Feuer + Sand ⎸Asche ⎸Kalk

Klaus A.E. Weber

 

 

 
Thon und Sand sind geringschätzige Dinge,

aber Gott gibt dem Menschen Vernunft und Verstandt,

daß er diese Dinge, wie gering und schlecht sie auch geachtet und angesehen werden,

zur Nahrung und Leibes Notturfft brauchen und das tägliche Brot daran erwerben kann.

Johannes Letzner (16. Jahrhundert) zitiert in: Almeling, G.: Die fürstliche Glashütte zu Altmünden. 2006

 

Ars Vitraria Experimentalis, oder Vollkommene Glasmacherkunst, 1679

Johannes Kunckel (~ 1630 - 1703), Alchimist und Glasmacher

Potsdam Museum – Forum für Kunst und Geschichte

 

Glas ist das Schmelzprodukt eines Gemenges aus drei natürlichen Hauptbestandteilen (Primärstoffe):

- als Glassatze (Gemenge) mit Sekundärstoffen zusammengefügt nach einer streng geheim gehaltenen Rezeptur des Glashüttenmeisters.

Dabei spielte das "Fingerspitzengefühl" - das Erfahrungswissen, die Kenntnisse und die Intuition - des Gemengemachers bei der jeweiligen differenzierten Mischung der Primär- und Sekundärastoffe eine wesentliche Rolle.[3]

Der wichtigste Rohstoff ist reiner Sand, woraus Glas zu etwa 70 % besteht.

Mit dem Kalk kommen noch hinzu Pottasche bzw. Soda mit jeweils rund 15 % sowie weitere Materialien (Färbemittel, Läuterungsmittel) in geringem Umfang, aber auch der Sekundärstoff Glaubersalz (Natriumsulfat).

Die Zusammensetzung des Glassatzes variierte bei bestimmten Witterungskonstellationen (u.a. bei Winden).[3]

 

 

Glasmuseum Wertheim

 

Rohstoffe

Glas als eigenständiger, „neutralartiger“, amorpher Werkstoff ist prähistorisch seit der Bronzezeit (2500 v. Chr.) (Urnenfelderzeit, ca. 1100 v. Chr.) nachweisbar – als erster künstlicher Werkstoff in der Kulturgeschichte, hergestellt aus der Mischung dreier einfacher Roh-/Primärstoffe: Sand ⎸Asche ⎸Kalk.

Gab es genügend Rohstoffe, so gab es auch Glas.

Der Bau und Betrieb einer Glashütte war abhängig von Standortfaktoren (lokale Roh- und Brennstoffe, Wasserlauf) und topografischen Rahmenbedingungen (Geländemorphologie).

 

Eine eher scherzhafte Umschreibung eines alten Alchemistenzeichens für Glas bedeutet:

„Es ist ein unendliches Kreuz, fein Glas zu machen.“

 

Mittelalterliches Waldglas

Während des Mittelalters vollzog sich dabei ein technologischer Wandel mit eigenständiger Glasgestaltung in Europa:

  • Transalpines Glas aus Kaliumcarbonat (Pottasche) in Waldglashütten

Der Glasschmelze hinzugefügte Metalloxide (Blei, Cobalt, Kupfer, Mangan, Zinn u. a.) und Sauerstoff färbten die Glasprodukte entweder blau, rot, violett oder milchig trüb.

Das eher einfache mittelalterliches Waldglas war das Schmelzprodukt eines Gemenges aus drei natürlichen Hauptbestandteilen:

  • Glasbildner (Silikate: Sand), Flussmittel (Alkalien: Holzasche) und Härter (Kalk).

Die Komponenten wurden im Spätmittelalter nach einer streng geheim gehaltenen Holzasche- und später Holzasche-Kalk-Rezeptur des Glashüttenmeisters in einem Gemenge zusammengefügt

  • Holzasche-Gläser

  • Holzasche-Kalk-Gläser

Fragmente von Bleiglashäfen des 13. Jahrhunderts sichern für den Solling die Herstellung von Bleigläsern

  • Holzasche-Kalk-Blei-Gläser

Im 12./13. Jahrhundert zählten Bleigläser ohnehin zu den kennzeichnenden Glashüttenerzeugnissen des Oberweserraumes.

