Druckluft in der Glasindustrie

Bei der Herstellung von Glas durchläuft ein pulverartiges Gemenge hygroskopischer Stoffe eine Schmelze in einem Ofen, um danach durch unterschiedlichste Produktionsprozesse in eine gewünschte Form gebracht zu werden. So wie es verschiedene Glasarten gibt, unterscheiden sich auch deren Herstellungsverfahren. Flachglas, welches im Floatverfahren hergestellt wird, erhält durch das Aufbringen der Glasmasse auf ein heißes Zinnbad seine glatte und spiegelnde Oberfläche. Hohlglas wird gepresst und in Form geblasen und muss robust und geschmacksneutral sein, je nach weiterer Veredelung und späterer Nutzung.

Anforderungen an die Druckluftqualität in der Glasherstellung

Unabhängig von Glasart, Veredelung oder späterer Anwendung, wird an verschiedenen Stationen der Glasproduktion Druckluft für Transport, Formgebung, Kühlung oder Steuerung benötigt. Dabei darf nichts verklumpen, verstopfen oder verschmutzen, um höchste Qualität zu liefern und eine kontinuierliche Dauerproduktion sicherzustellen. Ein Produktionsstopp ist bei einer bis zu zweiwöchigen Aufheizphase für die Öfen ein echtes Problem.

Es ist daher besonders wichtig, dass die eingesetzte Druckluft ölfrei, partikelfrei und trocken ist, um die Herstellungswege störungsfrei zu halten. Damit kosten- und energieeffizient produziert wird, ist eine individuelle Anpassung der Druckluft an die benötigten Anforderungen und Umgebungsbedingungen nötig.

Der VDMA bietet mit seinen Einheitsblättern wichtige Angaben zur Druckluftqualität für verschiedene Branchen. Er definiert für die Glasindustrie, bezogen auf das Enthalten von Partikeln, die Qualitätsklasse 3. Bezogen auf die Feuchtigkeit (dampfförmig) bei einer Temperatur über 10°C die Klasse 4, unterhalb 10°C die Klasse 2-3 und hinsichtlich des Gesamtölgehaltes die Klasse 2. Diese Klassen betreffen sowohl Steuerluft (z.b. bei pneumatischen Antrieben), als auch Förderluft (z.B. beim Sortieren von Scherben, Gemenge oder bei der Kühlung).

*Quelle VDMA Einheitsblatt 15390-1

Anwendungen in der Glasproduktion

Glassortierung

Ein hoher Anteil des Glases besteht aus Altglas, welches entweder zugekauft oder aus eigenen Chargen der Schmelze zugeführt wird. Da keine Scherben unterschiedlicher Glasfarben gemischt werden können, müssen die Scherben nach Farben sortiert werden. Das geschieht mittels hochauflösender Kamerasysteme, Licht und Druckluft. Licht durchleuchtet die Scherben, eine Kamera mit Sensor erkennt die Farbe und Förderluft sortiert die Scherben in vorgegebene Richtungen aus.

Nicht nur die Förderluft muss ölfrei und sauber sein, damit es keine Ablagerungen auf Glas oder Förderband gibt – auch die Kameras müssen mittels Druckluft sauber gehalten und vor Verunreinigungen geschützt werden, damit sie nicht ausfallen oder es zu Qualitätsverlusten in der Sortierung kommt und dürfen nicht verschmutzen oder verschmieren. Diese „Spülluft“ muss frei von Partikeln, Feuchtigkeit und Öldämpfen sein, um die optischen Systeme zuverlässig zu schützen.

Transport

Die Zutaten des Gemenges (Sand, Kalk, Dolomit, Soda, Sulfat), welches später im Ofen eingeschmolzen wird, besteht aus hygroskopischen Stoffen, die von Rohstofflieferanten angeliefert und in Silos gepumpt/geblasen werden. Dies passiert durch trockene Druckluft, welche frei von Fremdstoffen und Öl, bzw. Öldampf sein muss, damit die Pulver nicht verkleben/verklumpen und als Konsequenz die Leitungen verstopfen oder Ablagerungen in den Silos bilden.

Auch der Transport der Endprodukte stellt besondere Herausforderungen. Dieser erfolgt oft durch weitläufige Leistungssysteme von den Kompressorstationen zu den Abnahmestellen in den Produktionshallen. Oft auch über weite Strecken im Außenbereich und in den Werkshallen durch zahlreiche Temperaturzonen und dabei Kondensation fördernde Strecken.

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Pneumatischer Antrieb

Viele Maschinen in der Glasproduktion werden pneumatisch betrieben bzw. gesteuert. Abläufe greifen nahtlos ineinander und stoppen nie. Die Glasproduktion läuft 365 Tage im Jahr rund um die Uhr und eine Unterbrechung oder ein Produktionsstopp würden ein großes wirtschaftliches und energetisches Problem darstellen. Daher ist es wichtig, alle pneumatisch gesteuerten Produktionsschritte aktiv zu halten. Ventile müssen frei bleiben und es dürfen sich keine Leckagen ergeben, die die Leistung beeinflussen. Entscheidend dabei ist die Zufuhr konstant und zuverlässig trockener Druckluft. Eine zu hohe Feuchtigkeit würde innerhalb kurzer Zeit zu Emulsionen in den Ventilen der Maschinen führen – also zu Verschleimungen und als Folge zum Stillstand, zur Produktionsunterbrechungen

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Formgebung

Wenn bei der Hohlglasproduktion die ca. 1200°C heiße Glasmasse portioniert und als einzelne Tropfen in die entsprechende Form gegeben wird, kommt zunächst eine Presse zum Einsatz, die den Boden formt, bevor die nächste Station mit Druckluft bis zu 4 bar für die Ausformung des Korpus sorgt und das Glas in Form „bläst“.

Konstanter Druck und saubere Druckluft sind hier notwendig, um die Qualität des Endproduktes nicht durch Verunreinigungen, Ablagerungen oder Einschlüsse zu beeinflussen.

Kühlung & Vergütung

Auf dem Weg durch die Produktion wird die Glasmasse – je nach Glasart und angestrebtem Endprodukt – langsam und kontrolliert gekühlt. Dies geschieht meist entweder durch Umgebungsluft auf dem Weg zur nächsten Verarbeitungsstation, oder in speziellen „Kammern“, in denen durch zugeführte, temperierte Luft eine bestimmte Temperatur und ein bestimmter Druck herrschen. Zu schnelles Abkühlen würde die Spannung des Glases so erhöhen, dass es instabil und brüchig würde.

Bei der Kaltvergütung werden Stoffe wie Polymere oder Wachse auf das Glas aufgebracht, die es kratzfest und glänzend machen und dafür sorgen, dass es auch in der Spülmaschine nicht stumpf wird. Der Auftrag erfolgt über Druckluft und muss dünn, gleichmäßig und vor allem frei von Fremdstoffen wie Öl, Feuchtigkeit oder Partikeln sein, die sich in der angesaugten Umgebungsluft befinden können.

Verpackung

Die fertig produzierten Gläser werden meist automatisch mit Vakuumgreifern in die entsprechenden Kartonagen gesetzt und dann foliert. Auch hier kommt häufig Druckluft zum Einsatz, z.B. um das Vakuum zu erzeugen. Sie muss ebenfalls frei von Verunreinigungen sein, um einerseits die störungsfreie Produktion sicherzustellen, zum anderen aber auch, um in diesem letzten Schritt die bis dahin sauber gehaltenen Fertigprodukte nicht doch noch zu verunreinigen bzw. zu kontaminieren.

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Referenzen