Wat is Glas?

Inleiding
Glas is een oorspronkelijk materiaal, dat al vele honderden jaren lang een sterke aantrekkingskracht uitoefent op mensen, jong en oud. De minst opvallende en toch de meest gewaardeerde eigenschap van glas is dat het doorzichtig is. Deze heldere materie geeft aanleiding tot ingewikkelde discussies over de vraag: WAT IS GLAS ?

De antwoorden hierop zijn dan ook zeer verschillend: een samenstelling van chemische stoffen die een glasvorm is, of: een smeltproduct uit minerale stoffen dat zonder kristalvorming afkoelt tot een vaste stof, of: glas zijn alle stoffen die qua structuur vloeibaar lijken, echter met een dermate hoge viscositeit dat men bij een normale omgevingstemperatuur glas als een vaste stof beschouwt, of: glas is een vaste vloeistof!

Silicium, het basismateriaal van glas, heeft een zodanige opbouw van de moleculen dat bij afkoeling geen kristallisatie optreedt. Hierdoor wordt het materiaal glasachtig. De oorzaak van de doorzichtigheid van glas ligt in de molecuul- structuur van silicium.

Glas is doorzichtig, lichtdoorlatend, zonnewarmte doorlatend, weerbestendig, vlak, niettemin zo nodig ook te buigen, vormvast bij hoge en lage temperaturen, krasvast, in zeer verschillende afmetingen verkrijgbaar, te leveren in dikten van 0,4 tot 25 mm, min of meer milieuvriendelijk, onbeperkt verkrijgbaar, zeer buig- breek sterk, bewerkbaar voor allerlei doeleinden.
Kunt u zich een ander materiaal voorstellen, dat zoveel gunstige eigenschappen in zich verenigd als glas?

Glas geeft ons de mogelijkheid licht in onze gebouwen toe te laten en tegelijkertijd te beschermen tegen alle weersinvloeden. Moderne glassoorten kennen niet meer het nadeel dat het materiaal soms teveel zonnewarmte doorlaat. Er bestaan verschillende soorten warmtewerend glas, die zelfs een isolatiewaarde kunnen hebben die hoger is dan die van een spouwmuur.

Het zou een ramp voor ons allemaal zijn als er geen glas meer zou zijn! Gelukkig zijn de grondstoffen in vrijwel onuitputtelijke hoeveelheden op de aarde aanwezig en is de productie vandaag de dag zó geperfectioneerd, dat het in verhouding tot andere bouwmaterialen nog altijd bijzonder goedkoop is.
Glas is geen schaars goed; het is altijd volop te verkrijgen.
Glas in de Oudheid (5000 voor Christus tot 400 na Christus)
De naam van het materiaal 'glas' is afkomstig van het Latijnse woord 'glesum'. Overigens heeft niet de mens het glas uitgevonden; glas komt ook zo in de natuur voor. Zelfs in de vroegste tijd gebruikte de mens al glas om eenvoudige gereedschappen van te maken.
We moeten terug tot 5000 jaar voor Christus om te ontdekken wanneer de mens al bezig was met het maken van glas. Rond 2000 voor Christus zien we bij de Egyptenaren bijvoorbeeld al vazen, siervoorwerpen, geëmailleerde en keramische voorwerpen en speerpunten. Ook in Irak, Griekenland, China en Oost- Europa kwamen toen al zulke voorwerpen voor.


Glas in haar meest primitieve vorm is waarschijnlijk zo oud als de aarde zelf. Ook op de maan blijkt glas aanwezig te zijn. In één van de maansteenmonsters, meegebracht door de bemanning van de Apollo- 14, heeft men glas aangetroffen. In de lava van vulkaanuitbarstingen op aarde kan men een stof aantreffen, die de eigenschappen van glas heeft. Dit lavaglas, obsidiaan genaamd, is wel lichtdoorlatend, maar niet doorzichtig.
De oudste bekende glazen voorwerpen zijn in het Nabije Oosten gevonden en dateren van 5000 jaar voor Christus. Het zijn glasparels, die waarschijnlijk in de natuur zijn gevormd, of per toeval zijn ontstaan door verhitting van kwartskorreltjes in het zand. Holle glazen voorwerpen verkreeg men door een vloeibare glasachtige massa rond een vorm van kiezelhoudende klei te gieten. Na het verharden van het glas werd de vorm verwijderd. De zo verkregen vazen en kruikjes konden worden gepolijst en versierd met gekleurde glasdraden. Zo'n vijftien eeuwen werd dit procédé onveranderd toegepast.
Het resultaat bestond uit broze voorwerpen, dikwijls rijk van kleur, maar weinig doorschijnend. Bij veel oudheidkundige vondsten in El A Marna zijn ook de overblijfselen van een glasblazerij gevonden. Waarschijnlijk zijn hier arbeiders uit Mesopotamië door de Egyptenaren te werk gesteld. Voor die tijd was glas maken namelijk in Egypte niet bekend. Weliswaar zijn in de rotsgraven te Beni Hassan (daterend van circa 2000 voor Christus) afbeeldingen
gevonden van arbeiders met een lange blaaspijp in de mond, maar wetenschappers geloven inmiddels niet meer dat dit glasblazers waren.