In der Tendenz eher dickwandig ausgeformtes mittelalterliches Waldglas bestand meist nur aus jeweils vor Ort vorgefundenem Sand und Holzasche.

Als einfaches Holzasche-Glas mit relativ hohem Ascheanteil (kaliumreich) war es von uneinheitlicher, oft auch von minderer Qualität, was letztlich auch zu einem schlechten, wenn überhaupt noch gegebenem korrodierten Erhaltungszustand im meist sauren Boden führte – wie in der Solling-Region.

Zeittypisches Waldglas besaß eine charakterisierende Grünfärbung, da Quarzsand und andere Rohstoffe stets durch Eisenanteile verunreinigt waren.[1]

Überhaupt verursachten Verunreinigungen der Glasrohmasse durch mineralische Komponenten in den Rohstoffen eine grünliche oder gelbliche bis hin auch leicht bräunliche Färbung des Glasendproduktes, die durch Metalloxydbeigaben zudem noch verstärkt werden konnten.

Diese Glastönung sowie kleinste Einschlüsse und Bläschen gaben jenen Gläsern ein typisches Aussehen.

 

Glasofenanlagen

Um Glas zu erzeugten und zu verarbeiten, waren anlagentechnisch im Prinzip erforderlich

  • Schmelzöfen

  • Arbeitsöfen

  • Kühlöfen

 

Komplexer chemo-thermischer Prozess

Zunächst wurde Rohglas in den Ofenanlagen erzeugt, das in anderen Hütten weiterverarbeitet wurde.

Der Werkstoff Glas entsteht durch einen komplexen chemo-thermischen Prozess:[12]

  • Rauschmelze  ▶  Läuterung zum Austreiben von Gasen  ▶  Abkühlung (Abstehen)

 

Eigenart & Qualität des Glases

Eigenart und Qualität des erzeugten Glases sind im Wesentlichen abhängig

  • vom Reinheitsgrad der zugesetzten Grundstoffe im Glasgemenge

  • vom Prozentsatz der zugesetzten Grundstoffe im Glasgemenge

  • von der Dauer der Erhitzung des Glasgemenges

  • von der Höhe der Temperatur bei der Glaschmelze

 

 

Formgebungstemperatur – die Viskosität ist an der Glutfarbe erkennbar:

  • ca. 1.000° C        Glasmasse wie Sirup - gießfähig

  • ca. 900° C           Glasmasse wie Honig – lässt sich aufblasen

  • ca. 500° C           Glasmasse wird fest

 

Primärstoffe

Der wichtigste Rohstoff zur Glasproduktion war und ist der weiße Quarzsand.

Diesen schöpften die Glasmacher aus Bächen und Böden, weshalb sie insbesondere Bundsandsteingebiete, wie den Solling, bevorzugten.[25]

Die Glashütten des Sollings bezogen den notwendigen silikatreichen Sand von dem altbekannten Sandvorkommen am Langenberg im Solling („Sandwäsche“ bei Neuhaus) oder in Lenne.

Zudem erfolgte ein Zusatz von Bruchglas als Sekundärrohstoff.

Hauptsächlich der bei der Glasherstellung erforderliche Alkalizusatz in Form von Buchenholzasche bzw. später von Pottasche (ausgelaugte Holzasche), aber auch der hohe Holzverbrauch zur Ofenfeuerung, führte schließlich zu großen Verwüstungen im Holzbestand der Wälder in den Mittelgebirgen (Devastierung).

Um die Rohstoffe einzuschmelzen und gut zu vermischen, bedurfte es in den Ofenanlagen großer Hitze (ca. 1.200° - 1.300° C); in heutigen Glasschmelzwannen ca. 1.600° C.

Um im Schmelzprozess Rohstoffe und Energie zu sparen, wurden - wie in heutiger industrieller Glasproduktion - auch fehlerhafte Gläser und "Altglasscherben", teils auch als Importwaren eingesetzt (komplettes Recycling).

Daher ist ein frühneuzeitlich intensiv genutztes „Glasrecycling“ bei hohem Materialwert zu vermuten.

