzt. Diese lösen sich zunächst ionisch im Glas und wandeln sich nach der Wärmebehandlung in den atomaren Zustand um. Anschließend aggregieren und wachsen die Kolloidpartikel. Durch Lichtstreuung wird sichtbares Licht absorbiert, wodurch das Glas gefärbt wird, beispielsweise in Goldrot, Kupferrot, Silbergelb und anderen Farbtönen.

4. Halbleiterfärbung: Hierbei werden CdS, CdSe, CdTe und andere Farbstoffe der Glasfritte zugesetzt. Im sichtbaren Lichtbereich entsteht kein Absorptionsmaximum, sondern ein kontinuierlicher Absorptionsbereich. Die lichtdurchlässigen und absorbierenden Bereiche bilden eine sehr scharfe Trennlinie. Anders als bei den zuvor beschriebenen Färbemechanismen ändert sich die Farbe mit dem Verhältnis von CdS zu CdSe. Beispielsweise ist die Farbe bei einem höheren CdS-Anteil orange, bei einem höheren CdSe-Anteil rot und bei einem höheren CdTe-Anteil schwarz. Die Reihenfolge der Ionen (O²⁻, S²⁻, Se²⁻, Te²⁻) verschiebt sich in Richtung längerer Wellenlängen. Gemäß der Halbleiter-Energiebandtheorie wird das elektrophile Potential dieser Anionen dadurch kleiner, und ihre Valenzelektronen können durch sukzessive Verwendung von Licht niedrigerer Energie (nahe dem sichtbaren Bereich) in das Leitungsband (angeregter Zustand) angeregt werden, wodurch die Wellengrenze abgeschnitten wird. Das Eindringen in den Bereich des sichtbaren Lichts führt zu einer Verfärbung des Glases.

Oberflächenfärbung

Es geht darum, Metalle, Metalloxide usw. auf die Glasoberfläche aufzubringen, um eine transparente, transluzente oder opake Farbbeschichtung zu erzeugen. Durch chemisch-thermische Zersetzung von SnCl₄ und FeCl₃ auf der Glasoberfläche lassen sich blaue SnO₂- bzw. goldene Fe₂O₃-Filme herstellen. Metallfilme wie Gold, Silber oder Kupfer sowie Metalloxidfilme wie In₂O₃, SnO₂ oder TiO₂ können durch Vakuumverdampfung, Vakuumkathodenzerstäubung, reaktives Zerstäubung usw. erzeugt werden. So entstehen Interferenz- und Reflexionsfilme in verschiedenen Farben. In der Floatglas-Produktionslinie kann das elektrische Floatglasverfahren oder das thermische Spritzverfahren zur Herstellung von farbigem Glas mit farbiger Oberfläche eingesetzt werden. Auch das Bedrucken oder Besprühen mit Glasurfarben zur Herstellung von glasierten Glasflaschen ist möglich.