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Glas

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Dieser Artikel behandelt den Werkstoff Glas; zu weiteren Bedeutungen siehe Glas (Begriffsklärung).

Glas (von germanisch glasa „das Glänzende, Schimmernde“, auch für „Bernstein“) ist ein Sammelbegriff für amorphe Feststoffe. Die meisten Gläser bestehen aus Siliciumdioxid, wie Trink- oder Fenstergläser. Auch amorph erstarrte Metalle sind Gläser. Gläser aus organischen Materialien sind beispielsweise der natürliche Bernstein oder das als Werkstoff hergestellte Acrylglas.

Definition

Glas ist eine amorphe Substanz. Gewöhnlich wird Glas durch Schmelzen erzeugt, die Bildung von Glas ist aber auch durch die Erwärmung von Sol-Gel und durch Stoßwellen möglich. Thermodynamisch wird Glas als gefrorene, unterkühlte Flüssigkeit bezeichnet. Diese Definition gilt für alle Substanzen, die geschmolzen und entsprechend schnell abgekühlt werden. Das bedeutet, dass sich bei der Erstarrung der Schmelze zum Glas zwar Kristallkeime bilden, für den Kristallisationsprozess jedoch nicht genügend Zeit bleibt. Das erstarrende Glas ist zu schnell fest, um noch eine Kristallbildung zu erlauben. Der Transformationsbereich, das ist der Übergangsbereich zwischen Schmelze und Feststoff, liegt bei vielen Glasarten um 600 °C.

Datei:SiO2 - Quarz - 2D.png
a) SiO2 als Kristall: Quarz-Kristall

Trotz des nicht definierten Schmelzpunkts sind Gläser Festkörper. Allerdings werden sie in der Fachterminologie als „nichtergodisch“ bezeichnet. Das heißt, ihre Struktur befindet sich nicht im thermodynamischen Gleichgewicht. Viele Kunststoffe, wie zum Beispiel Plexiglas, fallen wegen ihres amorphen Aufbaus und eines Glasübergangs ebenfalls in die Kategorie Gläser, obwohl sie eine völlig andere chemische Zusammensetzung aufweisen als Silikatgläser. Sie werden daher oft als organisches Glas bezeichnet.

Die im allgemeinen Sprachgebrauch Bedeutung tragende Eigenschaft von Glas ist die optische Durchsichtigkeit. Die optischen Eigenschaften sind so vielfältig, wie die Anzahl der Gläser. Neben klaren Gläsern, die in einem breiten Band für Licht durchlässig sind, kann man durch Zugabe von speziellen Materialien zur Schmelze die Durchlässigkeit blockieren. Zum Beispiel kann man optisch klare Gläser für infrarotes Licht undurchdringbar machen, die Wärmestrahlung ist blockiert. Die bekannteste Steuerung der Durchlässigkeit ist die Färbung. Die verschiedensten Farben können erzielt werden. Andererseits gibt es undurchsichtiges Glas, das schon aufgrund seiner Hauptkomponenten oder der Zugabe von Trübungsmitteln opak ist.

Gebrauchsglas hat eine Dichte von ca. 2500 kg/m³ (Kalk-Natron-Glas).[1] Die mechanischen Eigenschaften variieren sehr stark. Die Zerbrechlichkeit von Glas ist sprichwörtlich. Die Bruchfestigkeit wird stark von der Qualität der Oberfläche bestimmt. Glas ist weitgehend resistent gegen Chemikalien. Eine Ausnahme ist Flusssäure; sie löst das Siliciumdioxid und wandelt es zu Hexafluorokieselsäure. Bei Raumtemperatur hat Glas einen hohen elektrischen Widerstand, der allerdings mit steigender Temperatur stark abfällt, sofern es sich nicht um Quarzglas (glasartig erstarrtes reines Siliciumdioxid) handelt. Neben den Silikatgläsern gibt es aber auch sog. metallische Gläser wie Fe80B20, die bereits bei Raumtemperatur höhere Leitfähigkeiten besitzen, weil sie sich ungefähr wie eingefrorene flüssige Metalle verhalten.

Eigenschaften

Struktur

Datei:SiO4.svg
SiO4-Tetraeder

Obwohl Glas zu den ältesten Werkstoffen der Menschheit gehört, besteht noch Unklarheit in vielen Fragen des atomaren Aufbaus und seiner Struktur. Die mittlerweile allgemein anerkannte Deutung der Struktur ist die Netzwerkhypothese, die von W. H. Zachariasen 1932 aufgestellt wurde. Diese besagt, dass im Glas grundsätzlich dieselben Bindungszustände wie in einem Kristall vorliegen, bei silikatischen Gläsern also in Form von SiO4-Tetraedern.

Wie die zweidimensionalen Abbildungen des Quarzes und des Quarzglases zeigen, liegt der Unterschied in der Regelmäßigkeit des Gefüges – hier Gitter und dort ein Netzwerk. Die vierte Oxidbindung, die in die dritte Dimension zeigt, ist zur besseren Anschaulichkeit nicht dargestellt. Die Bindungswinkel und Abstände im Glas sind nicht regelmäßig und die Tetraeder sind verzerrt. Der Vergleich zeigt, dass Glas ausschließlich über eine Nahordnung in Form der Tetraeder verfügt, jedoch keine kristalline Fernordnung aufweist. Diese fehlende Fernordnung ist auch verantwortlich für die sehr schwierige Analyse der Glasstruktur. Insbesondere die Analyse in mittlerer Reichweite, also die Verbindungen mehrerer Grundformen (hier den Tetraedern), ist Gegenstand der aktuellen Forschung und wird zu den heutigen größten Problemen der Physik gezählt.

Das Material, das diese Grundstruktur des Glases bestimmt, nennt man Netzwerkbildner. Neben dem erwähnten Siliciumoxid können auch andere Stoffe Netzwerkbildner sein, wie Bortrioxid und nichtoxidische wie Arsensulfid. Einkomponentengläser sind eine Ausnahme; sie neigen auch im Laufe der Zeit eher zur Kristallisation als Mehrkomponentengläser. Das trifft auch auf reines Quarzglas zu, das als einziges Einkomponentenglas wirtschaftliche Bedeutung hat.

Weitere Stoffe binden sich anders in das Netzwerkgefüge ein. Hier werden Netzwerkwandler und Stabilisatoren unterschieden.

Netzwerkwandler werden in das vom Netzwerkbildner gebildete Gerüst eingebaut. Für gewöhnliches Gebrauchsglas – Kalk-Alkali-Glas (gebräuchlicher ist allerdings der engere Terminus Kalk-Natron-Glas) – sind dies Natrium- bzw. Kaliumoxid und Calciumoxid. Diese Netzwerkwandler reißen die Netzwerkstruktur auf. Dabei werden Bindungen des Brückensauerstoffs in den Siliciumoxid-Tetraedern aufgebrochen. Anstelle der Atombindung mit dem Silicium geht der Sauerstoff eine Ionenbindung mit einem Alkaliatom ein.

Zwischenoxide wie Aluminiumoxid und Bleioxid können als Netzwerkbildner und -wandler fungieren. Allerdings sind sie alleine nicht zur Glasbildung fähig.

Übergang von der Schmelze zum festen Glas

Während bei kristallinen Materialien der Übergang von der Schmelze zum Kristall bei einer bestimmten Temperatur spontan erfolgt, geht dieser Vorgang bei Gläsern allmählich vonstatten. Hier spricht man daher nicht von einem Schmelzpunkt, sondern von einem Transformationsbereich. Im Laufe der Abkühlung nimmt die Viskosität des Materials stark zu. Dies ist das äußere Zeichen für eine zunehmende innere Struktur. Da diese Struktur kein regelmäßiges Muster aufweist, nennt man den Zustand der Schmelze im Transformationsbereich, wie auch des erstarrten Glases, amorph. Am kühlen Ende des Transformationsbereichs liegt ein thermodynamischer Übergang, der für Glas charakteristisch ist und daher den Namen Glasübergang trägt. An ihm wandelt sich die Schmelze in den festen, glasartigen Zustand, den das Glas auch bei weiterer Abkühlung beibehält. Der Glasübergang zeichnet sich durch eine sprunghafte Änderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine Abnahme der spezifischen Wärme C_\mathrm{p} aus.

Diese Abfolge von Transformationsbereich und Glasübergang ist charakteristisch für alle Gläser, auch solche, die wie Plexiglas aus Kohlenwasserstoffen bestehen. Der amorphe, viskose Zustand der Schmelze im Transformationsbereich wird für die Bearbeitung von Glas durch Glasbläserei ausgenutzt. Er erlaubt eine beliebige Verformung, ohne dass Oberflächenspannung und Gravitation das Werkstück sofort zerfließen lassen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft Wert Einheit
Dichte 2500 kg/m³
Wärmeleitfähigkeit Kalk-Natron-Glas 0,80 W/(K·m)
Wärmeleitfähigkeit Quarzglas 1,38 W/(K·m)
Wärmeleitfähigkeit Zerodur 1,46 W/(K·m)
Elektrische Leitfähigkeit Isolator
Thermische Ausdehnung Kalk-Natron-Glas 7,6·10–6 1/K
Thermische Ausdehnung Borosilikatglas 3,0·10–6 1/K
Thermische Ausdehnung Quarzglas 0,5·10–6 1/K
Thermische Ausdehnung Zerodur < 0,1·10–6 1/K
Zugfestigkeit 30 MPa
Druckfestigkeit 900 MPa
E-Modul 70.000 MPa
Wärmekapazität 0,8 kJ/(kg·K)
Transmission (Physik) 0–100  %
Brechungsindex (siehe Optisches Glas) ca. 1,5

Einstellung der Glaseigenschaften

Glaseigenschaften können mittels statistischer Analyse von Glasdatenbanken ermittelt und optimiert werden. Sofern die gewünschte Glaseigenschaft nicht mit Kristallisation (z. B. Liquidustemperatur) oder Phasentrennung in Zusammenhang steht, ist einfache lineare Regressionsanalyse anwendbar, unter Zuhilfenahme algebraischer Gleichungen der ersten bis zur dritten Ordnung.

Die nachstehende Gleichung zweiter Ordnung ist ein Beispiel, wobei C die Konzentrationen der Glaskomponenten wie Na2O oder CaO darstellen. Die b-Werte sind variable Koeffizienten, und n ist die Anzahl aller Glaskomponenten. Der Glas-Hauptbestandteil SiO2 ist in der dargestellten Gleichung ausgeschlossen und wird mit der Konstante bo berücksichtigt. Der Großteil der Glieder in der Beispielgleichung kann aufgrund von Korrelations- und Signifikanzanalyse vernachlässigt werden. Weitere Einzelheiten und Anwendungen siehe [2].

