Ueber die Einwirkung des Sonnenlichtes auf das Glas; von Thomas Gaffield in Boston. Gaffield, über die Einwirkung des Sonnenlichtes auf das Glas. Bei Gelegenheit der Versammlung der „Amerikanischen Gesellschaft zur Beförderung der Wissenschaften“ zu Boston am 27. August 1880 hielt der Glasfabrikant Thomas Gaffield in der chemischen Section einen Vortrag über die Einwirkung des Sonnenlichtes auf das Glas, dessen wesentlicher Inhalt seines allgemeineren Interesses wegen nach dem Bulletin de la Société d'Encouragement, 1881 Bd. 8 S. 416 in Nachfolgendem mitgetheilt werden möge. Zu Anfang des gegenwärtigen Jahrhunderts wurde in Europa zum ersten Male die eigenthümliche Erscheinung an Glastafeln beobachtet, daſs ein Theil derselben unter dem Einflüsse des Sonnenlichtes einen röthlichen oder purpurfarbigen, andere einen gelblichen Ton annahmen. Einige im J. 1823 und 1824 von Faraday, Bontemps und Fresnel angestellte, jedoch nicht weiter fortgesetzte Versuche bestätigten diese Thatsache. Gaffield's ausführliche Untersuchungen umfassen das ganze Gebiet der Glasfabrikation und beziehen sich ebenso wohl auf gefärbte, wie auf farblose Gläser. Unter den letzteren versteht er ein Glas, ähnlich dem Fensterglas, welches, wenn man gerade hindurchsieht, wenig oder gar keine Färbung, in der Richtung der Kante aber betrachtet, eine groſse Verschiedenheit der Töne zeigt, von dem beinahe farblosen Weiſs bis zum Gelb, Blau und Grün. Bei den mit Hilfe eines Metalloxydes oder einer sonstigen Substanz absichtlich gefärbten Gläsern kann nur von einem Durchblick quer durch die Glasfläche die Rede sein, in so fern das Auge in der Kantenrichtung nur einige Millimeter tief in das Innere zu dringen vermag. Zu seinen Hauptversuchen benutzte Gaffield das Oberlicht seines Hauses zu Boston, durch welches die Sonne den gröſsten Theil des Tages über ihre Strahlen sendet. Er fand, daſs sich an einem Sommertage bei einigen Versuchsobjecten die Farbenveränderung langsam entwickelte, während sie bei anderen nach einer Expositionszeit von einigen Stunden begann. Bei gewissen empfindlichen Gläsern, die er an einem heiſsen und klaren Augusttag im Freien auf einem Pfosten dem Sonnenlichte aussetzte, fand er sogar nach Verlauf einer einzigen Stunde eine merkbare Veränderung. Gaffield ist im Besitz von mehr als 1000 Probetafeln – in Gröſsen von 100mm Länge und 50mm Breite bis zu 450mm Länge und 100mm Breite, bei 4 bis 25mm Dicke – welche die Wirkung des Sonnenlichtes bei einer Expositionszeit von 1 Stunde bis zu 13 Jahren zeigen. So hat er einige 80 Sorten farbloser Gläser, darunter auch matt geschliffene, aus amerikanischen, englischen, französischen, deutschen und belgischen Fabriken, Fensterglas (Mond- und Walzenglas), Flint- und Crownglas dem Sonnenlichte ausgesetzt und untersucht, ebenso einige 70 Sorten gefärbter Scheiben aus Kirchenfenstern, welche nicht nur die Hauptfarben des Spectrums: Roth, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett, sondern auſserdem verschiedene Zwischenfarben, wie Braun, Olive, Amethyst, Fleischfarbe u.s.w. zeigten. Behufs der Klassification der Resultate stellt Gaffield folgende Farbenübergänge auf: 1) von Weiſs in Gelblich, 2) von Grünlich in Gelblichgrün, 3) von den gelbbraunen und grünlichen Tönen in verschiedene Purpurtöne, 4) von Grünlichweiſs in Bläulich, 5) von Bläulich und anderen Tönen in dunklere Töne der nämlichen Farben. Alle weiſsen Glassorten, welche 10 Jahre lang ausgesetzt waren, haben die Farbe verändert, mit Ausnahme eines Flintglases, welches man zu feineren Waaren und zu optischen Zwecken verwendet. Bei optischen Gläsern war die Aenderung des Farbentons selbst nach 10 jähriger Exposition