Der Produktionsprozess

	Typischer Aufbau einer Glasfabrik und Fertigungsablauf
	Die IS-Maschine im Detail
	Scherben als Rohstoff

Typischer Aufbau einer Glasfabrik und Fertigungsablauf
Technik der Glasherstellung - kurzer Abriss

In der Technik der Glasherstellung hat sich ab dieser, in der Rubrik Geschichte der Glasherstellung beschriebenen Mechanisierung keine grundlegende Änderung vollzogen. Natürlich sind neue Verfahren für einzelne Produktionsschritte entwickelt worden, oder es wurden bestehende Verfahren durch den Fortschritt der Technik weiter verbessert, der Gesamtablauf ist aber im Grunde immer noch der selbe geblieben.

Zur Steuerung der Bewegungen der IS-Maschine (Individual Section) wurde früher, wie vorher erwähnt, die verwendete Druckluft mechanisch ausgelöst, heute geschieht dies durch elektronische Steuerungen zum Beispiel von der Firma futronic. Zusätzlich wurden natürlich auch große Fortschritte im Bereich der On-Line Qualitätskontrolle und bei den Materialien der Glasformen gemacht.

Um nun einen kleinen Überblick über diesen technischen Ablauf der Glasherstellung zu gewinnen, ist der schematische Aufbau und Ablauf in einer Glasfabrik in der folgenden Abbildung kurz dargestellt:

1 - Rohstoffbunker 2 - Wannenofen 3 - Filteranlage 4 - IS-(Individual Section) Maschinen 5 - Einschieber 6 - Kühlofen 7 - Inspektionsmaschinen 8 - Palletierer

Die Rohstoffe (Kalk, Sand und Soda) für die Erzeugung des Glases werden, je nach Lage und Verkehrsanbindung der Glasfabrik, per Bahn, Schiff oder LKW angeliefert.

Von den Rohstoffbunkern (1), in denen die angelieferten Rohstoffe zwischengelagert werden, gelangen diese dann in den Gemengeturm, wo das Abwiegen und Mischen vonstatten geht. Hierbei kommt es auf größtmögliche Genauigkeit an, wobei Schwankungen in der Rohstoffqualität durch veränderte Rohstoffanteile ausgeglichen werden können. Dabei wird zur Produktion von Behälterglas heute ein Gemisch folgender Zusammensetzung verwendet:

- 71 - 74 % Sand

- 8 - 12 % Kalk

- 13 - 15 % Soda oder Natronlauge

sowie einige Zusatzstoffe zur Färbung, Entfärbung, Läuterung und Schmelzbeschleunigung.

Eigentlich nicht zu den Rohstoffen zählen die Glasscherben, jedoch spielen diese als Ausgangsmaterial eine immer stärkere Rolle. Scherben schmelzen leichter als die Ausgangsstoffe und sparen somit Energie und Rohstoffe ein. Der Anteil der zur Schmelze verwendeten Scherben hängt von der Art der Scherben und der zu produzierenden Behälter ab. Bei grünen Behältern kann der Anteil bis zu 80% erreichen. Die Anforderungen an die Qualität der Scherben und somit an die Sortieranlagen ist in den letzten Jahren, aufgrund des steigenden Einsatzes als Ausgangsmaterial, stetig gestiegen. Verunreinigungen wie Metallteile, Teflon und Tonscherben vermindern die Qualität des Glases und somit seine Festigkeit oder bilden Ablagerungen in der Schmelzwanne. Weitere Informationen über den Einsatz von Glasscherben finden Sie unter der Rubrik Scherben als Rohstoff.

Interessanterweise ist Glas ein sehr harter und spröder Stoff mit sehr hoher Festigkeit im Ausgangszustand. Seine Festigkeit beträgt 350 - 450 KP/mm², wobei normaler Gebrauchsstahl nur eine Festigkeit von 40 - 50 KP/mm² hat. "Jungfräuliches" Glas hat somit eine deutlich höhere Festigkeit als Stahl! Diese sehr hohe Festigkeit geht allerdings im Lauf des Herstellungsprozesses und während des Transports zu den Abfüllanlagen verloren, da an der Oberfläche des Glases durch Aneinanderschlagen der Glasbehälter (...) Mikrorisse entstehen und den Behälter schwächen.

