Geschichte des Glases Teil 2

Die Geschichte des Glases in unserem Jahrhundert ist eine Dokumentation der Automatisierung der Glasproduktion. Die Mechanisierung eines Handwerks wurde eingeleitet durch englische Erfindungen zur Pressglasherstellung. Erstmals war es möglich, Schalen und Teller zu fertigen, die einfach zwischen einer konkaven Metallform und einem in diese hinabgesenkten konvexen Stempel entstanden.

Durch das Verfahren wurde der Glasschnitt imitiert, d.h. Oberflächenstrukturen, die bis dahin durch separates Schleifen erzeugt wurden, konnten in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Die Weiterentwicklung des Pressverfahrens leitete zum Press-Blas-Verfahren über, wobei der ursprüngliche Prozess als Vorformstadium fungierte; das Fertigformen geschah nach Rückerwärmung des mittlerweile abgekühlten Glases durch Blasen.

Die erste vollautomatisch arbeitende Hohlglasmaschine wurde von dem Amerikaner Owens 1903 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 fertiggeblasen. 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 sogenannte Kristallpalast war mit 270'000 solcher Streckglasscheiben verglast worden. Zur Herstellung von Spiegeln benutzte man ein durch Giessen und Walzen entstandenes Glas, dessen Oberfläche jedoch geschliffen und poliert werden mussten. Noch 1895 schrieb Max Vopelius, Sohn einer bekannten saarländischen Glasmacherfamilie, in seiner Dissertation: "Wohl sind hier und da Versuche mit Rotations- und Blasmaschinen gemacht worden, doch immer ohne Erfolg; das Gelingen der Hauptprozesse hängt eben lediglich von der manuellen Geschicklichkeit des Arbeiters, verbunden mit einer gewissermassen liebevollen Behandlung seines Arbeitsobjektes ab; eine Schematisierung des Prozesses ist unmöglich, eine individuelle Arbeit ist geboten".

Diese Aussage hatte nur noch für eine kurze Zeit Gültigkeit, denn spätestens 1923 setzten Pilkington und Ford ein gegenüber dem Tisch-Prozess kontinuierliches Guss-Walz-Verfahren zur Herstellung von Windschutzscheiben für Ford-Automobile ein.

Werden diese Walzen mit einem eingravierten Muster versehen, lässt sich auf diese Weise sogenanntes Ornamentglas (z.B. Blumenglas) herstellen, wird zusätzlich ein Drahtgeflecht zwischen Walzenpaar gebracht, entsteht Drahtglas oder Draht-Ornamentglas.

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 feuerfestem Material hindurch senkrecht nach oben gezogen wurde. Damit sich das glühende Band durch seine Oberflächenspannung nicht zusammenzog, musste es unmittelbar nach der Ziehdüse mittels wasserdurchflossener Rohre soweit abgekühlt werden, dass es von im Ziehschacht angebrachten Rollenpaaren nach oben transportiert werden konnte. Am oberen Ende des sieben Meter hohen Kühlschachtes trat das Glas abgekühlt und entspannt aus und konnte zugeschnitten werden. Die Glasdicke wurde durch die Ziehgeschwindigkeit geregelt. Diese Methode ist nach 10-jähriger Weiterentwicklung 1914 zum ersten Mal in der Industrie eingesetzt worden. Durch Installationen eines weiteren Schmelzgefässes, kann in einem Arbeitsgang ein Überfangglas hergestellt werden, das z.B. eine weisse Opalschicht auf farblosem Grundglas möglich macht.

Der 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 Verfahren 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.

Beim Floatverfahren wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich bei zwei untereinander nicht mischbaren Flüssigkeiten die spezifisch leichtere in Form eines Films oder einer Linse auf der schwereren ausbreitet. Das bedeutet, dass die Glasschmelze nachdem sie ihre Verarbeitungstemperatur erreicht hat, auf ein Bad von geschmolzenem Zinn läuft. Unter Einfluss der Schwerkraft und der Oberflächenenergien bildet sich eine völlig ebene Grenzfläche aus und auch die Oberseite des Glasblattes hat eine optimale Glattheit. Das Glasband kühlt auf dem Zinnbad auf ca. 600°C ab, wird kontinuierlich vom Zinnbad abgezogen, dem Kühlofen zugeführt, automatisch kontrolliert und geschnitten.

