Glasherstellung

Die Glasherstellung ist ein Produktionsprozess zur Herstellung von Produkten aus Glas. Die Glasherstellung gliedert sich in mehrere Prozessschritte: das Mischen und Vorbereiten der Ausgangsstoffe, das Schmelzen der Ausgangstoffe, das Überführen des erschmolzenen Glases in die gewünschte Form und das kontrollierte Abkühlen der produzierten Glaskörper (s. Abbildung 1).

Die Ausgangsstoffe können in unterschiedliche Kategorien unterteilt werden. Als Hauptbestandteil wird in den meisten Fällen Silizumdioxid genutzt. Dieses wird in Form von Quarzsand aus entsprechenden Lagerstätten gewonnen. Als ein weiterer wichtiger Bestandteil werden Soda oder Pottasche eingesetzt, um die Schmelztemperatur des Siliziumdioxids zu senken. Eine Reihe von Eigenschaften des produzierten Glases kann mit Zugabe von weiteren metallischen Oxiden gesteuert werden. Härte und chemische Beständigkeit des Glases können durch Oxide von Kalzium, Magnesium oder Aluminium verbessert werden. Mit der Zugabe von Oxiden von Blei, Zink oder Barium verändern sich der Klang und die Klarheit des Glases. Die Ausdehnung von Glas unter Hitze kann durch Beimischung von Bortrioxid reduziert werden. Zusätzlich können eine Reihe von chemischen Elementen genutzt werden um das Glasprodukt zu färben.

Die Ausgangsstoffe werden gemäß der Rezeptur für das entstehende Glas in Silos gemischt. Ein Teil der Ausgangsstoffe kann durch recyceltes Glas substituiert werden. Dies wirkt sich positiv auf den Energiebedarf im folgenden Prozess aus.

Nachdem die Ausgangsstoffe gemischt wurden, werden sie aus dem Silo in die Glaswanne befördert. Eine Glaswanne ist ein Industrieofen, in dem das Schmelzen des Glases erfolgt. Es handelt sich dabei in der Regel um gemauerte Wannen mit einer Gewölbedecke. In dem Gewölbe befinden sich Brenner und Rauchgasabzüge. Mit den Brennern wird Erdgas oder Öl verbrannt, um das Glas zu erhitzen. Zusätzlich kann eine elektrische Beheizung installiert sein.

Das Schmelzen gliedert sich in das Erschmelzen und die Durchmischung der Ausgangsstoffe. Die Prozesse sind nicht zwingend räumlich voneinander getrennt, sondern gehen fließend ineinander über. Nach Eintritt der Ausgangsstoffe in die Glaswanne beginnt das Erschmelzen der Ausgangsstoffe. Dem Erschmelzen folgt die Durchmischung der entstandenen Schmelze. Die Durchmischung geschieht durch Strömungen innerhalb der Schmelze, die durch Temperaturunterschiede an der Oberfläche der Schmelze entstehen. Diese Temperaturunterschiede können durch gezieltes Einsetzen der Brenner gesteuert werden. Der Durchmischung folgt die Eliminierung von gasförmigen Bestandteilen. Für die Eliminierung werden Prozesse, bei denen sich Gasblasen bilden, unterstützt. Dies wird durch Zugabe bestimmter Stoffe und dem einblasen von Luft am Boden der Glaswanne bewirkt. Die entstehenden Gasblasen steigen in der Schmelze auf und das Gas gelangt mit dem Abgas aus dem Ofenraum. Abschließend wird die Schmelze auf die benötigte Arbeitstemperatur herabgekühlt.

Daran anschließend beginnt die Formgebung des Glases. Das geschmolzene Glas wird aus der Glaswanne entnommen und in die gewünschte Form gebracht, die von der Verwendung des Glases abhängt. Die Herstellungsprozesse werden gewöhnlich anhand der hergestellten Glasprodukte unterschieden:

• Behälterglasherstellung: Behälterglas wird als Verpackung für Lebensmittel, Kosmetika oder Medikamente genutzt,
• Flachglasherstellung: Flachglas wird insbesondere in der Bauindustrie und der Automobilindustrie eingesetzt,
• Glasfaserherstellung: Glasfasern werden beispielsweise in verstärkten Kunststoffen verwendet,
• Glaswolleherstellung: Glaswolle wird als Isolierungsmaterial genutzt,
• Haushaltsglasherstellung: Haushaltglas gibt es in Form von Vasen oder Kochgeschirr,
• Spezialglasherstellung: Spezialglas wird in einer großen Bandbreite von Produkten, z. B. Glühbirnen oder Laborausstattung, genutzt.

Um mechanische Spannungen innerhalb des produzierten Glaskörpers zu vermeiden ist es von großer Bedeutung, dass das Glas kontrolliert abgekühlt wird. Die Spannungen können ansonsten dazu führen, dass das Glas bereits bei kleinen Belastungen springt oder bricht.

Englische Übersetzung(en):

glass production