Historische Entwicklung des Glases

Die Geschichte des Glases hat vor langer Zeit an verschiedenen Orten auf der Erde parallel begonnen. Die ersten Glasarten auf der Welt lieferte die Natur selbst. So entstand beim ersten Vulkanausbruch nach Abkühlung der Lava ein Gesteinsglas, das so genannte Obsidian. Aber auch durch Meteoriteneinschläge und gewaltige Gewitter bildeten sich die ersten Glasarten. Bei den Meteoriteneinschlägen wurde das Gesteinsmaterial aufgeschmolzen und zu glasigen Geschossen umgewandelt. Gewitter dagegen entluden sich über sandige Gebiete, und als die Blitze in die Erdoberfläche einschlugen, ließen sie im Sande so genannte Fulgurite (Quarzglas) zurück.

Diese ersten Arten von natürlichem Glas nutzten sogar unsere Vorfahren in der Jungsteinzeit. Sie fertigten unter anderem daraus Pfeil- und Speerspitzen, Schmucksteine und Amulette.

Es gibt verschiedene Angaben darüber, wann nun das erste Glas durch Menschenhand hergestellt wurde. Es ist aber sicher, dass das Glas eher entdeckt als erfunden wurde. Zum Beispiel als „ungewollter“ glasiger Überzug beim Brennen von Keramik-Gegenständen.

Die ältesten Funde von glasigem Material wurden auf die Zeit um 5000 v. Chr. datiert und stammen aus Ägypten. Verwendet als eigenständiger Werkstoff wurde Glas erstmals um 1600 v. Chr. im ägyptisch-syrischen Raum und diente der Herstellung von Hohlgefäßen. Für die Hohlgefäße wurde ein Kern aus tonhaltigem Sand geformt und mit Glas überschichtet. Dabei wurde entweder der Sandkern in die Glasschmelze eingetaucht oder kontinuierlich mit hochviskosen Glasfäden in unterschiedlichen Farben umwickelt. Nach der Abkühlung im Ofen konnte der Sandkern entfernt werden und geschaffen war das Hohlgefäß.

Um die Zeitenwende soll die Glasmacherpfeife an der syrisch-palästinensischen Küste erfunden worden sein. Durch dieses Werkzeug war es nun möglich, Gefäße mit einer viel dünneren Wand in einem Arbeitsgang herzustellen. Außerdem konnte man durch Benutzung von hölzernen Einblasformen individuelle Gefäße herstellen, wie beispielsweise Flachglas in Form von Butzenscheiben.

Wesentliche Impulse für die Glasherstellung lieferte die Expansion des Römischen Kaiserreiches. In Vorderasien und römischen Regionen Europas wurden erste Glashütten gegründet. Diese Hütten produzierten Gegenstände, die bald zum Inventar vieler Haushalte gehörten. In dieser Zeit dehnte sich der Handel schon bis Skandinavien und Zentralafrika aus.

Um 800 herum gab es ein so genanntes klerikales Glasmonopol, weil die Kirchen zu jener Zeit zum Hauptkunden der Glashütten avancierten. Selbst die Glashütten gingen in dieser Zeit in das Eigentum der Kirchen über. Sie ließen Messkelche, Kirchenleuchter, Ölschälchen und mehr und mehr farbiges Glas für Kirchenfenster herstellen.

Bis ins 10. Jh. muss profanes Glas in Europa nur in so geringen Mengen produziert worden sein, dass es aus dieser Zeit kaum Fundstücke gibt. Zur selben Zeit begann man – in Anlehnung an orientalische Glasherstellungs-Techniken –, die berühmte venezianische Glasindustrie aufzubauen. Diese besonderen Gläser aus Venedig zeichnen sich durch ihre hohe Qualität aus und sind demzufolge begehrt und teuer. Selbst die Glasmacher dieser Technik erhielten ein Abwanderungsverbot von ihren Glashütten, wobei bei Verstoß mit der Todesstrafe zu rechnen war. 1291 wurden die Glashütten wegen diesem Grund und aus Gründen der Feuergefahr von Venedig auf die Insel Murano verlegt, die sogar noch heute Glasprodukte herstellt. Im 16. und 17. Jh. ging die Blütezeit des venezianischen Glases zu Ende, als immer mehr Hütten entstanden, die Gläser „à la façon de Venise“ herstellen konnten, vor allem die berühmten Flügelkelche. Ähnlich zu der venezianischen Entwicklung steigerte sich ab dem 12. Jh. die Glasproduktion nördlich der Alpen.

Als der Bedarf an Glasscheiben durch den Aufschwung des Kirchenbaus immens anstieg und die Holzvorräte in der Umgebung der Klöster und Städte nicht mehr ausreichten, verlagerte man die Glashütten immer mehr in die Wälder hinein. Es begann die Zeit des Waldglases. So kam es, dass es schon im 14. Jh. erste Klagen über die Waldverwüstung gab. Diese Waldglaszeit zeichnet sich einerseits durch ihre einfach geformten Trinkgefäße aus und andererseits durch ihre Spaßgefäße wie dem Kuttrolf. Besonders augenfällig ist ihre grüne Farbe, die aus dem hohen Gehalt an Eisenoxid im Sand und aus der oft unausgelegten Pottasche resultiert.