Fabricage van 'vlakglas' door de Romeinen
Kort voor onze jaartelling was men zo ver gevorderd dat men vlakglas kon maken, kleine plaatjes glas die wel lichtdoorlatend waren maar nog nauwelijks doorzichtig.
In die tijd werd in Syrië een zeer belangrijke uitvinding gedaan, namelijk het blazen van glazen voorwerpen met behulp van een holle blaaspijp. Hierdoor konden de glasblazers voortaan grotere hoeveelheden 'holglas' maken. Het feit, dat Syrië toen deel uitmaakte van het Romeinse Keizerrijk, zorgde ervoor dat glasblazen ook in Europa bekend werd.
In landen met een kouder klimaat ontstond inmiddels ook de vraag naar vlakke glasplaten voor het afdichten van raamopeningen. Bij opgravingen in Pompëi (bedolven in het jaar 79) heeft men een bronzen raam gevonden met een glazen ruit van ongeveer 54 bij 72 centimeter! Dit was voor die tijd een uitzonderlijk grote ruit. Over het algemeen waren de beschikbare ruiten veel kleiner. Men maakte vlak glas door de gesmolten glasmassa uit te gieten op een stenen tafel.
Ontwikkeling van de kwaliteit
Glas en glasproducten zijn zo breed toepasbaar omdat met name de laatste jaren enkele belangrijke eigenschappen sterk verbeterd zijn. De licht- doorlatendheid is vele malen toegenomen en tegelijkertijd de sterkte. Dat maakt glas tot een veelzijdig product dat voor veel doeleinden gebruikt kan worden.
De grondstof kwarts (silicium)
Door de eeuwen heen is als grondstof voor het 'glasvormend onderdeel' gebruik gemaakt van kwarts (silicium). Als dit niet wordt gereinigd en zo wordt verwerkt levert het een glasproduct op, dat enigszins lichtdoorlatend is, een beetje doorschijnend, maar zeker niet doorzichtig. Honderden jaren lang was dit echter het maximaal haalbare. Pas in de zeventiende eeuw, als kwarts wordt vervangen door zand, ontstaat er een sterke verbetering van de licht- doorlatendheid van het glas.
In de huidige glasfabricage zijn we in staat een licht- doorlatendheid van 90% en meer te realiseren. De extreem hoge licht- doorlatendheid vindt bijvoorbeeld toepassing in zonnecollectoren.
Hoe vlakker, hoe doorzichtiger
De mate waarin glas doorzichtig is, is uiteraard afhankelijk van de kwaliteit van de grondstoffen, maar vooral ook van de vlakheid van het glasoppervlak. Hoe méér vervorming er in het glasoppervlak voorkomt, des te minder wordt het doorzichtig. (Bij figuurglas is dit effect bijvoorbeeld doelbewust aangebracht.) Eeuwenlang is de handmatige productiewijze onveranderd gebleven. Vanaf de veertiende eeuw kunnen we eigenlijk pas (zij het voorzichtig) spreken van enige mate van 'doorzichtigheid' van glas. In de zeventiende eeuw wordt glas pas echt doorzichtig, dankzij betere (handmatige) fabricagetechnieken. Overigens werden toen in de bouw nog steeds kleine raampjes toegepast omdat de glasblazerijen eenvoudigweg geen grotere ruiten konden maken. Glas was vroeger tamelijk bros en daardoor minder sterk. Omdat er echter alleen kleine glasmaten beschikbaar waren, was een relatief geringe glasdikte echter genoeg voor het opnemen van de winddruk.
Geslepen spiegelglas was het enige alternatief voor vensterglas. Maar deze productiewijze is altijd dermate intensief geweest dat toepassingen zeer beperkt zijn gebleven. Het is altijd duur geweest en gebleven.
Floatglas: echt vlak
Pas in de twintigste eeuw wordt glas écht vlak. Dan is er namelijk sprake van een sterk verbeterde mechanische productie, met als hoogtepunt de hedendaagse fabricage van het zogenaamde float- glas. Daarmee kunnen grote hoeveelheden vlakglas worden geproduceerd die aan hoge vlakheideisen voldoen.