Die Rohstoffe rieseln nun stetig in die Schmelzwanne (2), wo das Schmelzen kontinuierlich stattfindet. Eine Schmelzwanne kann dabei in drei Bereiche untergliedert werden, wo die einzelnen Schmelzphasen ablaufen. In der ersten Zone kommt es bei zirka 1400 °C zur chemischen Reaktion der Ausgangsstoffe und somit zum eigentlichen Schmelzen. Hierbei entsteht eine klebrige, blasenreiche Masse. In der darauffolgenden Läuterzone, wo die Blasen zur Oberfläche steigen und entweichen, homogenisiert sich die Schmelze dann bei einer bis auf 1550 °C gesteigerten Temperatur.

Über eine Rüttelrutsche rieselt das Gemenge zusammen mit den Scherben (hier grau im Bild) in den Wannenofen. Um eine zügige Einbringung zu gewährleisten, wird mit einem Schieber (das gebogene Rohr im Bild) nachgeholfen. Das flüssige Glas befindet sich dann weiter rechts innerhalb der Schmelzwanne. An dieser Stelle beträgt die Umgebungstemperatur zirka 200°C.

Aus der Schmelzwanne fließt das Glas dann in die Arbeitswanne, wo es bei einer Temperatur von zirka 1250 °C lagert und zur weiteren Verarbeitung dann durch die Speiserkanäle in die Speiserköpfe der IS-Maschinen fließt.

Dies ist der Blick von der Produktionsmaschine (IS-Maschine) den Speiserkanal entlang in Richtung Schmelzwanne. Der Speiser ist rechts vorne im Bild, gerade verläßt ein Tropfen unten den Speiser in Richtung Tropfenverteiler.

Im linken Bild ist der Tropfenfall durch die reduzierte Helligkeit sehr gut zu beobachten. Der Schnitt des Glasstrangs erfolgt mittels einer Schere direkt unter dem Speiser (leider nur schwer zu erkennen), danach werden die Tropfen über die Tropfenverteiler in die einzelnen Stationen der IS-Maschine gelenkt. Dies sind die gebogenen, halboffenen Röhren an denen im rechten Bild links unten die Dampfentwicklung erfolgt aufgrund der Wasserkühlung.

Der Schmelzwanne nachgeschaltet befindet sich der aus mehreren (hier drei) Stufen bestehende Filter (3). Am Anfang steht die Sorption für Schwefel-, Fluor- und Chlorverbindungen. Danach kommt der Filter für Staub und schließlich die Reinigung für Stickoxide. Dem zuvor abgekühlten Abgasstrom wird im Sorptionsturm Kalkpulver zugesetzt, welches die Schwefel-, Fluor- und Chlorverbindungen bindet und dann zum Elektrofilter mitführt. Zusammen mit dem anderen Staub durch das Schmelzen schlägt sich dann das Kalkpulver an den Metallplatten des Elektrofilters nieder. Beim Anschlagen der Platten fallen sie in Auffangbehälter. Als letzte Reinigungsstufe wirkt ein Katalysator aktiv gegen Stickoxide. In den Abgasstrom wird Ammoniak eingesprüht, der mit den Stickoxiden reagiert und am Katalysator Wasser und Stickstoff bildet. Der Katalysator besteht aus Waben oder Platten, die mit Titan- oder Vanadiumoxiden belegt sind.

Das Bild zeigt einen Filter zur Abgas-reinigung , direkt neben dem Schornstein , bei der Firma Oberland Glas in Bad Wurzach. Die Größenverhältnisse sind sehr gut durch die mehfach gestapelten Bierkästen-paletten mit 3 Paletten zu a 5 Bierkästen, also insgesamt 15 Kästen zu erahnen.

Die so entstandenen Behälter werden über Transportbänder unter der Beschichtungshaube, wo eine Beschichtung durch Zinn- oder Titan- Oxide zum Schutz der Glasoberfläche erfolgt, bis hin zum Einschieber (5) transportiert.

Nun werden diese mit dem nötigen Abstand zum Nachbarbehälter, damit ein Zusammenkleben nicht stattfinden kann, in den Kühlofen Reihe für Reihe eingeschoben (6). In dem um die 40 Meter langen Kühlofen erfolgt in zirka 45 Minuten die langsame Abkühlung der Behälter bis auf 35°C. Dieses langsame Abkühlen ist zur Vermeidung von Spannungen in den Behältern außerordentlich wichtig.

Dies ist der Anfang des zirka 40 m langen Kühlofens. Der blaue Kasten links im Bild ist der Einschieber, der Reihe um Reihe der Glasbehälter in den Kühlofen einschiebt.

Nach dem Verlassen des Kühlofens und nach einer erneuten Beschichtung, die die Behälter besser aneinander gleiten lässt, müssen diese die verschiedenen Inspektionsgeräte passieren. Diese Inspektion wird durch mehrere, hintereinandergeschaltete Geräte durchgeführt.