Mitte des 16. Jh. wandelten sich die Waldglashütten zunehmend zu Dorfglashütten. Denn es wurde jetzt den Glasmachern erlaubt, auch Wohn- und Gerätehäuser zu bauen sowie Acker und Wiesen anzulegen. So drang das Glas immer mehr in die Gebiete mit aufstrebender Wissenschaft und Technik ein. Galileo Galilei entwickelte 1529 ein Thermoskop, das als Vorläufer des 1550 in Venedig vorgestellten Thermometers gilt. Ebenfalls zu dieser Zeit wurde die Lampenglasbläserei als Glasnachbearbeitungsmethode zur Herstellung komplizierter Apparaturen durch Charnock eingeführt.

Im Jahre 1607 wurde in Jamestown, Virginia, die erste Glashütte Amerikas und 1635 die erste russische in Duchanino gegründet. Im Jahre 1683 wird Böhmisches Kristallglas in Form von Kreideglas erfunden, 1686 führt man Ätzungen mit Fluss-Säure durch und 1688 gelingt das Gieß-Walzen von Spiegelglas.

1728 beobachtet Reaumur die Entglasung, 1742 schlägt der schwedische Astronom Anders Celsius eine Temperaturmessung von 100 Graden zwischen dem Kochpunkt des Wassers und dem Schmelzpunkt des Eises vor. M.W. Lomonossov macht 1748 Versuchsschmelzen in Russland und ab 1764 wird Natriumsulfat zur Glasherstellung genutzt.

Im 18. Jh. war das Königreich Großbritannien führend in der Produktion optischen Glases. Seit 1806 war das europäische Festland durch die napoleonische Kontinentalsperre von der Lieferung solcher Gläser abgeschnitten. Der Schweizer Optiker Pierre Louis Guinand (1748 – 1824) baute im Kloster Benediktbeuren eine optische Glasschmelze auf und lieferte Linsen, die eine bis dahin nicht gekannte Homogenität besaßen. Sein Nachfolger wurde 1813 Joseph von Fraunhofer, der das auf Guinand zurückgehende Rührverfahren weiter optimierte und Gläser erhielt, die es möglich machten, erstmals Brechkraft und Streuvermögen exakt zu bestimmen. Fraunhofer starb im Alter von 39 Jahren – er hatte seine Schmelzversuche mit sieben Elementen durchgeführt.

1839 gab es die erste Schmelze von Quarz zu Kieselglas und 1867 wird auf der Pariser Weltausstellung ein Glasschmelzofen von Friedrich Siemens mit einer goldenen Medaille ausgezeichnet. Der Ofen besteht aus einem Gasgenerator, einem Regenerator und dem eigentlichen Schmelzofen. Bei diesem Ofensystem wurde erstmals nicht nur die Verbrennungsluft, sondern auch das Verbrennungsgas durch die Abwärme vorgeheizt. Die Weiterentwicklung dieses Systems wurde zum kontinuierlich arbeitenden Wannenofen.

Otto Schott (1851 – 1935), Chemiker und Glastechniker, wollte der „Chemie der feurigen Flüsse“ auf die Spur kommen und ging der Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften des Glases von seiner Zusammensetzung mit wissenschaftlichen Methoden nach. Er sollte zum Begründer der modernen Glasforschung werden. Otto Schott konnte für Ernst Abbé und Carl Zeiss die gewünschten optischen Gläser in bisher nicht gekannter Qualität herstellen. Darüber hinaus gelang ihm „im gleichen Atemzug“ die Erfindung eines völlig neuartigen Thermometerglases ohne Nullpunktdepression und eines wärmefesten Glases, das nicht zuletzt durch die Erfindung des Gasglühlichtes durch Carl Freiherr Auer von Welsbach 1892 ein großer wirtschaftlicher Erfolg wurde.

Die Geschichte des Glases in unserem Jahrhundert ist geprägt durch die Automatisierung der Glasproduktion. Durch englische Erfindungen zur Pressglasherstellung wurde die Mechanisierung dieses Handwerkes eingeleitet. So entstanden die ersten Schalen und Teller durch eine konkave Metallform und einem in diese Form hinabsenkbaren konvexen Stempel. Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens ist das so genannte Press-Blas-Verfahren, wobei der ursprüngliche Prozess als Vorformstadium fungierte; das Fertigformen geschah nach Rückerwärmung des mittlerweile abgekühlten Glases durch Blasen.

1903 wurde die erste vollautomatisch arbeitende Hohlglasmaschine von dem US-Amerikaner Owens in Betrieb genommen. Sie arbeitete nach dem Saug-Blas-Verfahren, d.h. der Glasposten wurde mit Hilfe von Saugluft in die Metallform gesogen und mit einem automatischen Messer abgeschnitten. Ein in die Form ragender Pegel erzeugte einen Hohlraum im Glas. Öffnung der Vorform, Rückerwärmung und gleichzeitige Vergrößerung des Hohlraumes durch Blasen, Einschwenken des Külbels in die Vorform, Fertigblasen waren die weiteren Fertigungsschritte.

