glas

Ofte er glassets optiske egenskaber årsagen til, at netop dette materiale vælges. Bl.a. fordi materialet ikke indeholder krystalflader, der kan reflektere lyset, er glas gennemsigtigt, dvs. synligt lys passerer næsten usvækket. Infrarødt og ultraviolet lys absorberes dog af de gængse glastyper. Lysets hastighed gennem glas er nedsat i forhold til hastigheden gennem luft, og dette er årsagen til lysbrydning. Farvede glasser fremstilles især med brug af oxider af overgangsmetallerne (fx chrom og nikkel), men sulfidioner kan bibringe jernholdige glas en brun farve, kendt fra øl- og medicinflasker. Ved de såkaldte guld- og selen-rubin-glasser opnås en flot rød farve ved udfældning af submikroskopiske partikler. Man kan endelig ændre det yderste lag eller påføre en belægning, så dele af lysspektret reflekteres eller absorberes. Med særlige udfældninger eller overfladebehandlinger kan gennemsigtigheden ophæves (se mælkeglas og mattering).

Almindeligt floatglas har en svag grøn tone, som skyldes jernoxid, der indgår i almindeligt bygnings-/autoglas; toningen øges med tykkelsen. Med reduceret mængde jernoxid (jernfattigt glas, Optiwhite) øges lystransmittansen, hvorved der opnås bedre farvegengivelse i gennemsyn. Det bruges bl.a. i dækglas til såvel solfangere som solceller.

De stærke bindinger og den stive struktur er årsag til glassets hårdhed og gode trykstyrke, men stivheden bevirker også, at selv svage trækspændinger kan udløse revnevækst og brud, især når glasset i forvejen er påført brudanvisninger, fx med en glasskærer ("diamant"). Glas med ubeskadiget overflade og fejlfrit indre har meget stor trækstyrke, men selv usynlige mikrorevner er brudanvisende og ekstremt vanskelige at undgå. Derfor er ubehandlet glas et skørt materiale. Ved at opbygge trykspænding i glassets overflade kan man holde mikrorevnerne lukkede og derved forbedre glassets trækstyrke (se hærdning).

Varme kan hurtigt udstråles fra en glasoverflade, men varmeledningen inde i glasset er langsom; opvarmning eller afkøling af en glasgenstand giver derfor lokale temperaturforskelle. På grund af natronkalkglas' relativt høje udvidelseskoefficient giver dette tendens til forskellig udvidelse, og derved opbygges indre spændinger, der i forbindelse med glassets skørhed let forårsager brud; glas er derfor følsomt for temperaturændringer, specielt for termochok. Ved at vælge dyrere glastyper med lavere udvidelseskoefficient, fx borsilikatglas eller kvartsglas, kan der opnås meget bedre modstand mod termochok (ildfast glas). Hærdning af glas øger også bestandigheden mod termochok.

Glas er resistent over for svage syrer og vand, men angribes af flussyre, fosforsyre og baser. Ældre glastyper, som ofte indeholder relativt meget alkali, har mindre god resistens og kan angribes af luftens fugtighed og maskinopvaskemidler. Under disse betingelser sker en ionbytning i glassets overflade, hvorved bl.a. calcium-ioner fjernes fra glasoverfladen og efterlader små revner/defekter. Dette kaldes glassyge eller glaspest. Et sådant fugtangreb viser sig først som "tåge" på overfladen. Tågen består af reaktionsprodukter, der forstærker angrebet. På et tidligt tidspunkt kan tågen fjernes ved vask, men senere kan skaden kun fjernes mekanisk, hvilket er vanskeligt og omkostningsfuldt. Glasvarer bør derfor ikke opbevares, hvor kondens kan dannes. Glaspest smitter ikke fra glas til glas.

Kemisk angreb kan også medføre træthedsbrud i glas, der er belastet med spænding. Således kan et brud pludselig opstå, tilsyneladende uden anledning, fordi fugtangreb har uddybet overfladefejl.

Kvartssand er den traditionelle kilde til siliciumoxid. Natrium- og kaliumoxid fås hovedsagelig fra soda og potaske, som er carbonater, samt i mindre omfang fra feldspat, der er hovedkilden til aluminiumoxid. Calcium- og magnesiumoxid fås fra formalet kalksten eller marmor, evt. dolomit. Derudover anvendes en lang række andre råvarer.

