Osio on vielä kesken – lisää tulossa!

Mitä lasi on?

Lasi on kiteetöntä, eli amorfista, kovaa ja läpinäkyvää ainetta, jota muodostuu kun silikaattisula jähmettyy riittävän nopeasti.

Obsidiaani on tulivuorten synnyttämää vulkaanista luonnon lasia. Fulguriitti eli ukonvaaja puolestaan syntyy salaman iskiessä maaperään.

Tavallisen lasin tärkeimmät ainesosat ovat kvartsihiekka, sooda tai potaska ja kalkki. Raaka-ainekoostumusta muuntelemalla lasin ominaisuuksia voi muokata hyvin monipuolisesti valmistusmenetelmän, käyttökohteiden tai ulkonäön vaatimusten mukaan.

Lasinmuodostajat
Lasin rungon muodostavat aineet, jotka yksinkin sulaessaan voivat muodostaa lasia. Näitä ovat mm. boori ja fosfori, sekä tärkeimpänä kvartsi. Tämä lasi harvoin sellaisenaan käyttökelpoista, esimerkiksi lasin sulatuslämpötilat voivat olla epäkäytännöllisen korkeita.

Sulatusaineet eli flussit
Soodalla ja potaskalla saadaan kvartsin sulamislämpötilaa alennettua. Lopputulos on veteen liukenevaa vesilasia.

Säätely- tai stabilointiaineet, kuten kalkki ja lyijymönjä, tekevät lasista kestävää.

Väriaineilla muutetaan lasin väriä. Suurin osa värilaseista saadaan kemiallisessa reaktiossa metalliyhdisteiden liuetessa lasiin.

Lisäaineilla muokataan kirkkautta, kemiallista kestävyyttä ja muita ominaisuuksia.

Raaka-aineseosta kutsutaan mängiksi. Kun se kuumennetaan yhdessä lasisirun kanssa noin 1400–1600 °C:een, saadaan lasisulaa.

Lasin ominaisuuksia

Lasi on

• epäorgaanista,
• kemiallisesti kestävää, poikkeuksena ovat fluoriyhdisteet,
• sulana sähköä johtavaa,
• jäähdyttyään sähköä eristävää,
• yleensä valoa läpäisevää ja taittavaa.

Käytännön työlle on merkitystä sillä, että lasi on

• huono lämmöneriste,
• huonosti nopeita lämpötilanvaihteluita kestävää (erikoislasit siitä poikkeus),
• kovaa, eli sitä voi naarmuttaa vain erittäin kovilla aineilla, kuten timantilla tai piikarbidilla,
• haurasta eikä kestä iskuja
• kestää hyvin puristusjännitystä, mutta huonosti vetojännitystä

Jotkin ominaisuudet, mm. lämpölaajenemiskerroin, voivat muuttua kun lasia kuumennetaan uudelleen. Mitä korkeampaan lämpötilaan lasi kuumennetaan uudelleen, sen suurempaa muutos on. Muutos on eri laseilla erilaista.

Kuuma lasi muovautuu

Lasilla ei ole tiettyä sulamispistettä. Kun lasia kuumennetaan, se muuttuu tietyllä lämpötilavälillä kovasta ja hauraasta pehmeän muotoutuvaksi, viskoosiseksi. Tätä lämpötilaväliä kutsutaan muutosalueeksi (transformation range).

Lasin viskositeetti – sitko tai juoksevuus – on sidoksissa lämpötilaan: se laskee lämpötilan noustessa ja nousee lämpötilan laskiessa. Lämpötila-alue, jolla muutosalue sijaitsee, on erilainen eri laseilla.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kun lasia kuumennetaan, se muuttuu tietyllä lämpötila-alueella ensin taipuisaksi, ja lämpötilan edelleen noustessa ensin pehmeän venyväksi ja yhteen sulautuvaksi ja lopulta hitaasti juoksevaksi massaksi. Sama tapahtuu myös toisinpäin: lasin muovautuvuus vähenee lämpötilan laskiessa, ja lopulta lasi palaa alkuperäiseen olotilaansa.

Lasin uunitekniikat, kuten suurin osa muustakin lasinvalmistuksesta, perustuvat tähän lasin ominaisuuteen.

 

Kuvan koepalat on poltettu laboratoriouunissa, jonka lämpötilan voi säätää muuttumaan asteittaisesti uunikammion päiden välille. Koepalan osat on siis kuumennettu eri lämpötiloihin: vasen matalampaan ja oikea korkeampaan.

Matalammassa lämpötilassa hienojakoinen lasimurska juuri ja juuri tarttuu yhteen. Lämpötilan noustessa lasi sulautuu yhteen yhä voimakkaammin, ja muuttuu lopulta yhtenäiseksi, tasapintaiseksi lasiksi.