Die Glasdicke ist steuerbar zwischen 1 und 12 mm durch die Winkelverstellung der Top Roller genannten Zahnräder und zwischen 12 und 20 mm durch die Installation von nicht benetzbaren Randleisten, sogenannten Fendern bestehend aus Graphit. Moderne Floatglasanlagen produzieren ca. 3000 Quadratmeter Glas pro Stunde nach diesem Verfahren.

Ebenso wie bei den vorgenannten Glasherstellungsverfahren wurde auch das Glasrohr bis in das 19. Jahrhundert hinein ausschliesslich diskontinuierlich, d.h. aus einer Charge oder einem Glasposten mundbläserisch hergestellt. Von E. Danner, Libbey Glass Company, USA, wurde ab 1912 das erste kontinuierliche Röhrenziehverfahren entwickelt und 1918 mit einem Patent abgeschlossen.

Die Glasschmelze fliesst als Band auf einen schräg nach unten geneigten, rotierenden keramischen Hohlzylinder, die "Dannerpfeife" auf. Durch das Pfeifeninnere wird Druckluft zugeführt und das sich bildende Glasrohr kontinuierlich in Richtung der Pfeifenachse unter Bildung der Ziehzwiebel abgezogen. Die Rohrdimensionen werden im wesentlichen vom Blasdruck und der Ziehgeschwindigkeit bestimmt. Bei konstanter Ziehgeschwindigkeit führt eine Erhöhung des Blasluftdrucks zu Röhren mit grösseren Durchmessern und geringeren Wandstärken, dagegen erzeugt eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit bei konstanter Blasluftzufuhr Röhren mit kleinerem Durchmesser aber grösseren Wandstärken. Nach Umlenkung der gezogenen Röhre in die Horizontale durchläuft das abgekühlte Rohr eine Rollenbahn bis zur Ziehmaschine, hinter der durch Abschlagen eine Trennung in ca. 1,5 m lange Stücke erfolgt. Die nach diesem Verfahren hergestellten Rohrdurchmesser liegen zwischen 2 und 60 mm.

1929 stellte L. Sanches-Vello in Frankreich ein Vertikalziehverfahren vor, bei dem das Rohr zunächst senkrecht nach unten in einem temperaturgeregelten Schacht abgezogen und dann in die Horizontale umgelenkt wird. Da hierbei ungleichmässige Wandstärken entstehen würden, wird der kegelige Düsendorn exzentrisch zur Ziehdüse eingestellt, so dass das Rohr anfangs verschiedene Wandstärken aufweist, die sich nach dem Umbiegen ausgleichen.

Die herstellbaren Rohrdurchmesser liegen zwischen 1,5 und 70 mm, ähnlich wie beim Danner-Verfahren, jedoch ermöglicht das Vello-Prinzip einen höheren Durchsatz. Ausserdem ist es besser geeignet für die Röhrenherstellung aus Gläsern mit leicht flüchtigen Bestandteilen wie Borate und Bleioxide, da die Temperaturen an der Ziehdüse niedriger liegen als in der Danner-Muffel.

Mit dem Abwärtsziehverfahren, einem modifizierten Vello-Verfahren, ist es möglich, Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 350 mm und Wanddicken von 2 bis 10 mm herzustellen. Die Umlenkung des Rohres entfällt aus naheliegenden Gründen; die Ziehgeschwindigkeit für ein Borosilikatglas mit 350 mm Durchmesser beträgt 0,3 m/min.

Damit sei der Reigen von Verfahren, die eine Automatisierung der Glasproduktion in unserem Jahrhundert bezüglich Hohlglas, Flachglas und Rohr möglich gemacht haben, geschlossen.