Under opvarmningen af råblandingen afgiver carbonaterne kuldioxid, der bliver til små bobler, som kun uhyre langsomt undviger fra smeltemassen, hvis ikke de såkaldte lutringsmidler tilsættes (se lutring). Endelig anvendes betydelige mængder knuste glasskår. Med sorterede skår kan der i visse tilfælde fremstilles glasemballage ud fra 100% genbrugsskår. Produktegenskaberne er lige så gode, som hvis jomfruelige råvarer havde været anvendt. Herved opnås ud over miljømæssige fordele også energibesparelse under smeltningen.

For at få et farveløst glas må indholdet af farvende komponenter styres meget nøje, fx må farveløst emballage- og planglas (vinduesglas) højst indeholde 0,06% jernoxid, hvilket begrænser typerne af fx anvendeligt kvartssand. Det tilladte indhold af jernoxid i optiske glasser og lysledere kan være nede på nogle få gram pr. ton.

Kornstørrelsen af råmaterialerne, navnlig af kvartsen, må kontrolleres. Kornene skal opløses i smelten inden for den tid, der er til rådighed. Højeste tilladte kornstørrelse for kvarts er 1 mm, middelkornstørrelsen vil normalt ligge omkring 0,2 mm eller mindre.

Til massefabrikation af natronkalkglas anvendes kontinuert virkende tankovne (også kaldet kummeovne eller wanner), hvor ovnrummet både er fyringsrum og bassin for smeltemassen. Råvareblandingen (satsen, mengen) indføres i den ene ende oven på allerede dannet smelte. Herfra glider den frem gennem ovnen, smelter, lutres og homogeniseres. I den anden ende løber glassmelten ud i nogle fordelingskanaler, hvor forarbejdningstemperaturen opnås, hvorefter smelten afleveres til maskinerne.

Tankovnens sider og bund er fremstillet af smeltestøbt ildfast materiale bestående af zirconiumoxid, aluminiumoxid eller en blanding af disse og siliciumoxid i blokke af op til 40 cm tykkelse. Bunden ligger oven på et lag af isolerende ildfaste sten. Smeltebadet kan være op til 1,5 m dybt, bassinet kan indeholde op til 1000 t smelte, og kapaciteten kan være op til 600 t smelte pr. døgn.

Konstruktionen over bassinet danner et lukket rum, hvori forbrændingen af brændslet, der normalt er fuelolie eller naturgas, finder sted. Det meste af denne konstruktion er bygget af silikasten. Ovnen er udstyret med regeneratorer eller rekuperatorer, der gør det muligt at udnytte en stor del af røgvarmen til forvarmning af forbrændingsluften. Varmeforbruget kan holdes under 80 g olie pr. kg glas (3,4 MJ pr. kg glas).

En tankovn kan opnå en levetid på 12 år, hvor den højst har været slukket en enkelt gang for udskiftning af de mest slidte ildfaste sten. Til fremstilling af glasuld og blykrystalglas anvendes små tankovne oftest opvarmet med elektrisk strøm, der via elektroder ledes direkte gennem smelten. Ved mindre produktionsenheder til special- eller kunstglasser anvendes minitankovne uden fordelersystem eller ildfaste potter med sideåbning og med rumfang på 50-400 l. Potterne anbringes flere sammen i et større ovnrum, en potteovn. Smeltecyklus i potteovne kan variere mellem nogle timer og nogle uger.

Satsens løse korn bager sammen fra 600 °C, og kalken afgiver sin kuldioxid fra ca. 1000 °C. Ved 1300 °C dannes smeltedråber mest som følge af reaktion mellem sodaen og kvartsen. Omkring 1550 °C, der er toptemperatur for indsmeltning af natronkalkglas, opnås den flydegrad af smelten, der under medvirken af lutringsmidlerne muliggør undslippelse af de sidste luftblærer og opløsning af de sidste rester af kvartskorn. Efter timers ophold ved høj temperatur, hvorved den endelige homogenitet opnås, bringes temperaturen ned til 1200 °C, som giver smelten den sejhed, der egner sig til formgivningen. Ved den videre nedkøling af de formede genstande skal afkølingen foregå særlig langsomt omkring 450 °C for at undgå indre spændinger i det færdige produkt.