Ein Nachteil des Verfahrens war allerdings, dass das nach dem Saugen mit einem Messer abgeschnittene, zähflüssige Restglas in die Schmelze zurückfiel und die Viskosität des Glases beeinflusste. Die erste Owens-Maschine hatte eine Kapazität von 9 Flaschen in der Minute. Sie ist zu den bedeutendsten Maschinenentwicklungen der Ingenieurgeschichte zu rechnen und gilt als einer der ersten Vollautomaten überhaupt. Im Jahr 1907 wurde das Patent vom Europäischen Verband der Flaschenfabriken für 12 Millionen Mark gekauft.

1925 kam die nächste Generation der Hohlglasmaschinen auf den Markt: eine von Ingle und Smith gebaute, nach dem Blas-Blas-Verfahren arbeitende IS-Maschine. Bei diesem Verfahren fällt der von einem Tropfenspeiser gebildete Tropfen in die Vorform, wird von unten gegen den aufgesetzten Vorformboden geblasen und anschließend als Külbel in die Fertigform geschwenkt, rückerwärmt und fertig geblasen. Auf diese und mittlerweile leicht modifizierte Art werden heute europaweit täglich ca. 7 Millionen Hohlgläser gefertigt.

Bis ins 19. Jahrhundert hinein wurde Fensterglas entweder als Butzenscheibe oder als Streckglas erzeugt; beides Verfahren, die den Einsatz der Glasmacherpfeife zur Grundlage haben. Der zur Weltausstellung 1851 in London konstruierte so genannte Kristallpalast war mit 270 000 solcher Streckglasscheiben verglast worden.

1923 setzten Pilkington und Ford ein gegenüber dem Tisch-Prozess kontinuierliches Guss-Walz-Verfahren zur Herstellung von Windschutzscheiben für Ford-Automobile ein.

Völlig neue Wege beschritt der Belgier Fourcault. 1904 glückte es ihm zum ersten Mal, eine Glastafel unmittelbar aus der Schmelze zu ziehen. An die Stelle der mundgeblasenen Walze trat jetzt ein endloses Glasband, das durch eine in die Glasschmelze getauchte Ziehdüse aus feuer-festem Material hindurch senkrecht nach oben gezogen wurde. Diese Methode ist nach 10-jähriger Weiterentwicklung 1914 zum ersten Mal in der Industrie eingesetzt worden.

Der US-Amerikaner Colburn entwickelte eine Methode, die seit 1917 unter dem Namen Libbey-Owens-Verfahren bekannt ist. Colburn verwendete im Gegensatz zu Fourcault keine Ziehdüse. Das Glas wird mit einer Fangvorrichtung anfangs direkt aus der Wanne gezogen. Nach einem Weg von ca. 70 cm läuft das noch weiche Glasband über eine polierte Stahlwalze, wird in die Horizontale umgelenkt und durchläuft anschließend den Kühlkanal. Auf diese Weise werden Ziehstreifen und -wellen, wie sie durch die Ziehdüse des Fourcault-Verfahrens ausgelöst werden, vermieden; außerdem kann mit der Ziehgeschwindigkeit gefahren werden. Diese und weitere Verfahren wurden durch eine revolutionäre Herstellungsmethode weitgehend ersetzt: dem Floatverfahren.

Die Idee, Glas auf Metallschmelzen herzustellen, ist nicht neu. Schon Mitte des vorigen Jahrhunderts schlug Henry Bessemer (1813 – 1898) das heute verwendete Zinn vor. William E. Heal beschreibt in seinem Patent von 1902 die kontinuierliche Glaszufuhr auf eine Zinnschmelze, das Ziehen des Glases und anschließendes Kühlen. Das in den Jahren 1952 bis 1959 mit einem erheblichen Kostenaufwand in England von Pilkington entwickelte neuartige Floatverfahren sollte nur als Ersatz für die sehr aufwendige Spiegelglasherstellung eingesetzt werden. Es zeigte sich jedoch bald, dass die hervorragende Qualität des hergestellten Glases alle anderen Herstellungsarten überflüssig machte. Moderne Floatglasanlagen produzieren ca. 3.000 Quadratmeter Glas pro Stunde nach diesem Verfahren.

 

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Glasherstellung_Blas-Blas-Verfahren
Verfahren zur Hohlglasproduktion_Blas-Blas-Verfahren
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Glasherstellung-Schmelze
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IS-Maschine mit Doppeltropfen bei der Flaschenproduktion (Fertigform-Seite)
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Kalk-Natron Glas
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Kühlofen
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Glasarten_Uebersicht_SiO2 als Glas: Quarzglas
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Stillstehende Rundläufer-Maschine im VEB Glaswerk Schleusingen
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