Geprüft werden Kriterien wie Formhaftigkeit, Abmessungen, Wanddicke, Einschlüsse, Risse, Außen- und Innen- Druckfestigkeit unter anderem mit Prüfmaschinen von AGR. Schadhafte Behälter werden aussortiert und sofort wieder mittels Förderbändern zurück zur Schmelzwanne transportiert und eingeschmolzen. Diese Prüfungen erfolgen oftmals Formennummerbezogen. Jede Fertigform an der IS-Maschine hat eine Nummer. Aufgrund der während der Prüfung gewonnenen Informationen lassen sich Rückschlüsse auf die Qualität der Formen ziehen. Fehler, die immer wieder bei einer bestimmten Form auftreten erlauben dem Personal, schadhafte Formen am heißen Ende frühzeitig zu wechseln und somit den Ausschuss gering zu halten.

Als letzte Station im Fertigungsablauf erreichen die Behälter den Palletierer zum Beispiel von EMMETI. Hier werden sie nun auf Paletten gestapelt und danach für den weiteren Transport bis zum Kunden zum Schutz vor Verschmutzungen und Beschädigungen durch Aneinanderschlagen in Folien eingeschweißt.

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Die IS-Maschine im Detail
Die Funktionsweise der IS-Maschine - dargestellt anhand einer Station

Das Glas gelangt, wie in der Rubrik typischer Aufbau einer Glasfabrik und Fertigungsablauf dargestellt, erwähnt, durch die Speiseköpfe in die Vorformseite der IS-Maschinen.

Hier ist die Vorformseite einer 10-Stations IS-Maschine abgebildet. Rechts, in den letzten Stationen werden gerade einige Külbel in in die Fertigformen geschwenkt.

Hier findet nun der formgebende Prozess statt und es entsteht der Glasbehälter. Abgebildet in den Fotografien ist eine IS-Maschine mit 10 Stationen (Sektionen) und in Doppeltropfenausführung. Das heißt, das pro Station immer zwei Vorformen und Fertigformen angebracht sind. Es werden also parallel zwei Behälter in einer Sektion gefertigt.

Die einzelnen Arbeitsschritte und die verschiedenen Verfahren zur Glasherstellung soll die folgende Abbildung erläutern:




Zuerst fällt der Glastropfen über eine Rinne gelenkt in die Vorform (1). Nach dem Verschließen der Vorform durch einen Deckel, wird der Glastropfen mittels Druckluft nach unten geblasen. Dabei entsteht die Mündung des späteren Glasbehälters (2). Nachdem die Vorform dann oben verschlossen wurde erfolgt das Vorblasen in der entgegengesetzten Richtung zur ungefähren Form des Behälters. Der sogenannte Külbel entsteht (3). Danach ist der Produktionsablauf in der Vorform beendet, die Vorform öffnet sich und der Külbel wird mittels eines Schwenkarms in die Fertigform befördert (4 und 5). In einer kleinen Ruhepause wird die fertige Vorform durch das heiße Glasinnere neu erwärmt (6). Jetzt kann der Mündungsträger zurück zur Vorform geschwenkt werden (7) und der nächste Glastropfen in der Vorform wird zum Külbel geformt. Der Blaskopf senkt sich über die Mündung des Külbels, das Ausblasen zur endgültigen Form des Glasbehälters findet statt (8). Die Fertigform hat sich geöffnet und ein Greifer hat den Behälter herausgehoben. Dieser wird dann auf eine Kühlplatte abgesetzt und verweilt dann dort eine kurze Zeit. Nachdem der Behälter dann durch die Abkühlung stabil genug ist, kann er auf das Transportband geschoben werden (9).

Hier ist die Fertigformseite einer 10-Stations IS-Maschine abgebildet. Die noch glühenden Flaschen werden nach einer kleinen Abkühlphase in der einzelnen Station auf das Transportband geschoben und zum Kühlofen transportiert.

Dieses Verfahren zur Glasbehälterherstellung wird Blas-Blas-Verfahren genannt, da der ganze Formgebende Prozess nur unter Zuhilfenahme von Druckluft erfolgt.

Als weiteres, wichtiges Verfahren zur Glasherstellung ist noch das Press-Blas-Verfahren zu nennen. Hierbei erfolgt der dritte Schritt, das Ausformen des Külbels nicht durch Druckluft, sondern mittels eines Metallstempels, der das Glas in die gewünschte Vorform presst. Auf der Fertigformseite erfolgt das Ausformen dann weiterhin mit Pressluft. Die anderen Arbeitsschritte in der einzelnen Station sind aber identisch mit dem oben beschriebenen Blas-Blas-Verfahren, deshalb ist auf eine bildliche Darstellung verzichtet worden.

