mini|Fragment einer römischen Fensterglasscheibe aus dem 1. bis 4. Jahrhundert
Als Flachglas wird jedes Glas in flacher Form bezeichnet, unabhängig vom angewandten Herstellungsverfahren.
Flachglas wird heute überwiegend im Floatglasverfahren hergestellt. Strukturierte Gläser sowie Spezialgläser werden auch durch Gießen und Walzen gefertigt. Mit historischen Verfahren wie dem Libbey-Owens- oder Zylinderblasverfahren werden nur noch Gläser zum Einsatz in Denkmalschutz und Altbausanierung produziert.
Flachgläser werden als Glasscheibe oder Scheibe bezeichnet und hauptsächlich im Bauwesen als Fenster- oder Architekturglas eingesetzt. Weitere Einsatzbereiche sind Automobilverglasungen, Spiegel, Solargläser für Photovoltaik, Solarthermie und Gewächshäuser sowie Displaygläser für Bildschirme von Computern, Fernsehern und Smartphones.
Die meisten Flachgläser werden nach der Produktion beschichtet (bedampft) oder anderen Veredelungsschritten unterzogen, um sie den jeweiligen Einsatzbedingungen anzupassen.
Geschichte Siehe auch: Geschichte des Glases#Flachglas
Bereits in der Antike wurde Flachglas hergestellt. Flüssiges Glas wurde in ca. 40 cm × 40 cm große Sandformen gegossen. Die entstandenen Scheiben hatten einen welligen Rand und waren auf einer Seite rau und damit trüb. In Thermen und Villen des antiken Roms wurden einzelne Glasscheiben zu mehreren Quadratmeter großen Fenstern zusammengesetzt, indem sie in Gitterrahmen eingelegt und jeweils durch vier Klammern am Rand gehalten wurden.
Ab dem 4. Jahrhundert sind aus dem vorderen Orient Glasscheiben bekannt, die Glasbläser herstellten, indem sie zunächst Kugeln bliesen, dann aufschnitten und umformten. In Europa wurden ab der Zeit der Völkerwanderungen über einen Zeitraum von mehreren Jahrhunderten zunächst so gut wie keine Glasscheiben mehr hergestellt.
Geblasenes Glas Im Mittelalter wurden neue Verfahren zur Herstellung von Flachglas eingeführt. Ab dem 11. Jahrhundert wurden Fassadenöffnungen insbesondere in Nordeuropa wieder mit Fensterglas verschlossen, wohl zunächst mit kleinen runden Scheiben, sogenannten Butzenscheiben, später auch mit kleinen rechteckigen Gläsern.Helmut Gebelein: Das Element Feuer in Haushalt und Familie. In: Trude Ehlert (Hrsg.): Haushalt und Familie in Mittelalter und früher Neuzeit. Sigmaringen 1991, ISBN 978-3-7995-4156-5, S. 137–151, hier: S. 147. Bis ins 18. bzw. 20. Jahrhundert wurde der Großteil des Spiegel- bzw. Fensterglases geblasen.
Zylinderstreckverfahren mini|links|Zylinderstreckverfahren im 19. Jahrhundert Seit der Gotik wird das Zylinderblas- und streckverfahren in Mitteleuropa angewandt. Das geblasene Glas wird zu einem offenen Zylinder geformt, von der Pfeife abgelöst (abgesprengt) und im Streckofen zu Flachglas gestreckt. Ab dem 16. Jahrhundert wird in Murano auch flaches Spiegelglas hergestellt.
Mondglasverfahren mini|Mondglasherstellung in der Glashütte Weibersbrunn An der Glasmacherpfeife wird eine Kugel geblasen, die Pfeife abgesprengt und die Kugel zu Mondglas geschleudert. Dabei entstanden kreisrunde Scheiben bis 1,2 m Durchmesser, die in vier- oder sechseckige Stücke geschnitten wurden. Produktionsbedingt wies das Mittelstück der Scheibe, an dem das Mondglas an der Glasmacherpfeife haftete, eine Verdickung auf, den Butzen.
Gussglasverfahren mini|Glasherstellung um 1900 nach dem Gussglasverfahren Ab 1688 wurden durch Walzung gleichmäßig dicke Scheiben bis 1,5 m erreicht. Das geschmolzene Glas wurde zunächst auf eine Kupferplatte gegossen und durch Walzen zu Tafelglas verarbeitet. Entwickelt wurde das Verfahren in der königlich-französischen Spiegelglasmanufaktur. Seit dem 19. Jahrhundert wurde das Spiegelglas auch zur Fensterverglasung verwendet. Ab 1904 konnten auch Scheiben größerer Dimension „gezogen“ werden.
Das heute verwendete Floatglasverfahren kam erstmals 1959 zum industriellen Einsatz und macht nun den Großteil des Flachglases aus. Geprägtes Glas, welches auch komplizierte Reliefmuster aufweisen kann, wird mit dem Walzglasverfahren hergestellt. Dabei kann ein Drahtgitter eingelegt werden, um Drahtglas zu erhalten.
Ziehverfahren Das bahnbrechende Prinzip zur Industrialisierung der Tafel- oder Fensterglasproduktion war das mechanische Ziehverfahren, bei dem ein flaches Glasband aus der Schmelzwanne gezogen wird. Als erster entwarf der Engländer Clark 1857 ein solches Verfahren, das jedoch ebenso wenig Anwendung fand wie das des Franzosen Vallin, dem dafür 1871 ein Patent erteilt worden war. Erfolg hatte erst der belgische Ingenieur und Leiter der Glasfabrik Frison & Cie, Émile Fourcault (1862–1919). An ihn trat vor 1900 der belgische Glasofenkonstrukteur Gobbe mit dem Vorschlag heran, bei Frison & Cie ein Verfahren zur maschinellen Produktion von Fensterglas zu versuchen.