\mbox{Glaseigenschaft} = b_0 + \sum_{i=1}^n \left(b_\mathrm{i}C_\mathrm{i} + \sum_{k=i}^n b_\mathrm{ik}C_iC_\mathrm{k} \right)

Oft ist es erforderlich, mehrere Glaseigenschaften sowie die Produktionskosten gleichzeitig zu optimieren. Dies geschieht mit der Methode der kleinsten Quadrate, wodurch der Abstand zwischen den gewünschten Eigenschaften und den vorausberechneten einer fiktiven Glassorte durch Variation der Zusammensetzung minimiert wird. Es ist möglich, die gewünschten Eigenschaften unterschiedlich zu wichten.[3]

Zusammensetzungen wichtiger Gläser (Angaben in Gewichtsprozent)
Glasart SiO2 Al2O3 Na2O K2O MgO CaO B2O3 PbO TiO2 F As Se Ge Te SO3
Quarzglas ≥99
Borosilikatglas 80 3 4 0,5 12,5
Kronglas 73 2 5 17 3
Kalk-Natron-Glas 72 2 14 10
Floatglas[4] 72–72,6 0,1–1,1 13,5–14 ≤ 0,7 4–4,1 8,4–8,8 ≤ 0,2 0,2
Flintglas 62 6 8 24
Bleikristallglas 58 - 4 9 2 24
E-Glas 54 14 4,5 17,5 10
Email 40 1,5 9 6 1 - 10 4 15 13
Chalkogenidglas 1 12 55 33
Chalkogenidglas 2 13 32 30 25

Glas-Zuschlagstoffe sind unter anderem:

Glasfärbung und Entfärbung

Die meisten Glassorten werden mit weiteren Zusatzstoffen produziert, um bestimmte Eigenschaften, wie ihre Färbung, zu beeinflussen. Zur Glasfärbung werden der Glasschmelze Metalle in Form von Nanopartikeln beigemischt (rund 0,1 %). Die am häufigsten verwendeten Metalle sind Gold und Silber in einer Korngröße von einigen Nanometern. Weiterhin entscheidend ist die Form der Partikel, z. B. sphärisch, oblat (linsenförmig) oder prolat (zigarrenförmig). Die unterschiedlichen Farben bei Reflexion bzw. Transmission werden durch die Nanopartikel beeinflusst.

Für die Entfärbung von Gläsern, die durch Verunreinigungen ihrer Rohstoffe verursacht sind, werden vor allem Metalloxide verwendet. Grundsätzlich verwendet man zur Beseitigung von Farbstichen die komplementäre Farbe. Entfärbemittel wurden Glasmacherseifen genannt.

Datei:Colorful bottle.jpg
Eine Flasche aus farbigem Glas
Datei:Green color of float glass.jpg
Gewöhnliches Floatglas ist wegen Fe2+-Verunreinigungen in dickeren Schichten grün
  • Eisenoxide: färben je nach Wertigkeit des Eisenions grün-blaugrün oder gelb und in Verbindung mit Braunstein gelb sowie braun-schwarz.
  • Kupferoxide: Zweiwertiges Kupfer färbt blau; einwertiges färbt rot, daraus ergibt sich das Kupferrubinglas.
  • Chromoxid: wird in Verbindung mit Eisenoxid oder allein für die Grünfärbung verwendet.
  • Uranoxid: ergibt eine sehr feine Gelb- oder Grünfärbung (Annagelbglas oder Annagrünglas) mit grüner Fluoreszenz unter Ultraviolettstrahlung. Solche Gläser wurden vor allem in der Zeit des Jugendstils hergestellt. In England und Amerika ist diese Glassorte auch als uranium glass oder vaseline glass bekannt. Aufgrund der Radioaktivität des Urans wird es heutzutage nicht mehr verwendet.
  • Cobalt(II,III)-oxid: färbt intensiv blau und wird auch für die Entfärbung verwendet. Eine weitere Cobaltverbindung, die Glas blau färbt, ist das Cobaltaluminat (Thénards Blau).
  • Nickeloxid: violett, rötlich; auch für die Graufärbung und zur Entfärbung.
  • Mangan(IV)-oxid (Braunstein): als Glasmacherseife zur Entfernung des Grünstichs (durch Absorption der Komplementärfarben).
  • Selenoxid: färbt rosa und rot. Die rosa Färbung wird als Rosalin bezeichnet, die rote als Selenrubin.
  • Silber: ergibt feines Silbergelb.
  • Indiumoxid: gelb bis bernsteinorange.
  • Neodym: rosa bis purpur, lila.
  • Praseodym: grün.
  • Samarium: gelb.
  • Europium: intensiv rosa.
  • Gold: wird erst in Königswasser aufgelöst und färbt rubinrot, eine der teuersten Glasfärbungen (Goldpurpur).

Einteilung der Gläser

Datei:Moldavite.jpg
Natürliches Glas: ein Moldavit. Die grüne Farbe rührt wahrscheinlich vom Eisenoxid im erschmolzenen Sand.
Nach Art der Genese
Neben künstlichen finden sich auch natürliche Gläser: Obsidian und Bimsstein sind vulkanischen Ursprungs, Impaktgläser und Tektite entstehen durch Meteoriteneinschlag, Fulgurite bei Blitzeinschlag, Trinitit durch Atombombenexplosion und der Friktionit Köfelsit durch Bergstürze. Diese Gläser entstehen aus dem Schmelzen von Sanden. Ein Kristallgitter kann auch durch Einwirkung einer Schockwelle seine Struktur verlieren und ein amorpher Körper werden. Zu diesem diaplektischen Glas zählt Maskelynit, das aus Feldspat entstanden ist. Auch ist es möglich, mit Hilfe des Sol-Gel-Prozesses Glas ohne Schmelzen herzustellen. Ein Beispiel hierzu sind Silikat-Aerogele.
Nach Art des „Chemismus“
Neben Kalk-Natron-Glas, das dem gewöhnlichen Gebrauchsglas entspricht, gibt es Quarzglas aus reinem Siliciumdioxid, Bleiglas für z. B. Kristalltrinkgläser, Fernsehtrichter und optische Linsen. Das Blei im Glas schirmt Röntgenstrahlung ab, bewirkt einen hohen Brechungsindex und eine gleichmäßige Dispersion. Wasserglas ist wasserlöslich. Borosilikatglas ist insbesondere chemisch resistent und wird bei Laborgeräten und Kochgeschirren, aber auch für optische Gläser verwendet. Borphosphatglas (Bortrioxid, Phosphorpentoxid) und Alumosilikatgläser sind weitere Spezialgläser. Zu der Gruppe der nichtoxidischen Gläser gehören unter anderem Fluoridgläser und Chalkogenidgläser in der Infrarotoptik. Als Sonderfall in dieser Einordnung muss man Glaskeramik begreifen. Es wird als Glas produziert, durch die Wärmenachbehandlung wird teilweise Rekristallisierung erzielt. So ist es streng genommen kein Glas mehr, sondern ein Glas-Kristall-Mischkörper.
Nach der Grundform des Produkts und dem Produktionsverfahren
Die Glasindustrie wird gewöhnlich in Hohlglas-, Flachglas- und Spezialglasherstellung gegliedert. Hohlglas bezeichnet Flaschen und Konservengläser. Diese Massenprodukte werden maschinell geblasen. Höherwertige Produkte werden gepresst. Hierzu gehören Glasbausteine und Trinkgläser. Für Glühlampen ist ein besonderes Produktionsverfahren notwendig, ebenso für Rohrglas. Flachglas wird je nach Produktionsverfahren Floatglas oder Walzglas genannt. Das Grundprodukt ist eine Glasscheibe. Endprodukte sind z. B. Automobilglas, Spiegel, Temperglas, Verbundglas. Anwendungen in Form von Fasern umfassen Lichtwellenleiter, Glaswolle und glasfaserverstärkten Kunststoff. Mundgeblasene Gläser existieren praktisch nur noch im Kunstgewerbe sowie bei kostspieligen Vasen und Weingläsern.
Nach ihren hergebrachten Handelsnamen
Antikglas, Diatretglas, optische Gläser wie Kronglas und Flintglas (Bleiglas), Hyalithglas (opakes Glas, im 19. Jahrhundert benutzt für Tafel- und Pharmaglas), Kryolithglas (opakes, weißes Fluoridglas).
Nach ihren Markennamen als Gattungsbegriff
Ceran (Glaskeramik für z. B. Kochfelder), Jenaer Glas (hitzefestes Borosilikatglas), beide von Schott; Pyrex von Corning entspricht im angelsächsischen Sprachraum dem Begriff Jenaer Glas.
Nach ihrer Verwendung
Die wichtigsten optischen Gläser zur Herstellung von Linsen, Prismen, Spiegeln und anderen optischen Bauteilen für Mikroskope, Ferngläser, Objektive usw. sind Quarzglas, Kronglas, Flintglas und Borosilikatglas. Als Substratmaterial für optische Elemente in der Astronomie und Raumfahrt kommt der glaskeramische Werkstoff Zerodur (Schott) zum Einsatz. Dieser weist einen äußerst geringen Ausdehnungskoeffizienten auf und eignet sich somit z. B. hervorragend als Spiegelträger für große astronomische Teleskope.

