Floatglas
FloatglasistFlachglas,welches imFloatprozess,oder auchFloatglasverfahren,hergestellt wird, einem endlos-kontinuierlichen Prozess, bei dem die flüssige Glasschmelze fortlaufend von einer Seite auf ein Bad aus flüssigemZinngeleitet wird. Auf diesem schwimmt (engl.to float) das Glas. Das Verfahren wird seit den 1960er Jahren industriell angewandt, hat seither die meisten anderen Methoden zur Flachglasherstellung weitgehend verdrängt und liefert (Stand 2004) etwa 95 Prozent des gesamten Flachglases aller Anwendungsbereiche wie Fensterglas, Fahrzeugscheiben undSpiegel.
Der BegriffSpiegelglassteht gemäß DIN 1249 (Flachglas im Bauwesen) und DIN 1259 (Glas) für planes und durchsichtigesGlas,wird aber mittlerweile oft synonym für Floatglas verwendet; als Grundlage für Flachglas fast aller Bereiche wird auch vonBasisglasgesprochen.
Produktionsablauf
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Das Grundglas wird in einerGlasschmelzwanneerschmolzen. Die reinegeläuterte,bei 1100 °C teigig-flüssigeGlasschmelzewird aus der Wannekontinuierlichauf ein längliches Bad aus flüssigemZinngeleitet. Aufgrund des Dichteunterschieds (ρ(Glas) ≈ 2,5 g/cm³, ρ (Zinn) ≈ 7,31 g/cm³), schwimmt die Schmelze auf dem Zinn und breitet sich dort gleichmäßig aus. Durch dieOberflächenspannungdes Zinns und des flüssigen Glases bilden sich sehr glatte Oberflächen. Das auf dem kühleren Ende des Bades erstarrte, noch ca. 600 °C warme Glas wird fortlaufend herausgezogen und durchläuft einenKühlofen,in dem es verspannungsfrei heruntergekühlt wird. Nach einer optischen Qualitätskontrolle wird das Glas geschnitten (Standardgröße in Europa: 6000 mm × 3210 mm).
Die nachfolgende Tabelle[1]vergleicht Herstellungsverfahren für durchsichtiges[2]Flachglas:
| Verfahren | Glasstärken | Oberfläche | Lufteinschlüsse | Materialeinschlüsse | Produktionskosten pro Fläche |
|---|---|---|---|---|---|
| Zylinderblasverfahren(Antikglas) | 2,0 bis 3 mm | wellig; optisch unruhig durch Striemen und Bläschen, keine planparallele Oberfläche | einige bis viele | einige | extrem hoch (Handarbeit) |
| Gießen, Walzen, Schleifen, Polieren | ab 2,0 mm | stark gewellt | einige | keine | sehr hoch (Schleifen und Polieren) |
| Ziehen (Fourcault-Verfahren) | 0,8 bis 7 mm | mäßig gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig | wenige | keine | mäßig |
| Ziehen (Pittsburgh-Verfahren) | 3,0 bis 8 mm | schwach gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig |
sehr wenige | sehr wenige | mäßig |
| Ziehen (Libbey-Owens-Verfahren) | 0,6 bis 20 mm | schwach gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig |
sehr wenige | sehr wenige | mäßig |
| Overflow-Downdraw-Verfahren[3]oder Fusions-Verfahren (u. a. fürFlüssigkristallbildschirme) | ab 0,1 mm | nicht gewellt | keine | keine | hoch |
| Floatprozess | < 1 bis 24 mm | nicht gewellt | keine | praktisch keine, lediglich unterUltraviolettsichtbar | niedrig (große Mengen) |
DieViskositätdes halbflüssigen Glases und die Ziehgeschwindigkeit, mit der das feste Glas von der halbflüssigenPhasegezogen wird, bestimmen die Stärke (Dicke) des Glases. In vielen Anlagen liegen zur Regulierung der Glasstärke im Bereich des Zinnbades am Rand der Glasfläche (der später abgeschnitten wird) sogenannte Toproller auf. Zur Erzeugung höherer Glasdicken kommen keine Toproller mehr zur Anwendung. In diesem Fall wird das zähflüssige Glas zwischenGraphitblöcken,den sogenannten Fendern, hindurchgezogen und dabei zu höheren Stärken aufgefaltet. Das Floatglasverfahren ermöglicht Glasstärken ab etwa 0,4 mm. Üblicherweise werden die weltweiten Standardstärken 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 und 24 mm produziert.
Eine Floatglasanlage ist wegen der durchschnittlich recht hohen Tonnagen, und den daher groß dimensionierten Aggregaten, sehr lang (ca. 300 bis 800 m). Zinn hat mit 232 °C einen niedrigenSchmelzpunkt,so dass es bis zum völligen Erstarren des Glases noch flüssig bleibt; außerdem hat es bei den verwendeten 1100 °C noch keinen hohenDampfdruck,der zu Unebenheiten an der Glasunterseite führen könnte, und verhält sich gegenüber dem Glas fastinert.Das Zinn muss zur Vermeidung vonOxidationmit demLuftsauerstoffin einer Schutzatmosphäre (meistStickstoffundWasserstoff) gehalten werden.
