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scheibenförmiges Glas Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als Flachglas wird jedes Glas in Form von Scheiben bezeichnet, unabhängig vom angewandten Herstellungsverfahren. Die gängigsten Herstellungsverfahren für Flachglas sind das Floatglasverfahren, das Walzen oder Gießen von Flachglas, und andere hauptsächlich historisch bedeutsame Verfahren wie das Libbey-Owens- oder das Zylinderblasverfahren. Die Erzeugnisse sind Scheiben, welche hauptsächlich im Bauwesen für Fenster- oder Architekturglas Anwendung finden. Ein weiterer großer Einsatzbereich von Flachglas sind Automobilverglasungen, Spiegel, Solarglas für Photovoltaik, Solarthermie und auch Gewächshäuser sowie Displayglas für Bildschirme von Computern, Fernsehern und Smartphones. Für die meisten dieser Anwendungen wird das hergestellte Glas weiteren Veredelungsschritten unterzogen, um es für die jeweiligen Einsatzbedingungen anzupassen.
2000 ― 1900 ― 1800 ― 1700 ― 1600 ― 1500 ― 1400 ― 1300 ― 1200 ― 1100 ― 1000 ― 900 ― 800 ― 700 ― 600 ― 500 ― 400 ― 300 ― 200 ― 100 ― |
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Zeittafel: Entwicklung der Fensterscheibe
Siehe auch: Geschichte des Glases#Flachglas
In der Antike wurden bereits große Mengen an Flachglas hergestellt. Viele öffentliche Gebäude wie Bäder hatten mehrere Quadratmeter große Glasfassaden. Hierfür wurde flüssiges Glas in ca. 40 cm × 40 cm große Sandformen ausgeformt. Die entstandenen Scheiben hatten einen welligen Rand und waren auf einer Seite rau und damit trüb. Die Scheiben wurden in eine gitterförmige Halterung eingelegt und durch vier Klammern am Rand gehalten. Das Verfahren ging im Zuge der Völkerwanderungen verloren, da es für mehrere Jahrhunderte an Kunden und Vertriebswegen für diese Art von Glas fehlte.
Im Mittelalter wurden Verfahren zur Herstellung von Flachglas neu gefunden. Bis ins 18. bzw. 20. Jahrhundert wurde der Großteil des Spiegel- bzw. Fensterglases geblasen.[1]
Seit der Gotik wird das Zylinderblas- und streckverfahren in Mitteleuropa angewandt. Das geblasene Glas wird zu einem offenen Zylinder geformt, von der Pfeife abgelöst (abgesprengt) und im Streckofen zu Flachglas gestreckt. Ab dem 16. Jahrhundert wird in Murano so auch flaches Spiegelglas hergestellt.[2]
An der Glasmacherpfeife wird eine Kugel geblasen, die Pfeife abgesprengt und die Kugel zu Mondglas geschleudert. Dabei entstanden kreisrunde Scheiben bis 1,2 m Durchmesser, die in vier- oder sechseckige Stücke geschnitten wurden. Produktionsbedingt wies das Mittelstück der Scheibe, an dem das Mondglas an der Glasmacherpfeife haftete, eine Verdickung auf, den Butzen.
Ab 1688 wurden durch Walzung gleichmäßig dicke Scheiben bis 1,5 m erreicht. Das geschmolzene Glas wurde auf eine Kupferplatte gegossen und durch Walzen zu Tafelglas verarbeitet.[3] Entwickelt wurde das Verfahren in der königlich-französischen Spiegelglasmanufaktur. Seit dem 19. Jahrhundert wurde das Spiegelglas auch zur Fensterverglasung verwendet. Ab 1904 konnten Scheiben nahezu beliebiger Dimension „gezogen“ werden. Das Floatglasverfahren kam erstmals 1959 zum industriellen Einsatz und macht heute den Großteil des Flachglases aus. Geprägtes Glas, welches auch komplizierte Reliefmuster aufweisen kann, wird mit dem Walzglasverfahren hergestellt. Während dieses Prozesses kann ein Drahtgitter eingelegt und somit Drahtglas erzeugt werden.