Siehe auch: Liste der Gläser

Produktionsprozess

Gemenge

Datei:Piasek kwarcowy.jpg
Quarzsand als Rohstoff
Datei:Floatglasanlage.jpg
Einlegemaschine einer Floatglasanlage

Für die Herstellung von Kalk-Natron-Glas, das ca. 90 % der produzierten Glasmenge ausmacht, werden folgende Rohstoffe eingesetzt:

  • Quarzsand als fast reiner SiO2-Träger zur Netzwerkbildung. Wichtig ist, dass der Sand nur einen geringen Anteil an Fe2O3 besitzen darf (<0,05 %), da sonst bei Weißglas störende Grünfärbungen auftreten.
  • Natriumcarbonat (Mineral: Natrit - wasserfreie Soda; Na2CO3) dient als Natriumoxidträger, das als Netzwerkwandler und als Flussmittel dient und den Schmelzpunkt des SiO2 senkt. In der Schmelze wird Kohlenstoffdioxid frei und löst sich als Gas aus dem Glas. Natrium kann der Schmelze auch als Nitrat oder Sulfat zugeführt werden (Natriumsulfat ist Läutermittel zur Reduzierung des Blasengehaltes).
  • Pottasche (K2CO3) liefert Kaliumoxid für die Schmelze, das wie Natriumoxid als Netzwerkwandler und Flussmittel dient.
  • Feldspat (NaAlSi3O8) trägt neben SiO2 und Na2O Tonerde (Al2O3) in das Gemenge ein. Diese führt zu einer Erhöhung der chemischen Beständigkeit gegenüber Wasser, Nahrungsmitteln und Umwelteinflüssen.
  • Kalk dient als Netzwerkwandler. Bei der Schmelze wandelt es sich zu Kohlendioxid und Calciumoxid. CaO erhöht in mäßiger Zugabe (10–15 %) die Härte und chemische Beständigkeit.
  • Dolomit ist ein Träger für CaO und MgO. Magnesiumoxid wirkt auf die Schmelze ähnlich wie Calciumoxid. Ein zu hoher MgO-Gehalt im Glas kann jedoch die Liquidustemperatur unerwünscht erhöhen.
  • Altglas oder Eigenscherben aus dem Produktionsbruch werden ebenfalls dem Gemenge wieder zugegeben - Altglas aus dem Glasrecycling geht vor allem in die Behälterglasindustrie, denn Glasflaschen bestehen heute im Schnitt zu rund 60 % aus Altglas, grüne Flaschen aus bis zu 90 %[5], und in die Herstellung von Glaswolle, wo ihr Anteil bis zu 80 % beträgt[6]. Dies spart Rohstoff und Energie, da Scherben leichter schmelzen als das Gemenge. Probleme beim Altglasrecycling sind eine schlechte Farbtrennung, Fremdbestandteile wie Metalle, Keramik oder Spezialgläser. Die Fremdstoffe verursachen Glasfehler durch nicht vollständiges Aufschmelzen und Schäden in der Glasschmelzwanne, da sich Metalle in den feuerfesten Boden einfressen.

Für Spezialgläser kommen auch Mennige, Borax, Bariumcarbonat und seltene Erden zum Einsatz.

Schmelze

Die Glasschmelze erfolgt in drei Phasen:

  • Sie beginnt mit der Rauhschmelze, die das Erschmelzen des Gemenges und seine Homogenisierung umfasst.
  • Danach kommt die Läuterung, in der die Gase ausgetrieben werden.
  • Dann wird das Material zur weiteren Formgebung abgekühlt („Abstehen des Glases“).

Bei chargenweise arbeitenden Tageswannen und Hafenöfen geschehen diese Schritte nacheinander in demselben Becken. Dieses historische Produktionsverfahren findet heute nur noch bei kunsthandwerklicher Produktion und speziellen, optischen Gläsern in geringen Mengen statt. Im industriellen Maßstab finden ausschließlich kontinuierlich arbeitende Öfen Verwendung. Hier ist die Abfolge obiger Schritte nicht zeitlich, sondern räumlich getrennt. Die Menge des zugeführten Gemenges muss der der Glasentnahme entsprechen.

Das Gemenge wird der Schmelzwanne mit einer Einlegemaschine aufgegeben. Bei Temperaturen von ca. 1480 °C schmelzen die verschiedenen Bestandteile langsam. Die Bewegung der Konvektion im Glasbad erzeugt Homogenität. Diese kann durch ein Bubbling, der Eindüsung von Luft oder Gasen in die Schmelze, unterstützt werden.

Im Läuterbereich, der dem Schmelzbereich unmittelbar folgt und häufig auch durch einen Wall in der Schmelze von diesem getrennt ist, werden in der Schmelze verbliebene Blasen ausgetrieben. Durch die hohe Zähigkeit der Schmelze geschieht dieses nur sehr allmählich, und es sind ebenso hohe Temperaturen erforderlich wie im Schmelzbereich. Da die Läuterung bestimmend für die Glasqualität ist, gibt es vielfältige unterstützende Maßnahmen.

Dem Läuterbereich schließt sich die baulich klar getrennte Arbeitswanne an. Da für die Formgebung niedrigere Temperaturen als zur Schmelze und Läuterung nötig sind, muss das Glas vorher abstehen. Daher spricht man auch von Abstehwanne. Der Kanal, der Schmelzwanne und Arbeitswanne verbindet, heißt Durchfluss und arbeitet nach dem Siphonprinzip. Bei Flachglaswannen sind Schmelz- und Arbeitswanne nur durch eine Einschnürung getrennt, da ein Durchfluss eine optische Unruhe im Fertigprodukt entstehen ließe.

Von der Arbeitswanne fließt das Glas weiter zum Punkt der Entnahme. Bei der Produktion von Hohlglas sind dieses die Speiser oder Feeder. Hier werden Tropfen in darunter stehende Glasmaschinen geleitet. Bei Flachglas fließt das Glas über die Lippe in das Floatbad.

Formgebung

Datei:IMG 1223.jpg
IS-Maschine bei der Flaschenproduktion

Je nach Produkt wird Glas unterschiedlich geformt. Die Formung erfolgt durch Pressen, Blasen, Düsen, Spinnen, Walzen oder Ziehen:

  • Hohlglas wird in mehreren Verfahren durch Pressen, Blasen, Saugen und Kombinationen dieser Techniken hergestellt. Hier dominiert die IS-Maschine, die im Blas-Blas- oder Press-Blas-Verfahren arbeitet. Für höherwertige Tafelware kommen Press-Blas-Verfahren zum Einsatz, die karussellförmig arbeiten.
  • Glasfasern werden durch Spinnen im so genannten TEL-Verfahren produziert.
  • Flachglas wird im Floatverfahren hergestellt, gezogen, gewalzt oder gegossen.
  • Rohrglas wird seit 1912 durch kontinuierliche Ziehverfahren hergestellt.

Kühlung

Entspannungskühlen

Datei:Strain in Glass.jpg
Spannungen in Glas
Datei:OberlandGlasproduktion.jpg
Hohlglasproduktion: Konservengläser nach dem Verlassen der Kühlbahn

In jedem Glasgegenstand entstehen bei der Formgebung mechanische Spannungen als Folge von Dehnungsunterschieden im Material. Diese Spannungen lassen sich mit optischen Spannungsprüfern unter polarisiertem Licht geometrisch messen (Spannungsdoppelbrechung). Die Spannungsanfälligkeit hängt vom Ausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Glases ab und muss thermisch ausgeglichen werden.

Für jedes Glas lässt sich zwischen der oberen Kühltemperatur (Viskosität von 1013 dPa·s) und einer unteren Kühltemperatur (1014,5 dPa·s), in der Regel zwischen 590 °C und 450 °C, ein Kühlbereich festlegen. Die Spannungen verringert man durch Tempern, also durch definiertes langsames Abkühlen im Kühlbereich.

Die Zeit, in der ein Glasgegenstand den Kühlbereich durchlaufen kann, hängt maßgeblich von der je nach Glasart zu überbrückenden Temperatur und der Stärke (Dicke) des Gegenstands ab. Im Hohlglasbereich sind dies zwischen 30 min und 100 min, bei großen optischen Linsen mit 1 m Durchmesser und mehr kann eine langsame Abkühlung von einem Jahr notwendig sein, um sichtbare Spannungen und somit Bildverzeichnungen der Linse zu vermeiden.

Es gibt zwei Arten kontrollierter Temperatursenkung:

Kühlöfen eignen sich nur für Sonderfertigungen und Kleinstchargen, da nach jeder Entnahme der Werkstücke der Ofen wieder auf Temperatur gebracht werden muss. Industriell werden Kühlbahnen genutzt. Hier wird die Produktion auf Stahlmatten (Hohlglas) bzw. Rollen (Flachglas) langsam durch abgestuft geheizte Ofensegmente transportiert. Vor den Kühlbahnen (regional auch Kühlbänder genannt) wurden für mittlere Sortimente Zugöfen verwendet. Nachdem der Zug im Ofen mit Gläsern gefüllt war, wurde der eine Wagen aus dem Ofen heraus- und ein leerer Wagen hereingefahren. Der heiße Wagen wurde mit isolierten Blechen verhangen und konnte langsam abkühlen, bevor er entleert wurde. Pro Schicht waren meist 3 Wagenwechsel (zum Schichtbeginn, nach der Frühstückspause und nach der Mittagspause).

Oberflächenveredelung

  • Durch chemische und physikalische Gasphasenabscheidung können feinste Metallbeschichtungen aufgebracht werden. Die meisten Fenster- und Autogläser werden auf diese Weise mit für Infrarotlicht undurchlässigen Beschichtungen versehen. Die Wärmestrahlung wird reflektiert und Innenräume heizen durch Sonneneinstrahlung weniger auf. Gleichzeitig werden die Wärmeverluste im Winter reduziert, ohne dabei die Durchsichtigkeit wesentlich zu beeinträchtigen.
Siehe hierzu auch: Ikora
  • Die Beschichtung mit dielektrischem Material, das selbst durchsichtig ist, aber ein vom Glasträger abweichenden Brechungsindex aufweist, ermöglicht sowohl Verspiegelungen als auch eine Entspiegelung. Dies wird bei der Herstellung von Brillengläsern und Linsen für Fotoapparate eingesetzt, um störende Reflexionen zu vermindern. Für wissenschaftliche Zwecke werden Schichten hergestellt, die mehr als 99,9999 % des einfallenden Lichts einer bestimmten Wellenlänge reflektieren. Umgekehrt kann auch erreicht werden, dass 99,999 % des Lichts die Oberfläche passieren.
  • Durch Sandstrahlen oder mit Flusssäure kann die Oberfläche so weit aufgeraut werden, dass das Licht stark gestreut wird. Es erscheint dann milchig und nicht mehr durchsichtig, jedoch wird weiterhin nur sehr wenig Licht absorbiert. Daher wird diese Technik häufig für Lampenschirme oder blickdichte Fenster angewandt (siehe auch Milchglas).

Geschichte der Glasherstellung

Frühzeit und Antike

Datei:Glaskelch Thutmosis III.jpg
Glaskelch Thutmosis' III., ältestes sicher zu datierendes Glasgefäß der Welt (Staatliches Museum Ägyptischer Kunst, München)
Datei:Gladiatorhelm - Tropffläschchen - 1JHnch-2.jpg
Römisches Tropffläschchen in Form eines Gladiatorhelms, 1. Jahrhundert n. Chr. (Römisch-Germanisches Museum, Köln)
Datei:Turicum - Thermengasse - Reste von Fensterglas 2010-06-20 19-26-58.JPG
Fundort „Thermengasse“ im römischen Vicus Turicum (Zürich): Reste von Fensterglas aus den Thermen

Natürliches Glas wie Obsidian wurde wegen seiner großen Härte und des scharfen Bruchs seit frühester Zeit für Werkzeuge wie Keile, Klingen, Schaber und Bohrer benutzt. Obsidian kann jedoch – anders als künstlich hergestelltes Glas – mit antiken Mitteln nicht geschmolzen oder gefärbt werden.