En række teknisk vigtige glasprodukter med egenskaber, der langt overgår natronkalk- og borsilikatglassers, fremstilles med betydelige ekstra omkostninger. Dette gælder fx rent kvartsglas, der kræver indsmeltningstemperaturer over 2000 °C, hvilket fordrer dyrere ildfaste materialer, andre og dyrere opvarmningsmetoder osv. Andre veje, uden forhøjelse af den konventionelle toptemperatur, er omfattende efterbehandlinger af specielt sammensatte glasser, således hærdet glas, ildfast glas og kvartsglas.

Glaskeramik er en gruppe af specialglasser, der ved passende varmebehandling krystalliserer homogent, dvs. krystallerne dannes jævnt fordelt og i stort antal overalt i glassmeltens indre. Materialerne har vist sig at have stor praktisk anvendelighed. Nogle glaskeramikker har væsentlig bedre egenskaber end glas; de kan være modstandsdygtige over for termochok og have gode trækstyrker helt op til 1100 °C. Hvis krystallerne er meget små, er emnet stadig gennemsigtigt, i nogle tilfælde også for infrarøde varmestråler. Mange typer kan derudover hærdes; sådanne materialer er velegnede til bl.a. topplader på elkomfurer eller til keramisk kogegrej. De har også været anvendt som varmeskjold til rumfartøjer. Andre glaskeramiske materialer kan bearbejdes med skærende værktøjer.

Glastilstanden er en faststof-form uden krystallernes plane flader, spaltelighed og symmetri. Forskellen på det molekylære niveau er, at atomerne i krystaller er arrangeret i et rumligt mønster med en høj grad af fjernorden, mens en sådan fjernorden ikke er til stede i glas. Forskellen røber sig i, at krystallinsk materiale, men ikke glas, kan undersøges vha. røntgendiffraktion.

Næsten alle smelter vil kunne bringes i glastilstand, fx ved bratkølning af små dråber. Udvalget af glasdannende smelter er meget mere begrænset, når afkølingen skal foregå langsomt, som den må i praksis, når større genstande skal fremstilles, og når færdigvaren skal have en vis mekanisk og kemisk stabilitet. De fleste glasprodukter har et stort indhold af siliciumoxid. Disse glasser består helt eller overvejende af et rumligt netværk af siliciumoxidgrupper.

Glas fremkommer som biprodukt ved forbrænding og ved metallurgiske processer (se slagge og flyveaske). Sådanne produkter kan ofte med fordel sættes til cement. Naturligt dannet glas kendes bl.a. i form af obsidian og tektitter.

Ved glasblæsning formes flasker og andre hulvarer af glas ved blæsning. Glasblæsning har været kendt siden oldtiden. Glaspusteren anvender en glasblæserpibe, som er et 1,5 m langt jernrør med et mundstykke i den ene ende. Den "nøgne" ende af piben bringes i kontakt med en glødende smelte, der fx befinder sig i en ovn. En klump af smelten klæber sig fast og blæses op til en hul kugle, der rulles til en cylinder på en jernplade eller formes på anden vis. Mekaniseret blæsning har været brugt siden 1890; se flasker. Se også blæseformning.

Glasslibning foretages enten for at færdiggøre emnets form (fx brilleglas) eller af dekorative grunde (ornamentslibning, som især udføres på blykrystalglas). Slibemidlet er finkornet pulver af smergel, en korund-varietet, eller kvartssand. En påfølgende polering kan foretages mekanisk med fx pimpsten eller ved ætsning med flussyre.

Glastrækning er en traditionel formningsproces af glasemner, der kan produceres i lange baner med konstant tværsnit, fx stænger, rør og tråde. Tidligere fremstilledes vinduesglas også ved trækning. En ensartet tværdimension af emnet opnås ved at fastholde smeltens temperatur og dermed viskositeten (sejheden) samt ved at kontrollere afkølingen. Det udtrukne emne påblæses køleluft og skæres derefter i passende længder. Når de ydre betingelser er konstante, vil tendenser til variationer i emnets tykkelse modvirkes automatisk: En lokal forsnævring giver lokalt temperaturfald (fordi udstrålingen er konstant, men massen er mindre), og dermed stiger sejheden lokalt, hvilket modvirker forsnævringen. Se i øvrigt glasfiber, glasuld og mineraluld.