Das bahnbrechende Prinzip zur Industrialisierung der Tafel- oder Fensterglasproduktion war das mechanische Ziehverfahren, bei dem ein flaches Glasband aus der Schmelzwanne gezogen wird. Als erster entwarf der Engländer Clark 1857 ein solches Verfahren, das jedoch ebenso wenig Anwendung fand wie das des Franzosen Vallin, dem dafür sogar 1871 ein Patent erteilt worden war. Erfolg hatte erst der belgische Ingenieur und Leiter der Glasfabrik Frison & Cie, Émile Fourcault (1862–1919). An ihn trat vor 1900 der belgische Glasofenkonstrukteur Gobbe mit dem Vorschlag heran, bei Frison & Cie ein Verfahren zur maschinellen Produktion von Fensterglas zu versuchen.
Das 1904 von Forcault entwickelte gleichnamige Verfahren erlaubte erstmals, Flachglas direkt aus der Glasschmelze zu ziehen. Die Glasschmelze quillt bei diesem Verfahren über eine in die Glasschmelze eingelassene, rechteckige Ziehdüse und wird unmittelbar danach von Fangeisen seitlich gefasst und vertikal in die Höhe gezogen. Walzenpaare befördern die erstarrende Glasmasse durch einen 8,00 m hohen vertikalen Kühlofen. Während des Hochziehens kühlt die Schmelze ab, wodurch zusätzlich, durch die Erdanziehung bedingt, eine horizontale Wellenbewegung entsteht. Dieses Muster ist auch später in der Fensterscheibe noch sichtbar. Um diesen störenden Effekt zu vermindern, wurden diese Gläser immer mit horizontal verlaufender Wellenrichtung eingesetzt.
Zur Verwendung in Altbausanierung und Denkmalpflege ist nach dem Fourcault-Prozess hergestelltes Fensterglas heute noch erhältlich und wird oft als Restaurierungsglas bezeichnet.[4]
Im Jahre 1899 begann der Amerikaner Irving W. Colburn damit, eine Methode zur Herstellung von flachem Glas im Ziehverfahren zu entwickeln. Das Libbey-Owens-Verfahren wurde 1904 von ihm patentiert. Es dauerte jedoch noch bis zum Jahr 1913, bis die ersten erfolgreichen Ergebnisse zustande kamen. Zu der Zeit hatte Colburn das Patent bereits an die Toledo Glass Company verkauft. Drei Jahre später war das Verfahren ausgereift. Da sich die Firma zwischenzeitlich in Libbey-Owens Sheet Glass Company umbenannt hatte, erhielt die Methode 1917 die Bezeichnung Libbey-Owens-Verfahren. Heute findet es keine Anwendung mehr. Ähnlich dem Fourcault-Verfahren wurde das Glasband zunächst vertikal aus der freien Oberfläche der Glasschmelze nach oben gezogen, nach ca. 70 cm aber über eine polierte Stahlwalze umgebogen und horizontal durch einen Kühlkanal gezogen. Statt einer Ziehdüse kam dafür eine Fangvorrichtung zum Einsatz, die den Vorteil hatte, Ziehstreifen und -wellen, wie sie durch die Düse des Fourcault-Verfahrens ausgelöst wurden, zu vermeiden. Anschließend durchlief das Glas einen bis zu 60 m langen Kühlkanal, wo es auf etwa 30 °C abkühlte. Dann wurde es geschnitten. Über die Ziehgeschwindigkeit ließen sich Glasstärken zwischen 0,6 und 20 mm einstellen. Die herstellbare Breite des Glasbandes betrug 2,50 m.
Ab 1928 verwendete die Pittsburgh Plate Glass Company eine Kombination des Libbey-Owens und des Fourcault-Verfahrens: die Glasschmelze wurde wie beim Libbey-Owens-Verfahren aus der freien Oberfläche entnommen, die Ziehmaschine des Fourcault-Verfahrens zog das Glas in einen bis zu 12 m hohen Kühlschacht. Die Weiterverarbeitung geschah bei diesem Verfahren auf einer Plattform, die sich ca. 10–15 m über dem Niveau der Hütte befand.