zu gering, um von einem gewöhnlichen Beobachter wahrgenommen werden zu können und ihrem praktischen Werth Eintrag zu thun. Wo aber die Linsen eine merkliche Aenderung zeigten, konnte man diese dem Canadabalsam zuschreiben, womit Crown- und Flintglas zusammengekittet war. Bontemps schreibt dem im Flintglas reichlich vorhandenen Bleioxyd den schützenden Einfluſs gegen die färbende Wirkung der Sonnenstrahlen zu. Gaffield hat gefunden, daſs ein nicht gekühltes Glas, dem Sonnenlicht ausgesetzt, sich ebenso gut ändern kann als ein im Kühlofen behandeltes. Auch diffuses Licht verändert die Farbe des Glases, jedoch in weit geringerem Maſse als die directen Sonnenstrahlen. Es kommt eine Zeit, wo die färbende Wirkung des Sonnenlichtes aufhört. Ein Glas aus einer Wohnung, wo es während 34 Jahren dem Lichte ausgesetzt gewesen war, zeigte keine Aenderung mehr, als man es zum 2. Mal längere Zeit exponirte. Die gelbe Färbung entwickelt sich hauptsächlich im ersten Jahre; alsdann nimmt sie langsam zu und hört in gewissen Fällen nach 10 Jahren ganz auf. Der Purpurton dagegen entwickelt sich minder rasch; aber die Intensität der Farbe nimmt über die genannte Periode hinaus noch zu. Nach einer Beobachtung von Pelouze im J. 1867 verlieren die verschiedenen Gläser ihre durch das Sonnenlicht hervorgerufenen Farben töne, wenn man sie in dem Ofen eines Glasmalers einer starken Hitze aussetzt, und erlangen dieselben im Sonnenlichte wieder. Dieser Proceſs der Färbung durch das Licht und Entfärbung durch die Wärme kann beliebig oft fortgesetzt werden. Die auffallendsten Veränderungen an ursprünglich farblosen Gläsern können an den Fenstern einiger vor 40 oder 60 Jahren erbauten Häuser in der Beacon-Straſse zu Boston beobachtet werden, welche jetzt einen purpurfarbigen Ton besitzen. Was die Versuche mit farbigen Gläsern betrifft, so war ein Theil der letzteren in der Masse gefärbt, ein anderer an sich farblos und nur mit einer Schicht gefärbten Glases (Ueberfangglas, flashed glass) bedeckt. Bei seinen 10 jährigen Versuchen mit den Hauptfarben des Spectrums hat Gaffield, mit Ausnahme eines leichten Anfluges von Violett, keine Veränderung in irgend einer der in der Masse gefärbten Glasproben beobachten können. Beim Durchgang des Sonnenlichtes durch einige Ueberfanggläser entstand in der ungefärbten Masse ein gelblicher oder purpurfarbiger Ton, gleichgültig, ob der farblose Theil oder die gefärbte Ueberfangschicht das Licht auffing. Im J. 1870 fing Gaffield mit den durch die Masse gefärbten Gläsern zu untersuchen an und zwar mit den Mittelfarben, welche sich am meisten den in ungefärbten Gläsern durch die Einwirkung des Sonnenlichtes erzeugten Farben nähern. Er war überrascht, bei mehreren bräunlichen, bernstein- und fleischfarbigen Probeobjecten nach sehr kurzer Zeit eine Aenderung des Tones zu beobachten. Im Sommer reichten wenige Tage hin, um den Beginn der Sonnenlichtwirkung wahrzunehmen. Diese Versuche mit gefärbten Gläsern wurden bis zur Gegenwart fortgesetzt und im Allgemeinen nachstehende Resultate gefunden. Die Hauptfarben, mit Ausnahme des Violett, welches durch die Exposition etwas dunkler wurde, hatten nicht die geringste Veränderung erlitten. Dagegen sind folgende Aenderungen bemerkenswerth: 1) die bräunlichen Töne gingen in die Fleischfarbe über; 2) die Fleischfarbe in purpurne oder violette Töne; 3) die Bernsteinfarbe, Olive und Purpur erlangten tiefere Töne in derselben Farbe. In den Resultaten dieser Versuche glaubt Gaffield den Schlüssel zur Lösung derjenigen interessanten Fragen zu finden, welche die anerkannte Ueberlegenheit der alten Glasmalerei an den Kirchenfenstern der Kathedralen berührt. Er bereiste