Den tidligste kendte produktion af glasvarer foregik i det østlige Middelhavsområde og Nærorienten, hvor der fra det 4. årtusinde f.Kr. blev fremstillet glasperler samt små glasbeholdere enten i sandkerneteknik eller ved støbning i form, mens glaspustning først blev opfundet i midten af 1. årh. f.Kr. i Syrien. Det populære blå glas - farvet med kobber eller kobolt - blev udviklet fra ca. 1400 f.Kr. i bl.a. Nuzi og Nippur i Mesopotamien og i Malkata og Amarna i Egypten.

I Europa kendte man i bronzealder og tidlig jernalder kun til perleproduktion, hvorefter Orientens teknik i romersk kejsertid blev udbredt over hele Romerriget og glasbægerproduktion introduceret i Mellemeuropa; fx blev der produceret glas i Köln allerede i de første årtier e.Kr. Köln var sammen med Trier blandt de vigtigste produktionssteder i de følgende århundreder, og traditionen førtes videre i frankisk og merovingisk tid.

Romersk glas betegner et højdepunkt i glassets historie, og glasværkstederne arbejdede med mange forskellige teknikker og formvariationer samt med et maksimalt farveudvalg og mange forskellige dekorationsmåder, der ikke blev overgået i det følgende årtusinde.

I slutningen af middelalderen blev Venezia et center for europæisk glasproduktion, og i 1500-t. blev der oprettet glashytter i Bøhmen og Tyskland, der fik egne traditioner. Noget senere indledtes en produktion i Frankrig og Nederlandene, der var stærkt påvirket af det venetianske glashåndværk. Det bøhmiske krystalglas med graveringer fandt fra 1600-t. et stort marked i Europa, mens den tyske tradition for dekoration af glas nåede et højdepunkt med 1600- og 1700-t.s barokglas.

I de følgende århundreder blev glasproduktion påbegyndt i de fleste lande, og ved siden af glaskunstindustrien produceredes store mængder massefremstillede brugsgenstande af glas, fx flasker, skåle, drikkeglas og vinduesglas.

I Danmark anvendtes helt frem til midten af 1500-t. udelukkende importeret glas; herefter forsøgte man at ophjælpe en indenlandsk industri ved hjælp af kongeligt indforskrevne tyske glasmagere, der skulle forsyne konge og adel med både drikkeglas og vinduesglas. Fra glashytten ved Ry i Østjylland blev der fx leveret 35.000 glas i anledning af Christian 4.s kroning i 1596.

Import af glas fra de europæiske centre fandt dog fortsat sted, ligesom konge og adel fik glas som gaver fra udlandet. Enestående er således Frederik 4.s samling af venetiansk glas, der blev skænket kongen under hans besøg i Venezia i 1709 og herefter udstillet i et specielt indrettet kabinet på Rosenborg Slot.

De første danske glashytter blev nedlagt efter ca. 100 års virksomhed, da de havde svært ved at klare sig i konkurrencen med udenlandsk glas; bl.a. fordi der var mangel på brændsel, en af de største udgifter ved glasproduktionen.

I 1700-t. blev en væsentlig del af det danske glasforbrug i stedet dækket vha. norsk glasproduktion, idet der i denne del af riget var blevet givet særlige privilegier til oprettelse af glasværker, fx Nøstetangen og Hadelands Glassverk. Da værkerne fik økonomiske problemer, blev de drevet videre for kongelig regning med monopol på det danske marked.

Efter afståelsen af Norge i 1814 bortfaldt disse særrettigheder, og en dansk glasindustri opstod med Holmegaard Glasværk (anlagt 1825) som det mest kendte af de tidlige værker. Beliggenheden ved Næstved var betinget af en let adgang til store tørveforekomster.

Blandt senere anlagte danske glasværker er Kastrup Glasværk fra 1847 og Odense Glasværk fra 1873. Disse værker har ernæret sig ved både kunstindustriproduktion og massefremstilling af daglige forbrugsgenstande.

I 1900-t. skete en koncentration i den danske glasindustri, således at den fabriksmæssige produktion i 1990'erne blev samlet i Carlsberggruppen. Produktion af vinduesglas foregik i Danmark i årene 1937-82 på Korsør Glasværk.