Vom Quarzsand zum Flachglas

WAS IST GLAS?

Glas ist ein amorpher Festkörper, der allerdings beim Erhitzen in einen flüssigen Zustand über geht. Thermodynamisch bezeichnet man es als gefrorene, unterkühlte Flüssigkeit.

Das am häufigsten weltweit produzierte Glas ist das Kalk-Natronsilikat-Glas. Es besteht aus Siliziumdioxid, Natriumoxid und Kalziumoxid.

Quarzsand als Silicat-Träger bildet massenmäßig mit rund drei Vierteln den größten Teil des Gemenges für die Glasherstellung. Kalk ist zu ca. 10 % und Natron zu ca. 15 % enthalten.

Bei der Produktion werden dem Gemenge auch Eigenscherben, also Bruchglas aus den Verarbeitungsprozessen beigemengt. Das verbessert den Schmelzvorgang.

Kalk-Natronsilikat-Glas weist eine glatte, porenfreie Oberfläche und eine gute Lichtdurchlässigkeit auf.

Da in Quarzsand meist Spuren von Eisenoxid enthalten sind, kann vor allem bei dicken Glasscheiben eine grünliche Färbung auftreten. Dies lässt sich durch Verwendung von Quarzsand mit geringem Eisenoxidanteil vermeiden. Dann erhält man Weißglas, das zumeist sehr wenig Eigenfarbe aufweist.

Das Gemenge aus den einzelnen Bestandteilen wird für die Glasherstellung zunächst in der Rauschmelze erschmolzen und homogenisiert.

Danach erfolgt die Läuterung, in der die Gase ausgetrieben werden.

Zuletzt wird die Schmelze auf die Formgebungstemperatur abgekühlt.

DIE GESCHICHTE DER FLACHGLASHERSTELLUNG

Erstes flaches Fensterglas wurde in Europa ca. 1.000 n. Chr. hergestellt. Dazu wurden Zylinder geblasen, die aufgeschnitten und flach gewalzt.

Diese Gläser waren jedoch mit ihren Unebenheiten und Einschlüssen qualitativ nicht besonders hochwertig.

Glasplatten im Gussverfahren wiesen eine höhere Qualität auf, waren aber teuer. Sie mussten nach dem Gießen geschliffen und poliert werden.

Einen großen Fortschritt in der Flachglasproduktion stellte das von Émile Fourcault 1904 entwickelte Verfahren der Ziehglasherstellung dar.

Dabei quillt die Glasschmelze über eine Ziehdüse und wird von Fangeisen vertikal in die Höhe gezogen. Walzenpaare befördern die Masse durch einen senkrechten, 8 Meter hohen Kühlkanal Höhe. Die Glasdicke konnte durch Ändern der Ziehgeschwindigkeit verändert werden.

Das Fourcault-Verfahren wird heute kaum mehr angewendet. Meist werden damit noch Restaurationsgläser hergestellt.

Der Durchbruch gelang Alastair Pilkington 1959 mit der Entwicklung des Floatglasverfahrens.

Die Glasschmelze wird dabei auf ein Bad aus flüssigem Zinn gegossen. Glas schwimmt aufgrund des geringeren Gewichts auf der Metalloberfläche und breitet sich darauf aus. Der englische Begriff „float“ (=fließen) als Bezeichnung dieser Methode bezieht sich auf diesen Vorgang.

Das Floatglasverfahren revolutionierte die Produktion von Flachglas, da es eine sehr hohe Produktivität ermöglicht.

Seit den 1970er Jahren ist es das Standardverfahren für die Herstellung von Flachglas und hat andere Techniken beinahe vollkommen verdrängt.

Bei der heute stattfindenden Produktion von Floatglas wird das Rohstoffgemisch zunächst im Schmelzofen bei einer Temperatur von rund 1550° C geschmolzen.

Das Gemenge fließt anschließend in einem endlos-kontinuierlichen Prozess auf ein flüssiges Zinnbad. Dieser Vorgang erfolgt unter Schutzgasatmosphäre, damit das Zinnbad nicht oxidiert.

Die Temperatur während des Ausbreitungsprozesses liegt bei rund 1.100 °C. Nach Abkühlung auf etwa 700 °C wird das Glas von Rollen erfasst und danach nochmals auf 850 °C erhitzt. Dabei wird das Glasband auf die gewünschte Dicke gestreckt. Je schneller die Rollen sich drehen, desto dünner wird das Glas.

Nun wird es in einen Kühlkanal überführt und kontrolliert auf ca. 200 °C abgekühlt. Das langsame und kontrollierte Abkühlen sorgt für spannungsfreies Erstarren der Glasbänder.

Große Ventilatoren bringen das Glas schließlich auf Raumtemperatur. Am Ende erfolgt eine optische Prüfung auf Fehler und das Glas wird in Scheiben geschnitten.

Floatglas ist das am meisten verwendete Bauglas und dient vor allem als Basisprodukt für die Herstellung von vorgespannten Gläsern (ESG, TVG), Verbund- und Isoliergläsern.