Ob die Glasherstellung in Mesopotamien, in Ägypten oder an der Levanteküste erfunden wurde, lässt sich nicht mit letzter Gewissheit sagen. Die ältesten regelmäßig auftretenden Glasfunde stammen aus Mesopotamien; ägyptische Quellen deuten für die Anfangsphase der Glasnutzung in Ägypten auf einen Import aus dem Osten hin. Die älteste textliche Erwähnung stammt aus Ugarit und wird auf etwa 1600 v. Chr. datiert. Als älteste Funde gelten die Nuzi-Perlen. Das älteste sicher zu datierende Glasgefäß ist ein Kelch, der den Namen des ägyptischen Pharaos Thutmosis III. trägt und um 1450 v. Chr. entstand. Der Kelch befindet sich heute im Staatlichen Museum Ägyptischer Kunst in München.

Glas wurde in Ägypten seit etwa 1450 v. Chr. zu Gefäßen verarbeitet (siehe unten). Der Herstellungsort dieses frühesten Glases ist allerdings unbekannt, er wird in Theben vermutet, dem heutigen Luxor. Die bekannteste Verarbeitungstechnik beruht auf dem Herstellen von Hohlgefäßen durch das Wickeln von erweichten Glasstäbchen um einen porösen Keramikkern, der anschließend herausgekratzt wurde. Die besten Funde hierzu liegen aus den Grabungen von Flinders Petrie aus Amarna vor. Die bislang einzige bekannte bronzezeitliche Glashütte, in der Glas aus seinen Rohstoffen hergestellt wurde, datiert in die Ramessidenzeit und wurde Ende der 1990er Jahre bei Grabungen des Roemer- und Pelizaeus-Museums (Hildesheim) unter der Leitung von Edgar Pusch im östlichen Nil-Delta in Qantir-Piramesse gefunden. Untersuchungen gaben Aufschluss über das Schmelzverfahren. So wurde Quarzgestein zerkleinert, mit sodahaltiger Pflanzenasche vermengt, in einen Krug gefüllt und bei vielleicht 800 °C zu einer Fritte geschmolzen. Diese Fritte wurde nach dem Abkühlen vermutlich zerkleinert und in einer zweiten Schmelze in speziell hergestellten Tiegeln bei 900 bis 1100 °C zu einem 8 bis 10 cm hohen Barren mit 10 bis 14 cm Durchmesser geschmolzen. Das Glas wurde dabei durch Beimischen von Metall-Oxiden schwarz, violett, blau, grün, rot, gelb oder weiß gefärbt. Ein konkreter Zusammenhang von Glasherstellung und Metallgewinnung ist trotz der ähnlichen Temperaturen nicht nachzuweisen. Das gefärbte Rohglas wurde in Barrenform an die weiterverarbeitenden Werkstätten geliefert, die daraus monochrome und polychrome Objekte herstellten. Solche Glasbarren wurden im Schiffswrack von Uluburun nahe dem türkischen Bodrum gefunden, das auf das 14. Jahrhundert v. Chr. datiert ist. Die erste bekannte Rezeptur ist aus der Bibliothek des assyrischen Königs Assurbanipal überliefert, die auf ca. 650 v. Chr. datiert wird: Nimm 60 Teile Sand, 180 Teile Asche aus Meerespflanzen und 5 Teile Kreide und du erhältst Glas. Zu dieser Zeit wurde schon wesentlich mehr Glas verarbeitet, und es entwickelte sich eine neue Glasschmelztechnik.

Plinius der Ältere beschreibt in der Historia naturalis die Herstellung des Glases. Chemische Analysen und Erkenntnisse der experimentellen Archäologie haben Plinius in vielen Fragen bestätigt. Zur Römerzeit wurde Glas mit Flusssand und Natron aus Ägypten geschmolzen. Das ägyptische Natron wurde am Wadi Natrun, einem natürlichen Natronsee in Nord-Ägypten, abgebaut und über Alexandria von den Phöniziern in den Mittelmeerraum exportiert. Dieses war verhältnismäßig rein und enthielt mehr als 40 % Natriumoxid (die Angabe wurde wie in der Petrologie üblich auf das Oxid bezogen, faktisch liegt aber Natriumcarbonat vor) und bis zu 4 % Kalk. Die Zusammensetzung machte es zu einem idealen Schmelzmittel. Plinius schreibt weiter von Glassandlagern in Italien, Hispanien und Gallien, aber an keiner dieser Stätten entwickelte sich eine so bedeutende Glasherstellung wie an der palästinischen Küste zwischen Akkon und Tyros sowie in den ägyptischen Glashütten rund um den Wadi Natrun bei Alexandria.

Kaiser Diokletian legte 301 die Preise für eine ganze Reihe von Produkten fest, unter anderem für Rohglas. Unterschieden wurde judaicum und alexandrium, wobei letzteres teurer und wahrscheinlich entfärbtes Glas war. Zu dieser Zeit war die Glasproduktion im Wesentlichen noch immer in Primär- und Sekundärwerkstätten gegliedert. In den Primärwerkstätten wurde in großen Schmelzwannen Rohglas geschmolzen, das dann an die Sekundärwerkstätten geliefert wurde, wo es in Tiegeln eingeschmolzen und verarbeitet wurde. In Bet Eli’ezer im heutigen Israel wurden 17 Glasschmelzwannen freigelegt, die jeweils 2 × 4 m groß sind. Nachdem das Gemenge in die Wanne eingelegt worden war, wurde der Ofen zugemauert und 10 bis 15 Tage lang befeuert. Acht bis neun Tonnen blaues bzw. grünes Rohglas wurden so in nur einem Arbeitsgang erschmolzen. Nach dem Feuerungsstopp und dem Abkühlen wurde das Gewölbe des Ofens abgetragen, der Glasblock herausgestemmt und das Rohglas zur weiteren Verarbeitung versandt. Ein Schiffswrack aus dem 3. Jahrhundert, das an der südfranzösischen Küste gefunden wurde, hatte mehr als drei Tonnen Rohglas geladen. In Ägypten wurden Rohglashütten gefunden, die bis ins 10. Jahrhundert reichten. Die Ägypter benutzten Antimon zur Entfärbung, konnten also farbloses, durchsichtiges Glas herstellen.

Die Sekundärglashütten waren im ganzen Römischen Reich verbreitet und stellten Hohlglas, Flachglas und Mosaiksteine her. Das Rohglas wurde in einem Tiegel eingeschmolzen und mit der Pfeife im zähflüssigen Zustand aus dem Ofen genommen und verarbeitet. An der Pfeife konnte das Glas aufgeblasen werden, was die Herstellung von größeren Gefäßen und neuen Formen ermöglichte. Wurde bis dahin Glas für Perlen, Parfümfläschchen und Trinkschalen verwendet, verbreitete sich im Römischen Reich vor allem Behälterglas – im Gegensatz zu den üblichen Ton-, Holz-, Metall- oder Lederbehältnissen ist Glas geschmacksneutral – sowie Karaffen zum Kredenzen und in der Spätantike auch Trinkgläser. Erste Fenstergläser fanden sich in Aix-en-Provence und Herculaneum. Die Funde haben Größen von 45 × 44 cm bzw. 80 × 80 cm. Allerdings ist über das Herstellungsverfahren nichts bekannt. Das Zylinderblasverfahren und die Gusstechnik werden hier in Betracht gezogen.

Glasarmringe sind eine typische Schmuckform, die neben gläsernen Fingerringen und Ringperlen zur mittleren La-Tène-Zeit im keltischen Mitteleuropa als Frauenschmuck aufkommt und als Grabbeigabe gefunden wird.

Mittelalter und Neuzeit

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Glasbläser. Aus: Hrabanus Maurus, De universo, illustrierte Handschrift (1023), Kloster Montecassino (cod. 132)[7]

Im frühen Mittelalter stellten die Germanen überall dort, wo die Römer sich zurückgezogen hatten, Glas her, das nahtlos an die schon germanisierte spätantike Formensprache anschließt. Man geht heute davon aus, dass für das fränkische Glas noch vorhandene römische Gläser wiederverwertet wurden.

Waldglas

Mit De diversis artibus des Benediktinermönches Theophilus Presbyter steht uns erstmals eine längere schriftliche Quelle zur Verfügung, die die Glasherstellung, das Blasen von Flachglas und Hohlglas sowie die Ofentechnologie beschreibt. Theophilus, der wahrscheinlich in Konstantinopel war, vermischte Asche von getrocknetem Buchenholz mit gesiebtem Flusssand im Verhältnis 2:1 und trocknete dieses Gemenge im Ofen unter ständigem Rühren, so dass es nicht schmelzen oder verkleben konnte, einen Tag und eine Nacht. Danach wurde diese Fritte in einen Tiegel gefüllt und in einer Nacht unter starker Hitze zu Glas geschmolzen.

Dieser am Anfang des 12. Jahrhunderts wohl in Köln entstandene Text bildet vielleicht die Grundlage für die Kirchenfenster der Gotik und auch für das Waldglas. Die Pflanzenasche mit allen Verunreinigungen lieferte auch einen Teil des Kalks, der für die Herstellung guten Glases nötig war. Um die enorme Menge an Holz, die für die Befeuerung der Öfen und für die Aschegewinnung nötig war, nicht über lange Wege befördern zu müssen, wurden die Glashütten in abgelegenen Waldgebieten angelegt. Diese Waldglashütten stellten überwiegend Glas her, welches durch Eisenoxid (aus verunreinigtem Sand) grünlich verfärbt war.

In Georgius Agricolas De re metallica gibt es eine kurze Beschreibung der Glaskunst. Er hat von 1524 bis 1527 in Venedig gelebt und wohl die Insel Murano besuchen dürfen, was die detaillierten Beschreibungen der Öfen vermuten lassen.

Als Rohstoff sind durchsichtige Steine genannt, also Bergkristall und „weiße Steine“, also Marmor, die im Feuer gebrannt, im Pochwerk zu grobem Griss zerstoßen und danach gesiebt werden. Weiter führt er Kochsalz, Magnetstein und Soda an. Kochsalz und Magnetstein werden von späteren Autoren als unnütz verworfen. Marmor und Soda gab es in Altare und in Mailand; sie sind in Deutschland nicht zu erhalten. Einzig eine Andeutung „salz das aus laugen dargestellt wird“ weist auf ein venezianisches Geheimnis hin.

