Glas: woraus es besteht, wie es entstand, was du selbst kannst

Woraus Glas besteht

Glas ist nach dem Bildungsserver Chemie von Prof. Blume ein anorganisches Schmelzprodukt, das abgekühlt und erstarrt ist, ohne merklich zu kristallisieren. Die Bausteine liegen also ungeordnet wie in einer Flüssigkeit, sind aber festgefroren. Deshalb hat Glas keinen scharfen Schmelzpunkt, sondern wird beim Erhitzen allmählich weich – genau das macht es formbar.

Das Gerüst bildet Quarz, chemisch Siliciumdioxid. Normalglas stellt man nach derselben Quelle aus Quarz, Kalk und Soda her. Soda bringt Natriumoxid ins Glas, Kalk Calciumoxid; beide brechen das feste Quarzgitter ungeordnet auf. Statt Soda kann Pottasche dienen, dann entsteht ein Kaliglas. Als Kalkquelle nennt die Quelle Kreide oder Marmor. Wie Pottasche aus Holzasche gewonnen wird, beschreibt der Artikel Pottasche und Soda, wie Kalkstein gebrannt wird, der Artikel Kalk brennen und löschen.

Die Farbe kommt aus Spuren von Metalloxiden. Eisenoxid färbt grün bis gelbbraun, Kobalt blau. Braunstein färbt Glas selbst violett und wurde deshalb als „Glasmacherseife“ genutzt: Violett und Grün heben sich optisch auf, das Glas wirkt farblos.

Warum Glas so viel Hitze braucht

Quarz schmilzt nach Prof. Blumes Bildungsserver scharf bei 1.705 °C. Für die industrielle Glasherstellung nennt die Quelle Temperaturen um 1.600 bis 1.800 °C, weil die Ausgangsstoffe sehr schwer schmelzbar sind. Schon ab 600 bis 800 °C beginnen sie zu sintern: Kalk und Soda reagieren mit dem Quarz zu Silicaten, dabei wird viel Kohlendioxid frei, und die Schmelztemperatur sinkt.

Die Waldglashütten kamen mit weniger aus. Nach dem Historischen Museum Hellental senkte Holzasche als Flussmittel die Schmelztemperatur von Quarzsand auf etwa 1.200 bis 1.300 °C. Das ist immer noch weit mehr, als ein offenes Feuer liefert. Selbst ein Feldbrand für Keramik erreicht, wie der Artikel Ton formen und brennen beschreibt, höchstens etwa 1.000 °C.

Scherben machen es leichter. Nach dem Umweltbundesamt schmilzt recyceltes Glas bei niedrigeren Temperaturen als die Rohstoffe, und jedes Prozent Altglas in der Schmelze senkt den Energiebedarf um etwa 0,2 bis 0,3 Prozent. Behälterglashersteller setzten 2015 im Schnitt 60 Prozent Scherben ein, bei Grünglas bis zu 90 Prozent. Auch darum ist vorhandenes Glas der wertvollste Rohstoff.

Wie die Waldglashütten arbeiteten

Waldglas war nach dem Historischen Museum Hellental ein Holzasche-Kalk-Glas, hergestellt nördlich der Alpen in waldreichen Mittelgebirgen. Eine Hütte brauchte Buchenholz zum Befeuern der Öfen, Holzasche, später Pottasche als Flussmittel, möglichst feinen und eisenarmen Quarzsand und Wasser für Kühlung, Menschen und Vieh. Im Solling sind 92 mittelalterliche und frühneuzeitliche Waldglashütten nachgewiesen.

Typisches Waldglas ist grünlich. Die Ursache waren nach dem Museum geringe Eisenoxidanteile im Sand. Die Öfen brannten während der Saison von etwa Ostern bis Martinstag ohne Pause, Tag und Nacht. War das Holz im Umkreis verbraucht, zogen die Glasmacher mit Familien und Vieh weiter – daher der Name „Wanderglashütten“. Die Blütezeit lag im 16. und 17. Jahrhundert.

Der Holzhunger war gewaltig. Wie viel Buchenholz für ein Kilogramm Glas nötig war, steht im Artikel über Pottasche. Die Glasmacher galten als hochspezialisierte Fachleute. Eine Hütte war ein Betrieb mit erfahrenen Leuten und dauerndem Nachschub, kein Nebenbei-Handwerk.

Was ohne Industrie realistisch ist

Neues, klares Glas aus Sand herzustellen, setzt einen Ofen voraus, der über lange Zeit weit über 1.000 °C hält, dazu große Mengen Holz, Asche und reinen Sand sowie Erfahrung beim Schmelzen, Blasen und langsamen Abkühlen. Für einen Haushalt oder eine kleine Gemeinschaft ist das auf absehbare Zeit nicht machbar. Ehrlicher ist: Das Glas, das heute schon da ist, ist der eigentliche Vorrat – und es hält bei sorgfältigem Umgang sehr lange.