De mechanische productie in de twintigste eeuw maakt het mogelijk om grotere én dikkere ruiten te maken. Met het float- glasprocédé maakt de glasindustrie vandaag de dag glasbladen tot 6000 x 3200 mm; in dikten van 0,6 tot 25 mm. Daarnaast maken verschillende bewerkingen het glas veel sterker zodat het nu zelfs mogelijk is om met glas te construeren.
Van zand tot glas
Vanaf het allereerste begin is voor het maken van glas waarschijnlijk een zandachtig materiaal als basismateriaal gebruikt. In het begin kende men kwarts alleen in de vorm van zwerfblokken. Pas na de zeventiende eeuw werd kwarts uit rotsen gehouwen, uitgegloeid met een hout gestookt vuur, afgekoeld en daarna vermalen tot fijnkorrelig zand. Het vermalen gebeurde door mankracht of met watermolens. Pas sinds een paar eeuwen kunnen we beschikken over het juiste samengestelde zand. Daarmee kwam een einde aan de dure en ongezonde verwerking van kwarts.
Om kwarts of zand te kunnen gebruiken bij de fabricage van glas moest het hoge smeltpunt van dit materiaal aanzienlijk worden verlaagd. Dit is lang een lastig probleem geweest. Achtereenvolgens werden hiervoor potas, glauberzout en soda gebruikt.
Potas
Potas (kaliumcarbonaat K2C03) verkreeg men door verbranding van beuken- en eikenhout. Daartoe kon men bomen kappen, daar blokken van zagen en die verbranden. Nog gemakkelijker was het om de hele boom in brand te steken en daarna de as te verwerken. Bij potas ging het namelijk om de in de as aanwezige kaliumzouten.
De as werd uitgeloogd en ingedampt, waarna een bruine zoutmassa overbleef. Deze werd aan het kwarts of zand toegevoegd. De gevolgen van de toepassing van potas voor de glasproductie moeten niet worden onderschat: 1000 kuub hout leverde minder dan een halve kuub potas op. Voor het vervaardigen van potas had men meer dan twee keer zo veel hout nodig als voor het verhitten en smelten van de grondstoffen. Het was dus absoluut nodig om over veel hout te beschikken.
Door de zeer gebrekkige transportmogelijkheden was vervoer van hout over meer dan twee kilometer al vrijwel onmogelijk. Daarom bouwde men liever om de paar kilometer een nieuwe potoven dan over lange afstanden met hout te zeulen. De eigenaren van bossen hadden geen bezwaar tegen deze roofbouw, want het leverde nieuwe landbouwgronden op waaraan zij meer verdienden dan aan bossen.
Als alternatief voor potas uit beuken- en eikenhout werd ook wel gebruik gemaakt van planten. Vooral planten uit zoutwatergebieden waren interessant.
Glauberzout
Een alternatief voor de omslachtige winning van potas kwam van Rudolf Glauber (1604-1670). Hij ontdekte het glauberzout (natriumsulfaat Na2S04). Dit zout was oorspronkelijk bedoeld voor medicinale toepassingen. Het was een duur fabricageproces en glauberzout werd dan ook geen echte vervanging van potas. De glasnijverheid had ondertussen echter steeds dringender behoefte aan een vervanging van potas omdat er steeds meer vraag naar vlakglas was. Niet alleen het aantal ruiten nam toe, maar door de veranderende architectuur wilde men ook steeds grotere ruiten.
De verbeteringen in het fabricageproces van glas en de steeds groter wordende glasovens leidden tot het gebruik van gesmolten glas met een hogere viscositeit. Hierdoor was een hoger smeltpunt van het zand nodig en daardoor weer meer smeltpuntverlagend materiaal. Het duurde echter tot in de negentiende eeuw voordat men iets beters had gevonden: soda.
Soda
De eerste soda waarvan gebruik werd gemaakt was natuursoda, die beschikbaar kwam bij de winning van keukenzout. De vindplaatsen van deze grondstof waren echter beperkt. Pas in 1790 ontwikkelde de arts Le Blanc de echte kunstsoda. Door de Franse Revolutie had Le Blanc geen enkel commercieel gewin van deze uitvinding. Hij was hierdoor zo teleurgesteld dat hij een einde maakte aan zijn leven. Toch waren er glasfabrieken die zelf soda maakten volgens de methode Le Blanc.