Die Glasschmelzöfen der Waldglashütten und Venedigs waren Hafenöfen, eiförmige Konstruktionen mit 3 Meter Durchmesser und bis zu 3 Meter Höhe, gemauert aus mit gebrannter Schamotte versetzten Lehmziegeln. Im unteren Stock lag der Befeuerungsraum mit ein oder zwei halbrunden Öffnungen für den Holzeinwurf. In der Mitte schlugen die Flammen durch eine große runde Öffnung in den zweiten Stock, in dem die Häfen standen. Dieser etwa 1,20 Meter hohe Raum war rundum mit 20 × 20 cm großen Ofentoren versehen, durch die das Gemenge eingelegt und das Glas entnommen werden konnte. Im Obergeschoss, das durch eine kleine Öffnung mit dem Schmelzraum verbunden war, lag der Kühlofen, der nur 400 °C heiß war. Der Kühlofen war mit einer kleinen Öffnung versehen, durch die fertige Werkstücke eingetragen wurden. Am Abend wurde das Loch zwischen Schmelzraum und Kühlraum mit einem Stein verschlossen, so dass das Glas über Nacht abkühlen konnte.

Venedig

Am Anfang der venezianischen Glastradition steht wohl der Handel mit byzantinischen Glaserzeugnissen, die schon im 10. Jahrhundert importiert und nach ganz Europa exportiert wurden. Erste Glasmacher finden sich in den Registern des 11. Jahrhunderts. Sie werden phiolarius („Flaschner“) genannt. Ein an der Südküste der Türkei havariertes Handelsschiff, das um 1025 gesunken ist, transportierte nicht weniger als drei Tonnen Rohglas, das aus Caesarea in Palästina stammte. Ob es für Venedig bestimmt war, lässt sich nicht mit Gewissheit sagen, ist aber naheliegend. Bis 1295 werden alle Glasmacher auf der Insel Murano angesiedelt und ihre Reisefreiheit per Gesetz eingeschränkt. Auf dieser von der Welt abgeschnittenen Insel konnte Angelo Barovier Mitte des 15. Jahrhunderts das Geheimnis der Glasentfärbung lüften und erstmals ungetrübtes, klar durchsichtiges Glas in Europa herstellen. Das crystallo, ein Soda-Kalk-Glas, das mit Manganoxid entfärbt war, sollte den Weltruhm des venezianischen Glases begründen. Die Soda wurde aus der Levante oder Alexandria importiert, ausgelaugt und versiedet, bis ein reines Salz entstand. Als Sand wurde ein reiner Glassand aus dem Ticino oder gebrannter Marmor verwendet. Die Manganerze wurden wahrscheinlich von reisenden Erzsuchern aus Deutschland beschafft, die dort als Walen oder Venediger bekannt waren. Eine weitere venezianische Wiederentdeckung ist das lattimo (Milchglas), ein opakes weißes Glas, das mit Zinndioxid und Knochenasche getrübt war und das chinesische Porzellan nachahmte.

Viele neue Techniken wurden entwickelt, insbesondere im 19. und 20. Jahrhundert. Den Höhepunkt erreichte die Branche in den 1950er und 1960er Jahren. Berühmte Techniken aus dieser Zeit sind zum Beispiel: Anse Volante, Battuto, Canna, Colorazione a caldo senza fusione, Fenicio, Incamiciato, Murrina, Oriente, Pezzato, Pulegoso, Scavo, Siderale, Sommerso, Tessuto. Muranoglas gilt heute als begehrtes Sammlerobjekt. Es werden teilweise sehr hohe Summen für seltene und besondere Stücke bezahlt. Berühmte historische Glasmanufakturen sind zum Beispiel Venini & C., Pauly & C., Barovier & Toso, Seguso Vetri d’Arte. Einige dieser Manufakturen bestehen noch heute.

Glasperlen

Die Glasperlen wurden zu einer begehrten Handelsware und breiteten sich schnell über ganz Europa aus. Über Jahrhunderte waren Glasperlen ein beliebtes Zahlungsmittel im Tauschhandel mit Gold, Elfenbein, Seide und Gewürzen. Seit einigen Jahren sind die bunten Kunstwerke begehrte Objekte für Sammler.

Glasperlen aus Venedig sind die bekanntesten und begehrtesten Perlen der Welt. Venezianische Glaskünstler haben während mehrerer Jahrhunderte Perlenhersteller auf der ganzen Welt beeinflusst. Dort werden die Glasperlen über offener Flamme hergestellt. Es ist ein sehr zeitaufwendiges Verfahren, da jede Perle einzeln gefertigt wird.

Ein Glasstab wird unter der Verwendung einer Lötlampe bis zum Schmelzen erhitzt und um einen Metallstab gewickelt, bis die gewünschte Perlenform erreicht wird. Auf diese Grundperle können nach und nach weitere Glasfarben aufgeschmolzen werden und unterschiedliche Dekorationselemente, wie dünne Glasfäden oder hauchdünne Glasplättchen (Confettis), aufgebracht werden. Dann wird die Perle sehr langsam abgekühlt und von der Stange entfernt, wodurch ein Loch entsteht, durch das die Perle später aufgefädelt werden kann. Diese Perlen nennt man Wickelperlen.

Fensterglas

Wie in archäologischen Museen regelmäßig gezeigt wird, war im Römischen Reich bei den Villen der Oberschicht ab dem 1. Jahrhundert Fensterverglasung üblich. Meist handelte es sich um in Guss-Bügel-Technik erzeugte rechteckige Platten von ca. 20 × 30 cm. Butzenglasscheiben des 4. Jahrhundert werden im Archäologischen Nationalmuseum Aquileia (Italien) gezeigt. Im 9. Jahrhundert wiesen St. Peter und Santa Maria in Rom eine Fensterverglasung auf. Zu einer breiteren Verwendung kommt es mit der aufkommenden Gotik im 12. Jahrhundert.

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Mondglasproduktion im 18. Jahrhundert. Die Tafel stammt aus der Encyclopédie. Der Arbeiter links trägt Holz zu Befeuerung. Mittig wird ein Glastropfen entnommen oder das Werkstück aufgeheizt. Rechts im Vordergrund wird ein Glastropfen durch „Marbeln“ vorgeformt, im Hintergrund wird eine Scheibe ausgeschleudert.

Bei dem Mondglasverfahren, das 1330 in Rouen belegt ist, wird ein Glastropfen mit der Glasmacherpfeife zu einer Kugel vorgeblasen. Diese wurde von der Pfeife gesprengt und mit einem Tropfen flüssigen Glases an der gegenüberliegenden Seite an einem Metallstab befestigt. Zur weiteren Verarbeitung wurde die Kugel wieder auf Temperatur gebracht. Bei ca. 1000 °C war das Glas weich genug, um mittels Zentrifugalkraft in Tellerform geschleudert zu werden: Die Kugel öffnete sich um das Loch, an dem vorher die Pfeife befestigt war. Durch diese Technik wurden Glasplatten von ca. 1,20 m Durchmesser erzeugt. Anschließend wurde der äußere Rand zu Rechtecken geschnitten. Diese fanden Verwendung als z. B. Kirchenglas mit Bleieinfassungen. Das Mittelstück mit der Anschlussstelle des Schleuderstabs heißt Butze und wurde für Butzenscheiben von 10–15 cm Durchmesser verwendet.

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Walzglasproduktion 1908: der gleiche Prozess wie 1688

Das Walzglasverfahren wurde zum ersten Mal 1688 in Saint Gobain, der Keimzelle des heutigen gleichnamigen Weltkonzerns, dokumentiert. Geschmolzenes Glas wird auf den Walztisch gegossen, verteilt und schließlich gewalzt. Im Gegensatz zu den vorher genannten Verfahren wurde hier eine gleichmäßige Dicke erreicht. Auch waren erstmals Scheibengrößen von 40 × 60 Zoll möglich, was für die Produktion von Spiegeln genutzt wurde. Probleme bereitet jedoch die ungleichmäßige Oberfläche. Fensterglas dieses Herstellungsverfahrens ist oft blind und Spiegelglas nur durch aufwendiges kaltes Polieren zu erzielen.

Industrialisierung und Automatisierung

Wichtige Ereignisse in der Entwicklung der Glasindustrie:

Allgemein

Flachglas

Um 1900 entwickelte der Amerikaner John H. Lubbers ein Verfahren zur Zylinderfertigung. Diese konnten einen Durchmesser von 80 cm erreichen und waren bis zu 8 m hoch. Der Zylinder wurde aufgeschnitten und geplättet. Das Verfahren war jedoch sehr umständlich, insbesondere das Umlegen der Zylinder in die Horizontale bereitete Schwierigkeiten.

Ein weitreichendes Patent sollte 1904 von Emile Fourcault folgen. Das nach ihm benannte Fourcault-Verfahren zur Ziehglasherstellung. Das Glas wird dabei kontinuierlich entnommen. Eine Schamottedüse liegt in der flüssigen Schmelze. Mit dem Hochziehen durch einen Kühlkanal auf ca. 8 m Höhe kann es oben zugeschnitten werden. Die Glasdicke ist durch die Ziehgeschwindigkeit einstellbar. Es kam ab 1913 zum Einsatz und bedeutete eine große Verbesserung.

Ein darauf aufbauendes Verfahren ließ der Amerikaner Irving Wightman Colburn 1905 patentieren. Das Glasband wurde zur besseren Handhabe in einen horizontalen Kühlkanal umgeleitet. Mit einer eigenen Fabrik wurde bis 1912 versucht, das Verfahren zu beherrschen, blieb aber letztlich erfolglos, so dass Insolvenz angemeldet wurde. Das Patent ging an die Toledo Glass Company. 1917 kam das nunmehr sogenannte Libbeys-Owens-Verfahren zur industriellen Anwendung. Die Vorteile gegenüber dem Fourcault-Verfahren lagen in der einfacheren Kühlung. Hingegen konnten bei jenem mehrere Ziehmaschinen an einer Glasschmelzwanne arbeiten. Da der Kühlofen beliebig lang sein konnte, erreichte dieses Verfahren etwa die doppelte Produktionsgeschwindigkeit. In der Folgezeit existierten beide Verfahren parallel.

1928 verbesserte die Plate Glass Company die Vorteile der Verfahren von Fourcault und Colburn; sie erzielte mit dem Pittsburg-Verfahren dadurch eine deutliche Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit.


1919 gelang Max Bicheroux der entscheidende Schritt bei der Gussglasherstellung. Die flüssige Glasmasse wurde dabei zwischen gekühlten Walzen zu einem Glasband geformt, im noch erwärmten Zustand zu Tafeln geschnitten und in Öfen abgekühlt. Mit diesem Verfahren erreichte man die heute noch üblichen Scheibengrößen von 3 m × 6 m.