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Recycling bedeutet nicht nur Abfallstoffe in den Produktionskreislauf zurückzuführen, sondern sie noch einmal als Rohstoff für qualitativ gleichwertige Endprodukte einzusetzen. Werden aus Joghurtbechern Parkbänke oder Tüten hergestellt, so ist dies eher als Downcycling zu bezeichnen, da die Endprodukte geringere Anforderungen an den Rohstoff stellen und eher niederwertig einzustufen sind.

Zur Fertigung identischer Produkte aus gesammelten Wertstoffen - wie z.B. Glas, denn aus Glas können immer wieder Glasbehälter gefertigt werden - muss das aufbereitete Altglas einen sehr hohen Reinheitsgrad aufweisen. Nur dann kann der hohe Anteil von Scherben (Altglas) bei der Produktion von neuen Glasbehältern beibehalten werden.

So kommt das Altglas bei der Süddeutschen Altglas Rohstoff GmbH an. Zum Transport bei der Recyclinganlage werden Schaufelradlader eingesetzt - man beachte die Größenverhältnisse.

Bei dem Trend in der Glasindustrie zu immer leichteren und dünnwandigeren Glasbehältern führen schon die kleinsten Verunreinigungen durch Fremdmaterial in der Schmelze zu Problemen in der Produktion und zu Ausschuss. Als besonders kritische Verunreinigungen sind hier Keramik, Porzellan, Steine und hochtemperaturfestes Glas zu nennen. Diese Bestandteile werden im Schmelzprozess nicht aufgeschmolzen oder verbrannt und können zu Problemen in der Produktion, durch Einschlüsse in den Glasbehältern, führen.

Eine ähnlich große Bedeutung hat die Farbreinheit des recycelten Altglases - um noch mehr Altglas verarbeiten zu können, muss das Glas konsequent von Beginn an farblich getrennt gesammelt werden.

Hier sind Sie aufgerufen, in die flächendeckend aufgestellten Sammelbehälter für Glas Ihre benutzten Glasbehälter nach Farben getrennt einzuwerfen.

Der Recyclingvorgang in den verschiedenen Unternehmen, wie zum Beispiel der Süddeutschen Altglas Rohstoff GmbH in Bad Wurzach, läuft wie folgt ab: Grobe Verunreinigungen, ganze Keramik-oder Plastikflaschen, Mülltüten, Metalldosen oder sonstige Fremdstoffe, werden an einem manuellen Vorleseplatz aussortiert. Daran anschließend wird über ein Resonanzsieb und eine Verteilmaschine der Glasstrom in die gewünschten Korngrößen aufgeteilt.

Gleiche Kornfraktionen sichern den nachgeschalteten Sortieraggregaten einen optimalen Leistunqsgrad. Die ausgesiebten Großscherben, Flaschenhälse oder Böden werden in einem Prallbrecher in die gewünschte Kornfraktion zerkleinert, sowie die Deckel und Verschlüsse vom Glas freigeschlagen. Überbandmagnete sortieren alle eisenmetallhaltigen Verunreinigungen aus.

Hier findet gerade die Leichtstoffabsaugung statt. Damit werden Papier von Etiketten, Kunststoff- und Aluminiumfolien, Kapselverschlusse und Verschlussringe sowie organische Verunreinigungen und Stäube entfernt

Um die Anteile von Fremdfarben, speziell in Weißglas weiter zu reduzieren, können bei der Aufbereitung von Weißglas spezielle Farbsortiergeräte nachgeschaltet werden, die nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren wie die Abscheidegeräte für die nichttransparenten Teile in Altglasstrom.

Am Ende der Sortierung fallen dann die Scherben auf einen großen Haufen und können als Rohstoff bei der Schmelze genutzt werden. Bemerkenswert ist, dass bei einem Einsatz von 80% Scherben bei der Schmelze, die heute durchaus üblich sind, etwa 20% der Energie eingespart werden kann, die nötig wäre, um Kalk, Sand und Soda aufzuschmelzen.

Diese Seite wurde in Anlehnung und mit freundlicher Genehmigung an eine Informationsbroschüre zum Recycling der Süddeutschen Altglas Rohstoff GmbH in Bad Wurzach erstellt. Die verwendeten Bilder stammen ebenfalls daraus. 

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