Het duurde tot 1885 voordat een volwaardige sodaproductie werd ontwikkeld door de Belg Ernest Solvay. Hij groeide uit tot een wereldproducent en tot op de dag van vandaag wordt soda volgens het Solvay-procédé vervaardigd. Deze productie van soda is een van de belangrijkste gebeurtenissen geweest in de glasfabricage.
Bij deze ontwikkeling van stoffen die het smeltpunt van kwarts en zand moesten verlagen, speelt ook de manier van stoken een rol. De houtgestookte ovens werden geleidelijk vervangen door kolengestookte. Dat betekent dat er een einde kwam aan de roofbouw van de bossen. Ovens stonden ook niet meer op steeds wisselende plaatsen. Bij het gebruik van kolen als brandstof voor de ovens was het handig om de oven zo dicht mogelijk bij een kolenmijn te hebben.
Variatie in grondstoffen
In het smeltproduct (glas) wordt altijd als grondstof zand (siliciumoxide (SiO2)) gebruikt. Aan dit basisproduct kunnen vele stoffen worden toegevoegd, zoals borosilicaat, germanium, fosfor, arsenicum/ lood en metalen of metaaloxiden. Met deze stoffen kan de glasproductie worden afgestemd op het gebruiksdoel. Dus speciale glassoorten voor de chemische en farmaceutische industrie, optisch glas, glas voor gloeilampen, glas voor hoogwaardige elektronica en vuurvast glas. De meest voorkomende glassoorten zijn kalknatron-glas, loodglas en borosilicaatglas.
Zand smelt bij een temperatuur boven de 1.700° Celsius. Met deze temperatuur is in de industrie nauwelijks te werken, behalve tegen extreem hoge energiekosten. Om dit smeltpunt te verlagen wordt soda (natriumcarbonaat Na2C03) of magnesium gebruikt.
Om het glas voldoende hard te maken voegt men kalk (calciumcarbonaat (CaCO3)) toe. Tijdens de smeltfase in de glasoven vermengen zich het silicium, het natron en het calcium, terwijl het C03 als koolzuur verdwijnt. Door glasscherven aan het mengsel toe te voegen wordt het smeltproces gunstig beïnvloed. De scherven geleiden de warmte van de branders (boven het glasbad) beter het "gemeng" in. Dit mengsel wordt vóór in de glasoven ingebracht en gaat daar door verhitting van bovenaf smelten. De scherven moeten schoon zijn en bij voorkeur uit dezelfde glasfabriek. Voor één vierkante meter glas met een dikte van 4 mm en een gewicht van 10 kilo is circa 8 kilo aan 'gemeng' nodig en 3,6 kilo scherven. Het overige gewicht verdwijnt als koolzuurgas door de schoorsteen naar buiten.
Blank of gekleurd glas
In de grondstof zand zitten sporen van ijzeroxide (Fe203). Deze sporen geven aan het glas een zeer geringe kleuring. Door toevoeging van stoffen als potas, arsenicum, koolstof en dergelijke kan deze kleuring worden opgeheven. Wil men echt geheel blank glas, dus met een licht- doorlatendheid van 100%, dan zal het zand moeten worden voorbehandelt.
Om juist getint glas te maken, voegt men metaalverbindingen toe aan het glasbad. Toevoeging van ijzerverbindingen geven groen getint glas, kobaltverbindingen geven blauw glas en nikkelverbindingen leveren een bronskleurig glas op. Het mag duidelijk zijn dat in een moderne grote floatglas -oven slechts één kleur glas tegelijk gemaakt kan worden. Dus als er getint glas gemaakt wordt, dan kan er op dat moment geen blank glas gefabriceerd worden.
 
Beginpagina Van Apeldoorn Schildersbedrijf  
home | projecten | onderhoudNL | alg.voorwaarden | subsidie-info | verklaringen | alles over verf
alles over glas | alles over behang | alles over kleur | 4 seizoenen | links | sitemap | sponsoring | actueel |
vacatures | contact