1923 Pilkington und Ford: kontinuierliches Walzglas für Automobilglas.

1902 Patent von William E. Heal auf das Floatverfahren, das auf eine Idee von Henry Bessemer zurückgeht.

1959 Die Firma Pilkington bewältigt als erste die technischen Probleme der Floatglasfertigung. Dieses Prinzip revolutionierte die Flachglasfertigung und wurde ab den 1970er Jahren allgemeiner Standard.

Hohlglas

Im frühen 19. Jahrhundert wurden neue mechanische Hilfsmittel zum Blasen der Gläser benutzt. Es wurden Formen benutzt, die ein Relief als Negativ schon aufwiesen. Durch den Blasdruck wird das Glas in die Hohlräume gedrückt und das Werkstück bekommt seine Form. Allerdings ist die Lungenkraft des Glasmachers nicht ausreichend hoch für tiefere Reliefs, so dass mechanische Hilfsmittel eingeführt wurden: Durch Luftpumpen wird genügend Druck erzielt.[8]

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Hohlglasproduktion um 1910: Der Tropfen wird in einer Form zur Flasche geblasen

Eine weitere Neuerung in der Mitte des 19. Jahrhunderts war die Einführung von Metallformen. Erstmals 1847 ersetzten die von Joseph Magoun entwickelten Formen die alten aus Holz, was deren Haltbarkeit beträchtlich erhöhte.

Die erste halbautomatische Flaschenblasmaschine wurde 1859 von den Briten Alexander Mein und Howard M. Ashley in Pittsburg entwickelt. Doch noch immer waren manuelle Arbeitsschritte vonnöten. [9]

Ein Meilenstein war die 1903 von Michael Joseph Owens eingeführte Owens-Maschine als erste vollautomatische Glasmaschine überhaupt. In einem in der Schmelze eingetauchten Rohr wird ein Vakuum erzeugt und so die problematische Tropfengröße exakt dosiert. Der Arm schwenkt zurück und drückt den Tropfen in die Form. Mit der Umkehrung des Vakuums in Pressluft wird der Tropfen in die Metallform geblasen und das Werkstück erhält seine endgültige Gestalt. Mit dieser Technik war es möglich, die zu dieser Zeit enorme Menge von vier Flaschen pro Minute zu produzieren. Diese Technik nennt man Saug-Blas-Verfahren.[10]

Trotz dieser Errungenschaft blieben maschinell geblasene Flaschen noch viele Jahre schwerer als mundgeblasene. Um die Glasmacher zu übertreffen, mussten die Maschinen noch sehr viel genauer arbeiten. So ist auch zu erklären, dass die verschiedenen Produktionsverfahren noch lange parallel betrieben wurden.

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Die Owens-AR-Maschine von 1912 in Karussellform
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Hitzebeständiges Glas (Jenaer Glas) an der Kanne einer Kaffeemaschine der späten 1950er Jahre

Auch wurden wesentliche Verbesserungen der Tropfenentnahme realisiert. Der Tropfenspeiser von Karl E. Pfeiffer im Jahre 1911 ließ den Glastropfen nicht mehr von oben aus der Schmelze entnehmen, sondern die Schmelze tropfte durch eine Öffnung im Feeder (Speiser). Durch die genauer mögliche Dosierung der Glasmenge konnten gleichmäßigere Flaschen gefertigt werden.

1924 wird die IS-Maschine von den Namensgebern Ingle und Smith patentiert, die erste industrielle Anwendung folgt wenige Jahre später. Diese Maschine, die die Vorteile des Tropfen-Verfahrens erst richtig nutzt, arbeitet nach dem Blas-Blas-Verfahren. Ein Tropfen wird in eine Metallform geleitet und vorgeblasen. Der vorgeformte Tropfen wird in eine zweite Form geschwenkt, in der das Werkstück fertig geblasen wird.

Erste Anwendungen des neuen Verfahrens folgten wenige Jahre später. Die erste Maschine von 1927 hatte vier Stationen: Ein Feeder beschickte eine Maschine und diese konnte parallel vier Flaschen fertigen [11]. Das Prinzip des Blas-Blas-Verfahrens ist auch heute noch in der Massenfabrikation gültig.

Rohrglas

Glasrohre wurden bis ins 19. Jahrhundert ebenfalls (mundgeblasen) ausschließlich diskontinuierlich aus einer Charge oder einem Glasposten hergestellt. 1912 entwickelte E. Danner (Libbey Glass Company) in den USA das erste kontinuierliche Röhrenziehverfahren; 1918 erhielt er dafür ein Patent.

Beim Danner-Verfahren fließt eine Glasschmelze als Band auf einen schräg nach unten geneigten, rotierenden keramischen Hohlzylinder auf, die sogenannte Dannerpfeife. Nach Zuführung von Druckluft über das Innere der Pfeife gelingt das Abziehen des sich bildenden Glasrohres in Richtung der Pfeifenachse. Ziehgeschwindigkeit sowie Höhe des Drucks der zugeführten Luft bestimmen hierbei die Rohrdimension.

1929 wurde in Frankreich von L. Sanches-Vello ein vertikales Ziehverfahren ausgearbeitet; hier kann das Rohr zunächst senkrecht nach unten in einem temperaturgeregelten Schacht abgezogen und dann in die Horizontale umgelenkt werden.[12]

Märkte für Glas

Glas ist ein vielseitiges Material, das in vielen Bereichen des täglichen Lebens zum Einsatz kommt. So spielt Glas eine wichtige Rolle in Forschung und Wissenschaft, in der modernen Architektur sowie in Zukunftsbranchen. Kernbereiche, in denen Glas eingesetzt wird, sind[13]: Bauindustrie, Ernährungs- und Getränkeindustrie, Kraftfahrzeugindustrie, Elektro(nik)industrie, Haushalt und Gastronomie, Medizin, Forschung und Wissenschaft, Chemie, Pharmazie, Kosmetik, Möbelindustrie und Innenausbau, Kunststoff- und Textilindustrie.

Kunsthandwerk und Glaskunst

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Alte Gläser. Aus: Meyers Großes Konversationslexikon, 6. Auflage (1907), Band 8, Stichwort: Glaskunstindustrie
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Methoden für mund-/handgefertigte Gläser (v. l. n. r.): Bleiverglasen, Sandstrahlen, Fusing/Auflamieren, Beleuchten, Bemalen, Biegen, Ätzen

Ägypten

Das Glashandwerk im pharaonischen Ägypten lässt sich bis an den Beginn der 18. Dynastie zurückverfolgen; zunächst handelt es sich dabei um Kleinfunde wie Perlen, Amulette oder Kettenglieder sowie farbigen Einlagen in den typischen ägyptischen Schmuckobjekten (z. B. Pektorale). Diese sind meist in türkis oder dunkelblau gehalten, da sie solche Objekte aus Lapislazuli oder Türkis imitieren sollten[14]; dies galt nicht als „billiger Schmuck“, sondern die Imitation dieser edlen, hoch machtgeladenen Steine galt als besondere „Kunst“. Das Verfahren war für die damalige Zeit sehr aufwändig und man arbeitete solche Kleinfunde aus Rohglasstücken, ganz und gar vergleichbar mit solchen aus Stein. Dafür spricht auch, dass ein ägyptisches Wort für „Glas“ so nicht existierte; man nannte es „künstlichen Lapislazuli“ bzw. „künstlichen Türkis“ im Gegensatz zum „wahren/echten Türkis bzw. Lapislazuli. In der Ersten ägyptischen Glaskunstblüte (18. bis 20. Dynastie) treten sogenannte stabgeformte Gefäße auf (man nennt sie auch kerngeformt, nach der sog. Sandkerntechnik), die auf Vorbilder zeitgenössischer Gefäße, insbesondere solchen aus Stein, zurückgehen[15]. Typische Formen ägyptischer Glasgefäße sind Lotoskelchbecher, Granatapfelgefäße, Krateriskoi und Schminkgefäße wie Kohltöpfe und Kohlpalmsäulchen (für schwarze Augenschminke, sprich „kochel“). Seit Thutmosis III., aus dessen Regierungszeit auch die ältesten Hohlglasfunde stammen, treten auch Importgefäßformen aus dem Mittelmeergebiet hinzu (z. B. Amphoriskoi, Linsenflasche, Henkelflasche, Bilbils und andere Sonderformen); diese werden allgemein in das Spektrum der Gefäßformen eingeführt und betreffen somit auch Gefäßformen aus Keramik und Fayence beispielsweise. Die älteren kerngeformten Gefäße (etwa in der Zeit Thutmosis' III. bis Amenophis III.) sind meistens türkis- bis kräftig blau (wie der echte Türkis und Lapislazuli, denn Glas galt als Imitation dieser edlen Steine). Später, besonders in der Ramessidenzeit, werden Gläser in hellen, kräftigen Farben wie gelb und grün, weiß aber auch braun beliebt[16]. Als Dekor sieht man Fadenverzierungen in Zickzack- oder Girlandenform in gelb, weiß, und hellblau sowie tordierte Fäden im Hell-Dunkel-Kontrast, manchmal werden sie auch monochrom belassen und nur die Henkel oder Schulterumbrüche durch Fadenzier betont. Die ägyptischen Glasgefäße dienten der Aufbewahrung von Kosmetika wie Salben, Ölen, Parfümen und Augenschminke. Das stark gefärbte, undurchsichtige Glas wirkte konservierend.

In der Spätzeit (ab der 3. Zwischenzeit bis zur Griechischen Epoche) bleibt das Hohlglashandwerk unterrepräsentiert. Gelegentlich sind Hohlgläser, weiterhin in Form von kleinen Salbgefäßen überliefert, diese sind meist unverziert. Dagegen sind Glaseinlagen in Schmuck oder Figuren nicht selten und werden wie zuvor, den Edelsteinen gleichrangig behandelt. In der hellenistischen Zeit gewinnt die Glasproduktion wieder an Bedeutung, auch in Ägypten. Zusammen mit neuen Herstellungstechniken eine völlig neue Formenwelt auf, ist aber nicht für Ägypten, sondern eher zeittypisch. Bereits im 5. Jahrhundert v. Chr. hatte sich Rhodos als wichtiges Zentrum der Glasherstellung etabliert. Neben Intarsien und Perlen finden wir nun vielfarbige Mosaikschalen und die Gefäße der „Canossa-Gruppe“.