i. J. 1872 Europa, um diese interessanten Bauwerke zu besichtigen und sich wo möglich einige Proben jener alten Gläser zu verschaffen. Bei Entfernung des Mastix, welcher die Ränder der purpurroth gefärbten Glastafeln an den Fenstern der Beacon-Straſse schützt, war die ursprüngliche Farbe des Glases zum Vorschein gekommen. Er hoffte, das gleiche Resultat bei den Fenstertheilen der alten Kathedralen zu erhalten; allein die Bleieinfassung der Glasränder ist zu schmal (1,5 bis 3mm), um eine zuverlässige Beobachtung in obigem Sinne zu gestatten. Gaffield erhielt Proben aus Straſsbnrg und anderen Orten, wovon er einige in Stücke schlug und sie dem Feuer eines Muffelofens für Glasmalerei aussetzte. Die Wirkung war, wie er erwartete, eine Verdunkelung der rothen und gelben Töne; bei den in der Masse gefärbten Gläsern jedoch bewirkte die Hitze im Allgemeinen keine Veränderung, welche andeutete, daſs die Sonne vorher den mindesten Einfluſs ausgeübt hätte. Die überfangenen und emaillirten Gläser zeigten sich, eine geringe Schwächung des Farbentones abgerechnet, unverändert. Welches Verhältniſs auch bei der in der Masse purpur- oder fleischfarbig oder sonstwie gefärbten Gläsern der alten Kirchenfenster zu Grunde gelegen haben mag, so viel ist gewiſs, daſs sie im Laufe der Jahrhunderte durch die Einwirkung des Lichtes in Farbe und Ton verändert worden sind und daſs wir sie heute nicht mehr so sehen, wie sie aus den Werkstätten der Künstler des Mittelalters hervorgegangen sind. Von dem Lob, welches wir den Letzteren zollen, gebührt ein Theil der Sonne in ihrem bewunderungswürdigen stillen Schaffen. Die Einen schreiben die genannten Färbungen der Gegenwart von Eisenoxyd zu; die Anderen dem Arsenik, wieder Andere der Kohle oder den der Glasmischung beigemengten schwefelsauren Salzen; die Meisten sehen in dem als Entfärbungsmittel angewendeten Braunstein die Ursache. Dieser spielt allerdings bei manchen gefärbten und nicht gefärbten Gläsern eine sehr wichtige Rolle, insbesondere bei denjenigen, welche, dem Lichte ausgesetzt, einen Purpur- oder Fleischton annehmen. Allein bei einigen Versuchen, welche mit Glas angestellt wurden, von welchem man wuſste, daſs es keinen Braunstein enthielt, hat man deutlich ausgesprochene Aenderungen vom Grünlichen ins Gelbe beobachtet. Die Frage wird wohl nicht eher richtig gelöst werden, als bis Jemand speciell für diesen Zweck eine Reihe gefärbter Gläser auf das sorgfältigste hat herstellen lassen, um sie dann Monate und Jahre lang der Einwirkung des Sonnenlichtes auszusetzen. Die bei fast allen Hohlglaswaaren, sowie beim Fensterglas verwendeten Materialien enthalten Eisen, dessen dem Glase ertheilte Färbung durch die complementäre des zugesetzten Braunsteins bekanntlich ausgeglichen wird. Trifft nun das Sonnenlicht dieses farblose Glas, so findet wahrscheinlich in den Bestandtheilen des Glases ein Austausch oder eine neue Vertheilung des Sauerstoffes statt und in Folge dieses Vorganges eine Entwicklung der färbenden Kraft desjenigen Metalloxydes, welches die gröſste Verwandtschaft zum Sauerstoff hat, oder das in reichlicherer Menge als die übrigen Bestandtheile in der Mischung vorhanden ist. So kommt es, daſs bei gewissen Proben das Gelb des Eisens, bei anderen das Roth des Braunsteins vorherrscht, wieder bei anderen das Gelb zuerst erscheint, aus welchem sich sodann die Purpurtöne entwickeln. Vorstehende Theorie, welche über die Färbung der farblosen Gläser durch das Sonnenlicht vielleicht einigen Aufschluſs gibt, ist auch auf gefärbte Gläser anwendbar, um so mehr, als sämmtliche empfindliche Versuchsobjecte eine gewisse Menge Eisen oder Braunstein oder auch beide Substanzen enthalten.