Sammle deshalb Flaschen, Schraubgläser und Scheiben sortiert und geschützt. Das Umweltbundesamt beschreibt, warum Glasarten sich nicht mischen lassen: Fensterglas, Autoglas, Kristallglas und feuerfeste Gläser wie Laborglas stören die Schmelze von Behälterglas und können Schwermetalle einschleppen, etwa über Bleikristall. Gefärbtes Glas taugt nicht für farbloses. Wer später doch einmal einschmelzen will, braucht also sortenreine Scherben.

Flaschen und Gläser weiterverwenden und schneiden

Glas ist nach Prof. Blumes Bildungsserver ein inerter, also reaktionsträger Werkstoff. Saubere Flaschen und Gläser eignen sich deshalb als Vorrats-, Trink- und Wassergefäße. Starke Laugen greifen Glas allerdings an und trüben es. Seine Schwäche sind Kratzer und schnelle Temperaturwechsel: Die Festigkeit hängt nach derselben Quelle an der Oberfläche, und Glas ist gegen extreme Temperaturunterschiede empfindlich.

Genau diese Schwächen nutzt man beim Schneiden. Ein Ritz schwächt die Oberfläche gezielt, so funktioniert auch der Glasschneider. Aus einer Flasche wird so ein Becher, eine Schale oder ein Trichter:

• Handschuhe und Schutzbrille anziehen, die Flasche reinigen und Etikettreste entfernen.
• Mit einem Glasschneider einmal ringsum eine durchgehende, gleichmäßige Ritzlinie ziehen. Nicht zweimal über dieselbe Stelle fahren.
• Die Linie abwechselnd mit heißem und kaltem Wasser übergießen, bis die Flasche entlang des Ritzes springt. Über einem Becken arbeiten, damit Stücke nicht zu Boden fallen.
• Die scharfe Kante nass auf Schleifpapier oder einem Schleifstein brechen und glätten. Kein trockener Sand als Schleifmittel – das setzt Quarzstaub frei.
• Schleifschlamm mit viel Wasser abspülen, nicht trocknen und fegen.

Scheiben reparieren und abdichten

Eine gesprungene Fensterscheibe lässt sich nicht zusammenfügen, aber ersetzen – oft durch ein kleineres Stück aus einer größeren Scheibe. Traditionell wird sie in Holzfenstern mit Kitt gehalten. Nach einem Merkblatt des Industrieverbands Dichtstoffe (Verband), erarbeitet mit dem Bayerischen Landesamt für Denkmalpflege, besteht klassischer Kitt aus Leinöl und Kreide. Denkmalämter schätzen ihn, weil er reparaturfreundlich ist und sich wieder entfernen lässt.

Der Kitt wird laut Merkblatt vollsatt und ohne Blasen mit einem glatten Kittmesser eingebracht, als gleichmäßige Fase, von der Wasser ablaufen kann. Die Scheibe wird zusätzlich mit Stiften oder Klammern gesichert. Nach der Hautbildung wird der Kitt überstrichen, spätestens nach 8 Wochen; der Anstrich schützt das Leinöl vor dem Luftsauerstoff. In den ersten Jahren bleibt die Kittfase druck- und stoßempfindlich.

Kleine Sprünge in einer Scheibe kannst du von innen mit einem Streifen abkleben, damit sie nicht weiterlaufen und nichts herausfällt. Das ist eine Behelfslösung, keine Reparatur. Andere Kleb- und Dichtmittel aus Naturstoffen beschreibt der Artikel Leim, Holzteer und Pech.

Gefahren: Schnitte, Quarzstaub, Hitze

Die häufigste Verletzung beim Umgang mit Glas ist der Schnitt. Prof. Blumes Bildungsserver nennt Glas in der Landschaft zudem als Verletzungsgefahr und als häufige Ursache von Waldbränden. Scherben gehören deshalb eingesammelt, nicht vergraben oder liegen gelassen.

Die zweite Gefahr ist unsichtbar. Staub mit kristallinem Siliciumdioxid, etwa Quarz, nennt die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) silikogen: Langjähriges Einatmen kann eine chronische, nicht heilbare Lungenerkrankung auslösen, die Silikose. Sie kann auch nach Ende der Arbeit noch fortschreiten. Die Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU) nennt zusätzlich Lungenkrebs in Verbindung mit einer Silikose. Glas selbst ist nicht kristallin – die Quarzgefahr steckt im Rohstoff Sand und in Sand als Schleifmittel.

Die BG BAU rät, Staub nicht trocken zu kehren oder abzublasen, nass zu arbeiten und beim Schleifen und Polieren nur quarzfreie Mittel zu verwenden. Beim Schmelzen kommt Hitze dazu: Glas, das wieder hart aussieht, kann noch sehr heiß sein, und zu schnell abgekühltes Glas springt.