Römisches Reich

Im 1. Jahrhundert stieg die Glasproduktion derart, dass das vormals rare und teure Material für weite Kreise erschwinglich wurde. Eine umfangreiche Produktion von Trinkgefäßen, Krügen, Schalen und Tellern setzte ein, anfangs meist getöpfert oder abgesenkt, dann zunehmend mundgeblasen. Eine Vielzahl hochwertiger Spezialgläser beweist handwerkliche Meisterschaft, so die Mosaik-Fadengläser, Kameogläser, Goldfoliengläser, Gläser mit Emailmalerei und besonders die Diatretgläser, meist glockenförmige, prunkvolle Leuchtgefäße in Netzglastechnik, die bis heute wegen ihrer künstlerischen Qualität bewundert werden. Eines der berühmtesten römischen Gläser ist der im Besitz des Britischen Museums befindliche Lykurgosbecher[17] aus dem 4. Jahrhundert, an dem eine dreidimensionale figurative Darstellung angebracht ist, die im Gegenlicht rot und im Auflicht opak-gelbgrün erscheint.

Venezianisches Glas

Venedig wurde ab der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts für sein farbloses, dünnwandiges und fein elaboriertes cristallo bekannt. Aus der Zeit davor ist nichts, aus dem 16. und 17. Jahrhundert nur noch wenig erhalten. Über die Variationsbreite der venezianischen Renaissance-Gläser, ihre Formen und Dekore geben vor allem niederländische und flämische Stillleben Auskunft. Es handelt sich größtenteils um Becher, Schalen, Kannen und Flaschen, die aus hohl geblasenen Balustern zusammengesetzte Schäfte mit flachen Füßen hatten. Diese Schäfte wurden in der Folgezeit immer ausgeklügelter, Flügel wurden in phantasievollen Ornamenten und figürlichen Dekorationen angesetzt, manchmal war auch der Schaft in figürlicher, beispielsweise in Tiergestalt ausgeführt.

Für die Wandung gab es besondere Veredelungstechniken. Beim sogenannten Eisglas, hergestellt durch Abschrecken in eiskaltem Wasser oder durch Rollen über kleine Splitter, wird auf der Oberfläche ein Effekt wie bei einem durch Eisblumen überzogenen Fensterglas erzielt. Beim Faden- oder Netzglas (it. latticinio / vetro a filigrano / reticella) - wurden Milchglas-Fäden in die klare Glasmasse eingeschmolzen und durch Drehen so verwoben, dass ein faden- bzw. netzartiges Muster entstand. Diese Technik war in Ansätzen schon in der Antike bekannt.

Als Glas à la façon de Venise fand der venezianische Stil trotz aller Versuche der Republik Venedig, ihre Kunst geheim zu halten, Zugang in die Länder nördlich der Alpen.

Schmucktechniken im Barock und Rokoko

Barockes Schnittglas vornehmlich aus Böhmen und Schlesien, aber auch Nürnberg, Brandenburg und Sachsen, seltener Thüringen, Hessen, Norddeutschland und den Niederlanden lief ab dem 18. Jahrhundert venezianischem Glas den Rang ab, da deren Glas für den Glasschnitt und Glasschliff aufgrund seiner Dünnwandigkeit nicht geeignet war.

Die Formen mit Fuß, Baluster-Schaft und dünnwandiger Kuppa ähnelten dem farblosen venezianischen Glas, jedoch ohne Flügel und wiesen eine stärkere Wandung auf. In Potsdam, Schlesien, Böhmen, Kassel und anderen Gebieten experimentierte man mit den Rezepten von Glas, um eine Masse herzustellen, die den Schliff und Schnitt erlaubte. Die Themen des Schnittes waren vielseitig. Jagdszenen waren häufig, Landschaften, aber auch allegorische Figuren mit Beischriften, Blumen- und Blattornamente sowie zeitgenössische Persönlichkeiten und Schlachtenszenen.

Bereits im 17. Jahrhundert signierten Glasschneider vereinzelt ihre Werke und auch aus dem 18. Jahrhundert sind Glasschneider bekannt, etwa: Christian Gottfried Schneider und Friedrich Winter prägten den Glasschnitt Schlesiens wie Martin Winter und Gottfried Spiller denjenigen von Potsdam, Johann Christoph Kießling arbeitete für August den Starken, Franz Gondelach stand im Dienst des Landgrafen Carl von Hessen und David Wolff arbeitete in den Niederlanden.

Gelegentlich weisen die barocken Schnittgläser Vergoldungen an Fuß, Schaft oder am Lippenrand auf. Im 18. Jahrhundert waren auch die sogenannten Zwischengoldgläser beliebt. Für deren Herstellung wurden zwei Gläser verwendet, wobei eines passgenau in das Zweite, daher größere Glas, passte. Auf die Außenwand des inneren Glases wurde eine Goldfolie aufgelegt und mit einer Radiernadel Motive darin eingeritzt. Dann wurde es in das zweite Glas eingepasst und weiterverarbeitet.

Von der Porzellanmalerei her kommt die Technik der Schwarzlotmalerei, die in anderem Zusammenhang indes bereits im Mittelalter bekannt war. Johann Schaper und Ignaz Preissler prägten diese Kunst in Nürnberg und Schlesien, Böhmen und Sachsen.

Eine rurale Veredelungstechnik barocken Glases ist die Emailmalerei. Sie findet sich vor allem an Gebrauchsglas in ländlichen Gegenden (z. B. Bierhumpen der Schützenvereine und Schnapsflaschen). Passend zur Provenienz sind die Motive: Bauer mit Vieh und Ackergerät, Wirtshausszenen, Spielkarten, Sinnsprüche. In Böhmen entsteht die Emailmalerei auch auf opakem Milchglas, was diese Technik in die Nähe der Porzellanmalerei rückt.

Biedermeierglas

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Freundschaftsbecher, Mitte 19. Jahrhundert

Die Engländer übernahmen im 18. Jahrhundert die Arten und Formen der böhmischen Gläser und beherrschten mit Hilfe der Reinheit ihres Bleikristalls, dessen hervorragenden lichtbrechenden Eigenschaften durch den Brillantschliff wirkungsvoll zur Geltung kamen, Anfang des 19. Jahrhunderts schließlich den zu der Zeit von klassizistischen Geschmacksvorstellungen geprägten Markt. Um den Vorsprung der Engländer wettzumachen, bemühten sich die böhmischen Glasfabrikanten um größere Reinheit ihres bleifreien Kristallglases. Zugleich nutzen sie alle Möglichkeiten des Musterschliffes für abwechslungsreiche Dekore und versuchten vor allem auch, billiger zu produzieren. Das Ergebnis dieser Anstrengungen lässt sich an den meisterlich geschliffenen Biedermeiergläsern ablesen, die heute als bewundernswerte Beispiele kunsthandwerklichen Glasschliffs gelten.

In den 1830ern erreichte der Biedermeierstil seinen Höhepunkt. Um Produktion und Absatz auszuweiten, bereicherten die Glashütten nach 1840 ihr Angebot mit dem neuentwickelten Farbglas und verdrängten damit das farblose Glas mehr und mehr vom Markt. Besonders die nordböhmischen Glashütten gestalteten ihre Gläser in immer wirkungsvollerer Farbigkeit. Im Zuge dieser Entwicklung verlor jedoch der Glasschliff gegenüber der Buntheit der Dekore an Bedeutung, Form und Schliff wurden nicht zuletzt aus Kostengründen zunehmend einfacher.

Die Mannigfaltigkeit der aus Farbglas und überfangenem bzw. gebeiztem (siehe Rotbeize) Kristallglas mit Schnittdekor sowie aus Steinglas (Lithyalinglas und Hyalithglas, das mit Gold, Email- und Transparentfarben bemalt wurde) hergestellten Produkte erreichte schließlich ein bis dahin nicht gekanntes Ausmaß. Gängig waren zum Beispiel Trinkgläser und Karaffen aus buntem Glas, ganze Likör- und Dessertservice, Garnituren für Kommoden und Waschtische, Schreibzeuge und Parfümflakons, Schalen, Teller, Tafelaufsätze, und vor allem Vasen. Hinzu kamen die unzähligen Andenken- und Freundschaftsgläser, Dekorations- und Ehrenpokale, außerdem Exportartikel wie Wasserpfeifen und Sprenggefäße für Rosenwasser.

Jugendstilglas

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Langhalsvase mit geätztem Dekor,
ähnlich Gallé

Um 1900 waren sich die Gestalter der jungen Generation einig in ihrer Abkehr vom überkommenen Historismus. Für das daraus resultierende kunstgewerbliche Streben nach neuen, frischen, originellen Ausdrucksformen auf der Basis alter handwerklicher Techniken bürgerte sich im deutschsprachigen Raum, den Niederlanden und den Nordischen Ländern der Begriff Jugendstil ein, während sonst die Bezeichnung Art nouveau gebräuchlich ist. Die Fantasie der Jugendstil-Künstler wurde vor allem von der Farben- und Formenwelt des fernen Ostens beflügelt. So sind die wesentlichen Teile oder Elemente des Jugendstils durch dekorativ geschwungene Linien sowie flächenhafte florale Ornamente und Asymmetrie gekennzeichnet.

Glas nahm in der Entwicklung des Jugendstils eine zentrale Rolle ein. Der Grund dafür ist in den gestalterischen Möglichkeiten zu suchen, die dem angestrebten organischen Wesen der Formgebung entgegenkamen. Die Zusammenarbeit von Designern und Handwerkern brachte fantasievolles, in limitierten Auflagen von Hand hergestelltes Atelierglas hervor, das durch die Vielfalt der Farbeffekte besticht. Französische Glasmacher wie Emile Gallé und die Daum Frères schufen geschnittenes und geätztes Überfangglas in kräftigen Farben. Das böhmische Jugendstilglas hat seinen guten Ruf vor allem Max Ritter von Spaun, Besitzer der Firma Joh. Loetz Witwe in Klostermühle in Böhmen, zu verdanken. Von jenseits des Großen Teiches, aus New York, kamen das irisierende Glas und die berühmten, in Europa als beispielhaft angesehenen Kreationen von Louis Comfort Tiffany.

Der konstruktive Stil, der bestrebt war, alle Formen mit Hilfe einfachster Gebilde wie Quadrat, Rechteck, Kreis und Ellipse zu gestalten und starke Farbgegensätze zu verwenden, wurde am konsequentesten von der Wiener Schule verfolgt. Ihre führenden Repräsentanten waren Josef Hoffmann und Koloman Moser.

Mit den wachsenden wirtschaftlichen Schwierigkeiten in der Zeit des Ersten Weltkrieges nahm die Ära des Jugendstils ihr Ende. Sie währte nur knapp zwanzig Jahre, ihre Auswirkungen sind jedoch bis in unsere Zeit spürbar.

