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Glas,
[* 3] ein aus Kieselsäure, zuweilen unter Zuhilfenahme von Borsäure, Phosphorsäure und Fluor mit fixen Alkalien und alkalischen Erden, zuweilen auch Thonerde und unter Anwendung geringer Mengen färbender oder entfärbender Metalloxyde in der Weißglut erschmolzenes und bei niederer Temperatur zu einer amorphen, meist durchsichtigen Masse erstarrendes Gemenge von Silikaten. Der Bruch des Glases ist muschelig; mit dem Aufhören seiner amorphen Beschaffenheit verliert es seinen Charakter.
Unter gewissen Umständen, z. B. bei langandauerndem Erhitzen der
Glasmasse nahe ihrem
Schmelzpunkt, scheiden sich während
des Erkaltens aus der dünnflüssigen
Masse zähe, kristallinische
Silikate aus, d. h. das
Glas ent
glast.
Hierauf beruht z. B. die Erzeugung des Réaumurschen
Porzellans. Die chemische
Zusammensetzung ist gleichfalls von Einfluß
auf die
Neigung zum Ent
glasen;
Kali- und
Bleigläser entglasen weit schwerer als
Natron- oder Kalkgläser; kieselsaures
Natron
von der
Zusammensetzung 2Na2O, 9SiO2 ^[2Na2O, 9SiO2] entglast fast ohne Umstände, desgleichen hat
Weber gezeigt,
daß man durch Zusatz von
Thonerde, sei es als
Kaolin oder als
Feldspat, das Entglasen zum Teil verhindern,
bez. es erschweren kann, und daß die
Thonerde die Bearbeitung des
Glases begünstigt. Wie
Weber weiter hervorhebt und auch
vor ihm schon
Seger nachwies, befördert die
Thonerde entgegengesetzt frühern
Annahmen unter Umständen die
Leichtflüssigkeit des Glasflusses.
Die Zusammensetzung des Glases ist auch auf sein spezifisches Gewicht von Einfluß; das Alkalikalkglas mit etwa 2,4 ist am leichtesten, es folgt das Thonerdekalkglas und zuletzt das Thalliumglas mit einem spezifischen Gewicht von 5,62. Ebenso brechen die schweren Blei- und Wismutgläser das Licht [* 4] am stärksten. Auf den luftleeren Raum als Einheit bezogen, hat der Diamant [* 5] einen Brechungsexponenten von 2,506; das Flintglas von Fraunhofer (spez. Gew. 3,77) hat einen Brechungsexponenten von 1,639, das Thalliumglas von Lamy (spez. Gew. 5,62) einen solchen von 1,71-1,965.
Unter dem Einfluß der Luft bedeckt sich besonders das in Steinkohlenstrecköfen gearbeitete Tafelglas sehr oft mit einer irisierenden Haut. [* 6] Ein Teil dieser Schicht wird von Wasser gelöst, ein andrer Teil wird von Salzsäure nicht angegriffen, dagegen leicht von Natronlauge. Jolles und Wallenstein fanden in den Lösungen verhältnismäßig viel Natron, Schwefelsäure [* 7] und Kohlensäure. Es wirkt die in den Brenngasen enthaltene schweflige Säure zersetzend auf die Glasoberfläche, indem sich neben Natriumsulfat Wasserglas bildet. Letzteres zersetzt sich unter dem Einfluß der Atmosphärilien in kohlensaures Natron und Kieselsäure, die sich amorph ausscheidet.
Auch das anhaltende Kochen mit Wasser greift das Glas je nach seiner Zusammensetzung mehr oder weniger schnell an. Mit zunehmendem Kalkgehalt nimmt die Löslichkeit der Gläser ab; die Natrongläser sind gegen den Einfluß des Wassers widerstandsfähiger als die Kaligläser. Dabei stellten Mylius und Forster ziffernmäßig fest, daß dieser Unterschied um so mehr verschwindet, je kalkreicher die Gläser hergestellt werden, wie denn schon Schwarz beobachtet hatte, daß es für die Angreifbarkeit der Gläser von der Zusammensetzung R2O, RO, 6SiO2 ^[img] ohne Belang sei, ob sie Kali oder Natron enthalten.
Die Angreifbarkeit der Gläser durch wasserhaltigen Äther ist, wie Rieth u. endgültig auch Weber gezeigt haben, eine der Hauptfehlerquellen für die Herstellung der Libellen. Ein Glas von 69,0 SiO2, 0,9 Al2O3 12,2 CaO, 18,5 K2O ^[69,0 SiO2, 0,9 Al2O3 12,2 CaO, 18,5 K2O] entspricht, wenn es mit gutem Äther, der über gebranntem Marmor gestanden hat und bei gelinder Temperatur destilliert ist, gefüllt wird, vollständig allen Anforderungen.
