Entwicklung von Anlagen zum emissionsfreien chemischen Vorspannen von Behälterglas mittels Ionentausch

Das Vorspannen von Glas mittels Ionentausch ist seit Jahren bei Displaygläsern etabliert, um das Glas bruchfester zu machen. Bei dem diffusionsgetriebenen Vorgang werden Ionen nahe der Glasoberfläche gegen größere Ionen getauscht. Die eingelagerten Ionen spannen das Glas im oberflächennahen Bereich vor und erzeugen eine verbleibende Druckspannungszone, die das Glas belastbarer macht. Das Verfahren ist robust und zuverlässig, jedoch aufgrund der langen Auslagerungsdauer zeit- und kostenintensiv. Durch eine zusätzliche Konditionierung der Flaschen mit Erdgas-Brennern kann die Prozesszeit von Stunden auf wenige Minuten verringert werden. Durch diesen Behandlungsschritt steigt jedoch der Energieverbrauch und die CO2-Emission an.

Um die erhöhten Energie- und Ressourcen-verbräuche zu optimieren, setzt sich das Projekt IOX-Zero^E zum Ziel, emissionsfreie Erwärmungs-prozesse zu entwickeln und die Gasbrenner zu substituieren. Als CO₂-freie Wärmequellen werden u.a. Infrarotstrahler, Plasma- oder Wasserstoff-Brenner im Prozess untersucht. Neben einer ausreichenden Glasoberflächentemperatur wird eine Anpassbarkeit an variable Produktgeometrien sowie kurze Prozesszeiten bei gleichbleibender Glasqualität angestrebt. Nach Auswahl der erfolgversprechendsten Heizvariante wird diese in eine bestehende Demonstratoranlage integriert.

Ein weiteres Projektziel ist die Vermeidung nitrathaltigen Abwassers, die beim konventionellen chemischen verspannen anfallen. Nach dem Ionentauschprozess müssen Salzreste von der Glasoberfläche entfernen werden. Hierfür soll ein neues Verfahren erprobt werden, bei dem ein Kreislaufprozess für das Nitrat entwickelt wird, um eine kontinuierliche Rückführung des Salzes in den Prozess zu ermöglichen.

Bei erfolgreichem Projektverlauf könnte durch kurze Behandlungszeiten, kontinuierliche Prozessführung, umweltverträgliche Reinigung und CO2-freie Wärmebehandlung ein emissionsarmer, wirtschaftlicher Prozess zur Herstellung bruchsicherer, langlebigerer Glasflaschen auf Basis von Ionentausch etabliert werden, der nicht nur im Premiumsegment, sondern auch in Massenmärkten Verwendung finden könnte.

Projektprofil

Projektprofil

Laufzeit: 01.01.2026 – 30.06.2028

Förderung: AiF Projekt GmbH, ZIM-Kooperationsprojekte

Projektpartner:  Füller Glastechnologie Vertriebs-GmbH

Kontakt: Prof.-Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, Andreas Rosin, Frank Bayer