Fusing

Beim Fusing (dt. Verschmelzung) oder Fusen (neudeutsch für Glasverschmelzung) werden verschiedene (weiße oder farbige, eventuell mit Glasschmelzfarbe bemalte) Glasstücke bei 780–900 °C miteinander verschmolzen. Die Schmelztemperatur ist von Zusammensetzung und Dicke der Gläser abhängig. Temperaturbeständige Gegenstände, wie etwa Metalle, können mit eingeschmolzen werden.

Fusing ist in seinen Grundlagen, nach bisherigem archäologischem Wissensstand, ein mindestens 2200 Jahre altes Glasverarbeitungsverfahren. In den letzten Jahrzehnten wurde es zu einer der vielseitigsten und technisch anspruchsvollsten Glasverarbeitungstechniken weiterentwickelt. Viele Glasereien und künstlerische Glasstudios können Glas nach der Fusing-Technik verarbeiten. Das Verfahren wird in großer Variationsbreite eingesetzt: Von Modeschmuck und der Dekoration von Gegenständen bis hin zu Kunstobjekten, großen künstlerisch gestalteten Fenstern und anderen Glaselementen in Architektur und Innenarchitektur.

Heute werden folgende Grundvarianten des Fusing unterschieden:

  1. Relief (engl. tack fuse)
  2. Vollverschmelzung (engl. full fuse)
  3. Glasfluss (franz. pâte de verre), Glaspaste wird in Form geschmolzen

Konventionell handwerklich kann Fusing folgendermaßen ablaufen: Aus verschiedenfarbigen Glasplatten werden passende Teile mit einer besonderen Zange abgezwickt oder mit einem Glasschneider abgeschnitten. Die Glasstücke setzt der Glaskünstler dem Entwurf entsprechend zusammen, beispielsweise als Muster für den Rahmen eines Spiegels oder für die Herstellung einer Glasschüssel. Zwischenräume werden oft mit Glaspulver aus zerstampften Glasplatten ausgefüllt. Nun werden die Stücke im Brennofen verschmolzen. Die Temperaturen werden so gewählt, dass das Glas noch nicht als Flüssigkeit verläuft, alle Glasteile und Partikel aber eine dauerhafte Verbindung eingehen. Bei entsprechender Temperaturführung kann ein vollkommen geschlossener und harter Glaskörper hergestellt werden. Dieser Brennvorgang dauert, abhängig von Dicke und Durchmesser des Glases, etwa 18 bis 22 Stunden.

Der Glaskörper wird zunächst zu einer flachen Platte verschmolzen, die bei Bedarf in einem zweiten Arbeitsgang in einem Glasschmelzofen weiter geformt wird, z. B. wenn daraus eine Glasschüssel entstehen soll. Dazu werden Trägerformen oder Model verwendet, die oft aus Ton oder unglasierter Keramik bestehen. In konkave Model kann sich die erhitzte Glasplatte absenken und über konvexe Model kann sie sich aufbiegen. Die Form muss etwas größer als die Glasplatte sein, da Glas sich bei Erwärmung ausdehnt und beim Abkühlen zusammenzieht. Auf die entstandenen Objekte können nach dem Abkühlen Glasveredelungstechniken angewendet werden: Gravieren, Glasmalen, Schleifen, Sandstrahlen oder Ätzen.

Eine fortgeschrittene Anwendung des Verfahrens ist die Herstellung großer selbsttragender Glasscheiben oder Glasobjekte, die beispielsweise als Gegenwartskunst oder als Kirchenkunst künstlerisch kontrolliert gestaltet werden können. Dafür werden auch industriell hergestellte Glasbruchstücke (Fritten) und Glaspulver aus farblosen und farbigen Gläsern verwendet.

Die Herstellung derartiger „Fusing-Stücke“ setzt künstlerisches Talent und die Kenntnis der Verfahrenstricks voraus. So müssen die zusammengeschmolzenen Gläser den gleichen Ausdehnungskoeffizienten (AKW) haben und die Erhitzung und Abkühlung des Glases muss genau kontrolliert bestimmten Temperaturkurven folgen. Andernfalls können im Glas mechanische Spannungen entstehen, die es zerreißen oder zerspringen lassen. Große Fusing-Stücke können daher nur in einem Flachbett in digital gesteuerten Brennöfen hergestellt werden.

Besonders von fortgeschrittenen Glaskünstlern werden Glasöfen der Bauart „Glory Hole“ verwendet, weil sie es gestatten, kleinere Glasmassen direkt in verschiedenen angeschmolzenen oder nahezu flüssigen Zuständen künstlerisch zu bearbeiten. Glas wird dabei immer wieder für einen neuen Arbeitsgang durch das Loch in der Ofenwand gehalten und aufgeheizt, um es dann außerhalb des Ofens bearbeiten zu können.

Zur ebenso direkten Bearbeitung dienen Öfen mit ausziehbarem Flachbett. Das im Flachbett liegende Glas wird auf Bearbeitungstemperatur gebracht und dann für kurze Zeit aus dem Ofen hervorgezogen. Unter Beachtung der richtigen Verfahren und Vorsichtsmaßnahmen werden dann beispielsweise Chemikalien, Metallstaub oder farbige Glaspulver auf das angeschmolzene oder geschmolzene Glas gebracht. Besondere Kenntnisse setzt es voraus, mit Werkzeugen direkt gestalterisch in diese Glasmasse einzugreifen.

Eine weitere neue Variante ist die Pàte-de-Verre-Herstellung großformatiger Glasplastiken.

Siehe auch

Glasarten und Verwandtes

Herstellung

Medizin

Spezifika

Sonstiges

Literatur

Glaschemie

Glasherstellung

  • Joachim Lange: Rohstoffe der Glasindustrie. 3. überarb. Auflage. Wiley-VCH, Leipzig 1993, ISBN 3-342-00663-3.
  • Horst Scholze: Glas. Natur, Struktur und Eigenschaften. Springer-Verlag, Berlin 1988, ISBN 3-540-18977-7.
  • Günther Nölle: Technik der Glasherstellung. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart 1997, ISBN 3-342-00539-4.

Geschichte der Glasherstellung

  • Birgit Nolte: Die Glasgefässe im alten Ägypten. Hessling, Berlin 1968.
  • Daniele Foy, Marie-Dominique Nenna: Tout feu tout sable. Aix-en-Provence 2001, ISBN 2-7449-0264-0.
  • Rita Hannig: Glaschronologie Nordostbayerns vom 14. bis zum frühen 17. Jahrhundert. Greiner, Remshalden 2009, ISBN 978-3-86705-027-2.
  • Anton Kisa: Das Glas im Altertum, 3 Bde. Hiersemann, Leipzig 1908.
  • Frank Schweizer: Glas des 2. Jahrtausends v. Chr. im Ostmittelmeerraum. Greiner, Remshalden 2003, ISBN 3-935383-08-8.
  • Heike Wilde: Technologische Innovationen im zweiten Jahrtausend vor Christus. Zur Verwendung und Verbreitung neuer Werkstoffe im ostmediterranen Raum. Harrassowitz, Wiesbaden 2003, ISBN 3-447-04781-X.
  • Lukas Clemens & Peter Steppuhn (Hrsg.): Glasproduktion. Archäologie und Geschichte. Beiträge zum 4. Internationalen Symposium zur Erforschung mittelalterlicher und frühneuzeitlicher Glashütten in Europa. Kliomedia, Trier 2012, ISBN 978-3-89890-162-8.
  • Heidi Amrein: L’atelier de verriers d’Avenches. L’artisanat du verre au milieu du Ier siècle après J.-C.. In: Cahiers d’archéologie romande. 87, Lausanne 2001, ISBN 2-88028-087-7.
  • Axel von Saldern: Antikes Glas. Beck, München 2004, ISBN 3-406-51994-6.

Kunsthandwerk und Glaskunst

  • Walter Spiegl: Glas. Battenberg Verlag, München 1979, ISBN 3-87045-155-6.
  • Judith Miller: Art nouveau. Die Welt des Jugendstils. Dorling Kindersley Verlag, Starnberg 2005, ISBN 3-8310-0767-5.

Weblinks

Wikiquote: Glas – Zitate
 Commons: Glas – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Glas – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise und Fußnoten

  1. Spezifisches Gewicht-Dichte. In: Glas.de-Lexikon. Covus GmbH & Co.KG, abgerufen am 3. Mai 2012.
  2. Glassproperties.com
  3. Norman T. Huff, A. D. Call: Computerized Prediction of Glass Compositions from Properties. In: Journal of the American Ceramic Society. 56, Nr. 2, 1973, S. 55–57, doi:10.1111/j.1151-2916.1973.tb12356.x.
  4. Floatglas. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. April 2012.
  5. Glas und Nachhaltigkeit. Aktionsforum Glasverpackung im Bundesverband Glasindustrie e.V., abgerufen am 6. Januar 2012.
  6. FMI Fachverband Mineralwolleindustrie e.V.: In zunehmendem Umfang wird bei der Herstellung von Glaswolle Altglas in Form von Fensterscheiben, Autofenstern oder Flaschenglas verwendet, wobei der Anteil von Recycling-Material mittlerweile 30 % bis 60 % der eingesetzten Rohstoffe ausmacht. In Einzelfällen erreicht dieser Anteil sogar 80 %. (abgerufen 9/2010)
  7. Axel von Saldern, Ulrich Hausmann, Reinhard Herbig, Walter Otto: Antikes Glas. C. H. Beck, München 2004, ISBN 3-4065-1994-6.
  8. Walter Spiegl: Maschinell gepresste und druckgeblasene Gläser
  9. Frank Andrews: Moncrieff’s Monish Bottle-making Machines. 1947 (engl.)
  10. The American Society of Mechanical Engineers: Owens AR Bottle Machine (1912). 1983 (englisch)
  11. Emhart Glass - An Industry Leader for more than 90 Years. Emhart Glass, 2000–2008, abgerufen am 6. Juni 2009 (Zusammenfassung der Geschichte der Firma Emhart Glass).
  12. Geschichte des Glases. Teil 2. In: www.glas.ch. Rita Fleischmann-Reichmuth, abgerufen am 6. Januar 2009.
  13. Die Glasbranche. Bundesverband Glasindustrie e.V., abgerufen am 6. Januar 2012.
  14. zur frühen Glasherstellung und ältesten Funden s. H. Wilde, Technologische Innovationen, S. 21-23, siehe Literatur
  15. H. Wilde, Technologische Innovationen, S. 33-39
  16. zur Gestaltung von Glasgefäßen des späten Neuen Reiches vgl. H. Wilde, Technologische Innovationen, S. 53ff
  17. Lykurgosbecher


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