Auf der Zinnschmelze wird die Glasseite gering mit Zinndotiert.Für wissenschaftliche Untersuchungen inLaborgläsern,bei denen es auf besondere Reinheit ankommt, kann Floatglas unter Umständen nicht verwendet werden. Auch nachfolgende Beschichtungsverfahren gelingen auf beiden Seiten unterschiedlich. Die Unterseite anhand der Spuren des Zinns zu identifizieren, ist daher für die Weiterverarbeitung manchmal wichtig. Für die Unterscheidung wird oft ausgenutzt, dass die Zinnseite unter kurzwelligerUltraviolett-Bestrahlung graublaufluoresziert.[4]
Eine Floatglasanlage läuft permanent rund um die Uhr und produziert ca. 11 bis 15 Jahre lang (Wannenreise). Danach ist eine Kaltreparatur erforderlich, bei der die Wannenauskleidung erneuert wird. Eine große Anlage liefert etwa 3000 m²/h bei 4 mm Glasstärke bzw. 33 t/h. Im Jahr 2006 waren etwa 280 Floatglasanlagen weltweit im Einsatz, die Tendenz war steigend.
Kennzeichnung
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Floatglas wird bisher ohne dauerhafte Produktkennzeichnung ausgeliefert. Zwei Methoden sind bekannt, eine solche Kennzeichnung auf- oder einzubringen:
- Laser-Fracking im Glasvolumen erzeugt minimale optische Störungen, die alsserieller Codeoder als 2- oder 3-dimensionalerMatrixcodeausgeführt werden können.
- Umwandlung der Zinndotierung in eine oberflächliche dauerhafte Farbschicht mit ein- oder zweidimensionalem Code.
Weitere Kennzeichnungsverfahren mit Bedruckung sind weniger dauerhaft; Kennzeichnungsverfahren mit Silberbedampfung sind nicht mehr gebräuchlich.
Geschichte
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Bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts hatteHenry Bessemerdie Idee, flüssiges Zinn als Träger für Flachglas zu verwenden. Im Jahre 1902 erhieltWilliam E. HealeinPatentin denUSAauf das Herstellungsprinzip, Glas kontinuierlich über ein Zinnbad laufen zu lassen und soplanparallele Oberflächenzu erhalten.[5]Dieses Patent ist nie kommerziell genutzt worden.
Alastair Pilkingtonentwickelte das Verfahren so weit, dass es industriell anwendbar wurde, und stellte es am 20. Januar 1959 der Öffentlichkeit vor. 1966 begann die FirmaPilkington BrothersinSt. Helens(Großbritannien) mit der Produktion und vergab nachfolgend eine Vielzahl von Lizenzen an andere Flachglashersteller.
Das erste industrielle Verfahren war nur zur Produktion von 6,1 mm dickem Glas geeignet – die Glasstärke, die sich einstellt, wenn man flüssiges Glas auf eine mit flüssigem Zinn gefüllte Wanne (Floatbath) ausbreiten lässt. In der Entwicklung des Floatverfahrens kamen dann sogenannte Edgerollmaschinen zum Einsatz, deren Weiterentwicklung zu den heute üblichen Toprollmaschinen führte. Diese Entwicklung gab dem Floatbadverfahren erst die heutige Bedeutung, da mit dem Verfahren jetzt unterschiedliche Glasdicken hergestellt werden konnten.
Das neue Verfahren löste die bisherige Flachglasproduktion im Guss- oder Blasverfahren nahezu vollständig ab.
Schon bald kam weltweit das meiste Flachglas aus Floatglasanlagen. Durchsichtiges Flachglas ist seither bedeutend billiger geworden und heute ein vielseitig und großflächig in der Architektur eingesetztes Baumaterial, das Architekten einen großen Gestaltungsspielraum gibt und energiesparende Konstruktionen mit hoher Transparenz ermöglicht. Da die geringen verbliebenen Zinnspuren auf einer Seite des Floatglases einigen speziellen Anwendungen entgegenstehen, hat z. B. für LCD/TFT-Displays das Overflow-Down-Draw- oder Fusion-Verfahren nach wie vor eine gewisse Bedeutung.
Weblinks
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Material Archiv: Floatglas– Umfangreiche Materialinformationen und Bilder
Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑Siegfried Rech et al. / Zentralstelle für Berufsbildung desMinisteriums für Glas- und KeramikindustrieIlmenau (Hrsg.):Glastechnik 1,1. Auflage. VEBDeutscher Verlag für Grundstoffindustrie,Leipzig 1978, S. 158 ff.
- ↑Gewalztes Gussglas wird ungeschliffen und unpoliert auch als nichtdurchsichtiges Glas verwandt.
- ↑PatentEP1832558B1:Flachglasherstellungsvorrichtung und Flachglasherstellungsverfahren.Angemeldet am7. November 2005,veröffentlicht am23. März 2014,Anmelder:Nippon Electric Glass,Erfinder: Tomonori Kano.
- ↑Christian Schittich, Gerald Staib, Dieter Balkow, Matthias Schuler, Werner Sobek:Glasbau Atlas.Hrsg.: Birkhäuser. 3. Auflage. 2006,ISBN 978-3-7643-7632-1,S.91ff.(391 S.).
- ↑PatentUS710357A:Manufacture of window and plate glass.Angemeldet am25. Januar 1902,veröffentlicht am30. September 1902,Erfinder: William E Heal.