Bemerkenswert ist die von Weber beobachtete Eigentümlichkeit des Glases, daß die gleichzeitige Anwesenheit von Kali und Natron die Ursache der Depressionserscheinungen an den Thermometern ist. Der Gehalt an Kieselsäure kann in weiten Grenzen [* 8] schwanken und der Kalkgehalt bei wechselnden Verhältnissen zum Alkali zwischen 10 und 15 Proz. variieren. Thonerde bis 4,39 Proz. ist nicht von Einfluß. Selbst ein hoher Natrongehalt gibt gute Resultate. Die durch das gleichzeitige Vorhandensein von Kali und Natron hervorgerufenen Depressionserscheinungen können durch einen größern Kalk- oder Kieselsäuregehalt nicht korrigiert werden. Der Gehalt an Kali kann in den Natrongläsern jedoch 1 Proz. übersteigen, ohne Einfluß auf die Depression [* 9] auszuüben, was für die Praxis von Bedeutung ist.
Zu den Eigenschaften des Glases gehören endlich seine Festigkeit, [* 10] Härte und Elastizität. Durch ein eignes, von de la Bastie zuerst angewendetes Kühlverfahren, nämlich das Glas schnell und gleichmäßig zu kühlen und in Bädern zu härten, erlangt es diese Eigenschaften in besonders hohem Maße. Dieses sogen. Hartglas ist von ganz bedeutender Elastizität. Eine Hartglasplatte von 16 cm Länge, 12 cm Breite [* 11] und 5 mm Dicke ertrug nach Luynes den Fall eines Gewichts von 200 g aus 1-4 m Höhe; es entspricht das ungefähr dem vierfachen des Gewichtes, durch welches nicht gehärtete Platten zertrümmert werden.
Besonders vervollkommt ist dies Verfahren von Schott und Siemens, welche das Glas zwischen erwärmten Thonplatten, bez. durch Guß in Metall- oder Sandformen härten und auf diese Weise glatte und gemusterte Glastafeln zu Bedachungen, für Gewächshäuser, Laternen, Geschäftsräume, endlich Fußboden- und Wandbekleidungsplatten, Mühlsteine [* 12] und Eisenbahnschwellen herstellen. Die Zusammensetzung des Glases entspricht etwa folgender allgemeiner Formel: 1RO, 1RO, 6SiO2. ^[img]
Wie schon oben ausgeführt wurde, ist die Zusammensetzung des Glases für seine mannigfachen Eigenschaften am bestimmendsten. Hinsichtlich seiner Undurchsichtigkeit zur Herstellung des sogen. Milchglases scheint gleichfalls nach dem jetzigen Stande der Wissenschaft und Technik die Anwesenheit gewisser Verbindungen im G. angenommen werden zu müssen. Benrath hatte die Trübung der Milchgläser ausgeschiedener Thonerde zugeschrieben, Williams nahm das Kieselfluornatrium (einen in der Glühhitze wenig beständigen Körper) als trübenden Bestandteil des Milchglases an, eine Ansicht, die durch Ebells Untersuchungen gestützt zu werden schien. Letzterer schmolz 1 Teil Kryolith mit 2 Teilen Sand zusammen und ¶
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fand darin (entgegen Benraths Behauptung) 1,74 Proz. Fluor. Auch Hagemann und Jörgson fanden in Gläsern, die mit Flußspat [* 14] oder Kryolith geschmolzen waren, Fluor. Endlich hat Weinreb die Frage zur Entscheidung gebracht und durch Versuche zur Evidenz bewiesen, daß Fluornatrium allein sowie Thonerde allein keine Trübung im G. hervorrufen, daß man aber durch Gemenge beider tadellose Milchgläser erzeugen kann. Zsigmondy kommt zu derselben Ansicht; mit aller Wahrscheinlichkeit ist Fluoraluminium der trübende Bestandteil des Kryolithglases. An Stelle von Kryolith wird auch Fluornatrium, gemengt mit thonerdehaltigen Materialien, verarbeitet.
Trotz des hohen Preises, welchen der Kryolith hat, sind die französischen mittels Zusatz von Fluß- und Feldspat hergestellten sogen. Spatgläser infolge der umständlichern Fabrikation teurer als die Kryolithgläser. Während letzteres seine Eigenschaft (trübe zu sein) direkt beim Schmelzen erhält und ein aus solcher Glasmasse geformter Gegenstand sogleich die Beschaffenheit des Milchglases hat, muß das Spatglas wiederholt angewärmt werden, um völlig opak zu erscheinen. Auch hinsichtlich der Fabrikationsmethode stellen sich die eigentlichen Milchgläser, welche in Formen geblasen werden können (eine für Massenartikel allein mögliche Arbeitsweise), billiger als die französischen Spatgläser, welche aus freier Hand [* 15] geblasen und zum Zwecke des Formens und zur Erzeugung des Opakwerdens öfter angewärmt werden müssen.