 

Quarzsand - eigentlicher „Glasbildner“

Quarz [chem.: Siliziumdioxid (SiO2)] - vornehmlich helle, reine, eisenarme und silikatreiche tertiäre Sande und Kiesel (Kieselsäure) als eigentlicher „Glasbildner“ - Schmelztemperatur: 1.713° C

 

Tertiärer Sand der "Sandwäsche" nördlich von Neuhaus im Solling

 

Alkalioxide (Alkali) - Flussmittel

Alkalioxyde als Netzwerkwandler und "Flussmittel" zur Senkung der Schmelztemperatur von Quarzsand auf etwa 1.200-1.300° C - zunächst im Wesentlichen Buchen-Holzasche, später als ausgelaugte Holzasche das „weiße Gold“ Pottasche [24] und Soda

- Natron: Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3)

  • Ab dem 6. Jahrhundert v. Chr. wurde hauptsächlich Natron/Trona (Natriumhydrogencarbonat), ein Salzgestein, vorwiegend in Ägypten an den Ufern der Seen im Wadi Natrun (südlich von Alexandria) gewonnen und exportiert.[12]

- Soda: Natriumcarbonat (Na2CO3)

  • Soda-Asche ⟶ In der Antike durch Verbrennen salzliebender Wüsten- und Meeres- bzw. Strandpflanzen (Salicornia) erzeugt

  • Sodazusätze bei frühen ägyptischen, syrischen und venezianischen Gläsern [2]
  • Mittelalterliche europäische, binnenländische Gläser mit Kalizusätzen
  • Im Westen Natron durch zunächst Holz- und Farnasche [12]

- Glaubersalz: Natriumsulfat (Na2SO4) [5]

  • Synthetisch hergestelltes Natriumsulfat - z.B. Glaubersalzherstellung in örtlichen Salinenbetrieben (Münder)

 

Herstellung des „Aschesalzes“ (Kaliumcarbonat)

Später folgte der Zusatz von Kaliumcarbonat (K2CO3) durch ausgelaugte Holzasche: Pottasche 

  • Auslaugen roher Buchenholzasche durch Auswaschen mit Wasser

  • Eindampfen durch Sieden der Lauge in Pfannen {Potte}

  • Ausfällen/Ausglühen zur Anreicherung von Kaliumcarbonat

Dabei unverhältnismäßig hoher Holzverbrauch:

► 1.000 kg trockenes Holz

                ⟶  ca. 3 kg Asche

                               ⟶  ca. 1 kg Pottasche

► für 1 kg Glas wurde etwa 200-250 kg Buchenholz benötigt

 

Kalkstein oder Kreide als "Stabilisator"

Etwa seit Ende des 17. Jahrhunderts Zusatz von Kalk [chem.: Calciumoxyd (CaO) bzw. Calziumcarbonat (CaCO3)], ein Nebenbestandteil in der Holzasche, als „Stabilisator/Härter“ zur Glasfestigkeit - gegen Auslaugung

  • Nebenbestandteil in der (Buchen-)Holzasche

  • in der Antike: Muscheln

 

Sekundärstoffe

Neben den zuvor genannten Primärstoffen finden auch weitere Gemengezusätze bei der Glasgewinnung variable Verwendung.

 

Historische Gemengekammer

Glashütte Gernheim LWL-Industriemuseum


Wasser

  • Brauchwasser: zum Antrieb von Stampfmühlen bzw. Pochwerken, zur Kühlung (u. a. der Glasmasse und Glasmacherpfeifen) und Lagerung hölzerner Formen (Model)
  • Trinkwasser: zur Sicherung des Lebensunterhalts der Glashüttenbewohner*innen und ihres Viehbestands
  • Löschwasser: zur Bekämpfung einer nicht ungewöhnlichen Brandentwicklung beim Ofenbetrieb

 

 

Holz

Holz diente früher als Festbrennstoff.

  • Befeuerung der Glasschmelz- und Nebenöfen
  • Holzasche als Flussmittel, später zur Gewinnung von Pottasche
  • Herstellung von Glasmacherwerkzeugen (Holzformen)
  • Bauhölzer für die Errichtung von Glashüttenanlagen mit Haupt- und Nebengebäuden

Ein länger ausreichendes, gut erreichbares Holzvorkommen war daher der die Glasgewinnung limitierende Standortfaktor, so auch für die mittelalterliche und frühneuzeitliche Glasherstellung in Waldglashütten im Umfeld des Hellentals.