Alle diese Verfahren wurden durch das Floatglasverfahren ersetzt, zumindest in Europa, USA, und Asien. Beim Floatglasverfahren wird das geschmolzene Glas auf eine Schicht flüssigen Zinns geleitet. Das Glas schwimmt auf dem spezifisch schwereren Zinn und bildet glatte Oberflächen aus. Die Vorteile des Floatverfahren liegen in der besseren Qualität der beiden Oberflächen, dem höheren Durchsatz der Anlage, der höheren Glasbandbreite und der besseren Qualität des hergestellten Produktes im Kern. Diese Faktoren berechtigen bei weitem die Investitionskosten, die bei einer Floatanlage höher sind als bei den alten Verfahren.
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Flachglas dient als Basis für zahlreiche Weiterverarbeitungen.
Flachglasoberflächenfehler sind: Verkratzungen (zum Beispiel durch Vandalismus, falsche Glasreinigung, Transportschäden) oder Verätzungen (zum Beispiel durch Zementablagerungen oder Flusssäure (Vandalismus)). Grundsätzlich sind derartige Beschädigungen nur dadurch zu reparieren, dass man im Bereich des Fehlers vorsichtig und möglichst gleichmäßig Glas abträgt.
Es gibt zwei Reparaturverfahren: 1. Kombination von Schleifen und Polieren, 2. Polieren.
Bei dem ersten Verfahren erfolgt der Glasabtrag durch einen Schleifprozess in mehreren Stufen. Hierbei wird ein Winkelschleifer mit einem flexiblen Aufnahmeteller benutzt, welcher mit Schleifscheiben unterschiedlicher Körnung bzw. mit einer Polierscheibe bestückt wird. Die erste Stufe der Schleifscheiben hat die Aufgabe, den erforderlichen Glasabtrag durch Glasabkratzen zu realisieren. Die feineren Schleifstufen haben die Aufgabe, die Oberflächenrauhigkeit so weit zu reduzieren, dass die Polierstufe die ursprüngliche Transparenz wiederherstellen kann.
Zur Reduzierung dieser Qualitätsrisiken gibt es Verfahren, bei denen auf das Glas eine mechanische Maschinenführung mittels Saugnäpfen aufgebracht wird.
Bei dem zweiten Verfahren erfolgt der erforderliche Glasabtrag durch einen sehr intensiven Polierprozess. Hierbei werden die Glaskomponenten (ungefähre Zusammensetzung: 75 % SiO2, 13 % Na2O, 12 % CaO) hydratisiert und in Wasser aufgelöst. Während des Polierens wird die ursprüngliche Transparenz des Glases nicht verändert. Für diesen intensiven Polierprozess sind folgende Bedingungen erforderlich:
Dieses Verfahren nutzt ein Unterdrucksystem zwischen Poliersuspensionstank und Poliermaschine, um der Poliermaschine das Poliermittel zu- bzw. abzuführen und um die Maschine planparallel über das Glas zu führen.
Aufgrund chemischer Unterschiede erfolgt die Wiederverwertung von Flachglas getrennt vom Verpackungsglasrecycling. In Deutschland[17] und Österreich[18] bestehen Recyclingsysteme für Flachglas. Dieses ist für den Konsumenten weitgehend unsichtbar, da Flachglasabfälle in erster Linie im Gewerbe anfallen. Teilweise wird es zu neuem Flachglas verarbeitet. Weitere Produkte sind Glasbausteine, Verpackungsglas, Glaswolle, Schmirgelpapier, Schaumglas und Blähglas. Für die Herstellung bestimmter Typen von Spezialglas kommt Altglas nicht in Frage, insbesondere bei Sicherheitsglas und Fahrzeugscheiben kann es den Qualitätserfordernissen im Wege stehen.[17]
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