Zur Darstellung weißen Glases, wie es für die Spiegelfabrikation und für Hohlgläser gebraucht wird, müssen alle Rohstoffe möglichst eisenfrei sein; in den weitaus meisten Fällen erreicht man die Farblosigkeit des Glases nur durch Zusatz von Entfärbungsmitteln, deren Wirkung, wie zuerst Liebig erkannte, darauf beruht, daß die dem Glasfluß eigentümliche Farbe durch die Komplementärfarbe des Entfärbungsmittels neutralisiert wird. Unter gewissen Bedingungen kann jedoch auch durch Einführung eines nicht färbenden Stoffes, wie z. B. des Salpeters, welcher, der Glasschmelze zugesetzt, als Oxydationsmittel wirkt (z. B. grünes Eisenoxydulsilikat in das weit weniger stark färbende Eisenoxydsilikat), eine Entfärbung des Glases auf chemischem Wege herbeigeführt werden. Interessant, aber nicht weiter begründet ist die von Henrivaux (»Le [* 16] verre et le cristal«) empfohlene Einführung des Zinkoxyds anstatt Braunsteins als Entfärbungsmittel.
Einen schätzenswerten Beitrag zur Erzeugung gefärbter Gläser bilden die mit Metallsulfiden von Zsigmondy hervorgerufenen Glasfärbungen: dunkelrotbrauner Rubin durch Molybdänglanz, sepia- bis sienafarbig durch Schwefelkupfer. Durch Zusatz von 0,5 Proz. Schwefelnickel zu einem gewöhnlichen Glassatz erhielt Haller eine amethystviolette Färbung.
Von größter Bedeutung für die Fabrikation ist die Anfertigung der Glashäfen. Hinsichtlich ihrer Formgebung und Größe waren in Deutschland [* 17] seither weit kleinere Dimensionen gebräuchlich als in Belgien, [* 18] Frankreich und besonders in England. In neuerer Zeit wendet man sich jedoch auch bei uns den größern Formen zu, die in den meisten Fällen den Vorzug verdienen, erstens was den Schmelzprozeß des Glases selbst anbelangt, und zweitens, weil die kleinern Öfen [* 19] verhältnismäßig mehr Brennstoff gebrauchen.
Für die Güte der Häfen ist in erster Linie das Schamotte- und Thonmaterial entscheidend. Die Schamotte muß durch hohes Brennen möglichst hart und gedichtet sein. Man benutzt zur Herstellung guter Schamotte möglichst feuerfeste, thonerdereiche Schieferthone, wie sie in Saarau in Schlesien, [* 20] Rakonitz in Böhmen [* 21] und Müglitz in Mähren vorkommen, zerstampft auch wohl alte Schamottegegenstände und Häfen, um sie wieder für die Masse zu verwenden. Auch die Korngröße der Schamotte ist von Wichtigkeit; je feiner das Korn, desto mehr kann man zwar dem rohen Thon davon zusetzen, aber die Masse wird weniger widerstandsfähig gegen Temperaturwechsel. Am besten nimmt man je zur Hälfte gröberes und feineres Korn. Als plastische, roh zur Hafenmasse zu verarbeitende Thone haben die fetten Thone (von Großalmerode, Hettenleidelheim, Klingenberg, Grünstadt), die ungemein fett, aber nur von mittlerer Feuerfestigkeit sind, einen guten Ruf, weil sie schon bei niederm Feuer ihre Schwindung beendet haben und völlig dicht werden.
Einen großen Fortschritt in der Feuerungstechnik der Glashütten bedeuten die Siemensschen Wannenöfen mit Generatorgasfeuerung. Die Brennmaterialersparnis ist eine beträchtliche, und die Zerkleinerung der zur Glasmasse zu verwendenden Materialien braucht nicht eine so sorgfältige zu sein wie bei der Beschickung der Glashäfen. Der Ofen hat sich daher schnell durch alle Länder verbreitet; die Brennstoffersparnis stellt sich gegenüber dem alten System für den Zentner Glas wie folgt:
|a) Glashäfen:||b) Wannenöfen:|
|8 Ztr. Holz||1 Ztr. Holz|
|6-8 Ztr. Braunkohle||2 Ztr. Braunkohle|
|3-4 Ztr. Steinkohle||0.5-0.75 Ztr. Steinkohle.|