Um die hohen Schmelztemperaturen zu erzielen, wurde im Hellental darrtrockenes, ortständiges Laubholz (im Hellental am ehesten Buchenholz) genutzt.

Zur Holzökonomie und Energiebilanz ist anzumerken, dass die Herstellung von Pottasche („weißes Gold“ aus Stuken) als Flussmittel für das Gemenge wesentlich mehr Holz beanspruchte als das Beheizen der Glashüttenöfen.

  • Um 100 kg Pottasche zu erzeugen, wurden ca. 100 m³ Holzmasse verbraucht bzw. benötigte man etwa 1 m³ Buchenholz um 1 kg Pottasche zu gewinnen.

  • Zur Produktion von 1 kg Glas wurden etwa 1-3 m³ Holzmasse gebraucht, wovon 95–97 % allein auf die Pottaschengewinnung entfielen.

Da eine durchschnittliche Waldglashütte bis zu ca. 10 t Glas jährlich herstellen konnte, wurden durchschnittlich ca. 3.800 m³ Holz gebraucht, was einer Buchenwaldfläche von 10 ha oder 1.250 Buchen im Alter von 100 Jahren entspricht.

 

Buchenholz

Darrtrockenes Buchenholz (Buchenstammholz, Äste und Zweige) aus den braunschweigischen Forstorten des Sollings wurde lange als effizienter Brennstoff verwendet:

  • hoher Heizwert
  • entwickelt viel Glut, dadurch gleichmäßige, lang anhaltende Nutzwärme

 

Schwarztorf

Um dem zunehmenden Holzmangel zu begegnen galt im späten 18. Jahrhundert und frühen 19. Jahrhundert Torf zur Befeuerung von Ofenanlagen der Glashütten im Solling als eine praktikable Lösung.[11]

Auf der „Moorhütte“ nahe des Hochmoors Mecklenbruch wurde nach 1799 zur Erprobung kurzzeitig Torf von den Torflagern am Moosberge als Heizmaterial eingesetzt.

 

 

Kohle

Mehr und mehr ersetzte in der Jahrhunderte währenden Glasgeschichte des Weserberglandes die Steinkohle ("Brandt-Kohlen") den traditionellen Brennstoff Holz bei der Glasgewinnung, kontinuierlich beginnend in den Mittelgebirgszügen der Deister-Süntel-Ostwald-Region.[4]

Kohlebasiert finden sich in der Deister-Süntel-Ostwald-Region Glashüttengründungen - erstmalig im 17. Jahrhundert in Klein Süntel.

 

Ton, Buntsandstein & weitere Gesteine

  • Bau der Glasöfen

  • Herstellung von Glasschmelzhäfen/Tiegeln

  • feuerfeste Hilfsmaterialien

  • Fertigung von Modeln

 

 

Als technische Keramik befanden sich im Ofeninneren mehrere, aus feuerfestem Ton gefertigte Schmelztiegel - „Hafen“ oder „Glashafen“ genannt.

Die Glashäfen wurden sorgsam aufgearbeitet, gedreht und gebrannt.

An sie waren große Anforderungen zur Haltbarkeit gestellt (Verwendungsdauer im Schmelzofen).

Wie die heutigen großen industriellen Glasschmelzwannen, so waren auch die vergleichsweise kleinen Glashäfen sensible Konstrukte, die stetig auf Temperatur gehalten werden mussten.

 

Fotografien:

© Klaus A.E. Weber, Hellental

__________________________________________________________

[1] KOCH 2011, S. 16-21.

[2] ALMELING 2006, S. 122.

[3] VOHN-FORTAGNE 2016, S. 169-170.

[4] VOHN-FORTAGNE 2016, S. 171-177.

[5] VOHN-FORTAGNE 2016, S. 182.

[6] VOHN-FORTAGNE 2016, S. 190.

[11] ALTHAUS/KOCH 2017.

[13] TRIER/NAUMANN-STECKNER 2016, S. 28.

[24] TACKE 1943, S. 92.

[25] FROMMER/KOTTMANN 2004, S. 33 ff.; KRUEGER 2003, S. 45; LEIBER 1994, S. 18.