Vom Quarzsand zum Flachglas

Glas ist ein besonderer und faszinierender Werkstoff. Das am häufigsten produzierte Glas ist das Kalk-Natronsilikat-Glas. Daraus hergestelltes Flachglas ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.

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.
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 so gut wie keine 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 wurden.
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 1902 entwickelte Verfahren der Ziehglasherstellung dar.
Dabei wurde Flachglas durch Hochziehen der Schmelze in einem senkrechten, 8 Meter hohen Kühlkanal Höhe produziert. Die Glasdicke konnte durch Ändern der Ziehgeschwindigkeit verändert werden.
Das Fourcault-Verfahren wird heute kaum mehr angewendet. Meist werden damit noch Restaurationsgläser hergestellt.

Eine dem Fourcault-Verfahren ähnliche, aber verbesserte Technik wurde von Irving Wightman Colburn Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt. Sie kam ab 1917 als sogenanntes Libbey-Owens-Verfahren zur industriellen Anwendung.
Dabei wird ebenfalls ein Glasband senkrecht aus der Schmelze gezogen. Allerdings kommt zur besseren Handhabung eine Umlenkrolle zum Einsatz, die das Band in einen horizontalen Kühlkanal umleitet.
Die Libbey-Owens-Methode erreichte etwa die doppelte Produktionsgeschwindigkeit, wie das Fourcault-Verfahren. Das lag an der einfacheren Kühlung und dem Umstand, dass der Kühlofen beliebig lang sein konnte.
Heute findet Libbeys-Owens-Methode keine Anwendung mehr.

Einen wichtigen Entwicklungschritt in der Flachglasherstellung gelang 1919 Max Bicheroux. Er entwickelte das nach ihm benannte Bicheroux-Verfahren, bei dem flüssige Glasmasse zwischen gekühlten Walzen zu einem Glasband geformt wurde. Dieses wurde in Tafeln geschnitten und abgekühlt.

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 fließt die geschmolzene Glasmasse 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 noch mal 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.
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.