Fourcault-Verfahren Das 1904 von Fourcault entwickelte gleichnamige Verfahren erlaubte erstmals, Flachglas direkt aus der Glasschmelze zu ziehen. Die Glasschmelze quillt bei diesem Verfahren durch die mittige Öffnung einer in die Glasschmelze eingehobenen, langgestreckt-wannenförmigen Ziehdüse. Der erkaltende Überstand wird von Fangeisen seitlich gefasst und in die Höhe gezogen. Walzenpaare befördern die erstarrende Glasmasse durch einen 8 m hohen Kühlofen. Es lässt sich nicht vermeiden, dass beim senkrechten Transport der noch nicht vollständig erstarrten Glasmasse durch die Walzenpaare eine leichte Welligkeit im Glas verbleibt, die besonders in Verglasungen, die vor dem Zweiten Weltkrieg hergestellt wurden, sichtbar ist. Um die Wellen weniger sichtbar zu machen, wurden diese Glasscheiben mit horizontal verlaufender Wellenrichtung eingesetzt.
Zur Verwendung in Altbausanierung und Denkmalpflege ist nach dem Fourcault-Prozess hergestelltes Fensterglas heute noch erhältlich und wird oft als Restaurierungsglas bezeichnet.Restover und Goetheglas von Schott werden nach dem Foucault-Verfahren hergestellt. Abgerufen im Oktober 2021
Libbey-Owens-Verfahren Im Jahre 1899 begann der Amerikaner Irving W. Colburn damit, eine Methode zur Herstellung von flachem Glas im Ziehverfahren zu entwickeln. Das Verfahren wurde 1904 von ihm patentiert und wird darum alternativ auch als Colburn-Verfahren bezeichnet. Es dauerte bis 1913, bis die ersten erfolgreichen Ergebnisse zustande kamen. Colburn hatte zu diesem Zeitpunkt das Patent bereits an die Toledo Glass Company verkauft, die sich in Libbey-Owens Sheet Glass Company umbenannte. Heute findet es keine Anwendung mehr.
Ähnlich dem Fourcault-Verfahren wurde das Glasband zunächst vertikal aus der freien Oberfläche der Glasschmelze nach oben gezogen, nach ca. 70 cm aber über eine polierte Stahlwalze umgebogen und horizontal durch einen Kühlkanal gezogen. Das Verfahren verzichtet auf die in der Glasschmelze liegende Ziehdüse, wodurch sich Ziehstreifen und die Welligkeit des Glases vermindern. Stattdessen wird zunächst eine Fangvorrichtung mit zwei parallelen Greifern in die Glasschmelze getaucht. Der zwischen den massiven Greifern erkaltende Glasstreifen wird zwischen diesen verklemmt und nach oben gehoben. Dabei wird ein Streifen zähflüssigen Glases nachgezogen. Um zu vermeiden, dass sich dieses Glasband zusammenzieht, wird es von seitlichen Rollern unmittelbar über der Glaswanne horizontal gestreckt. Gleich anschließend wird das Glasband über eine polierte Walze um 90° umgelenkt und horizontal durch einen bis zu 60 m langen Kühlkanal bezogen, wo es auf etwa 30 °C abkühlte. Dann wurde es geschnitten. Über die Ziehgeschwindigkeit ließen sich Glasstärken zwischen 0,6 und 20 mm einstellen. Die Breite des Glasbandes betrug bis zu 2,50 m.
Pittsburgh-Verfahren Ab 1928 verwendete die Pittsburgh Plate Glass Company eine Kombination des Libbey-Owens und des Fourcault-Verfahrens. Das Glasband wurde wie beim Libbey-Owens-Verfahren aus der freien Oberfläche des Schmelzbads entnommen und anschließend wie beim Fourcault-Verfahrens senkrecht in einen bis zu 12 m hohen Kühlschacht gezogen. Die Weiterverarbeitung geschah bei diesem Verfahren auf einer Plattform, die sich ca. 10–15 m über dem Niveau der Schmelzwanne befand.
Floatglasverfahren
In Industrieländern wurden alle diese Verfahren ab 1960 durch das Floatglasverfahren ersetzt. Beim Floatglasverfahren wird das geschmolzene Glas auf eine Schicht flüssigen Zinns geleitet. Das Glas schwimmt auf dem schwereren Zinn und bildet nach oben und unten eine glatte Oberfläche aus. Das Verfahren ermöglichst zudem einen höheren Durchsatz der Anlage und eine höhere Glasbreite.
Vergleich der Herstellungsverfahren Die nachfolgende TabelleSiegfried Rech et al. / Zentralstelle für Berufsbildung des Ministeriums für Glas- und Keramikindustrie Ilmenau (Hrsg.): Glastechnik 1, 1. Auflage. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1978, S. 158 ff. vergleicht Herstellungsverfahren für durchsichtigesGewalztes Gussglas wird ungeschliffen und unpoliert auch als nichtdurchsichtiges Glas verwandt. Flachglas: Verfahren Glasstärken Oberfläche Lufteinschlüsse Materialeinschlüsse Produktionskosten pro Fläche Zylinderblasverfahren (Antikglas) 2,0 bis 3 mm wellig; optisch unruhig durch Striemen und Bläschen, keine planparallele Oberfläche einige bis viele einige sehr hoch (Handarbeit) Gießen, Walzen, Schleifen, Polieren ab 2,0 mm stark gewellt einige keine hoch (maschinelles Schleifen und Polieren) Ziehen (Fourcault-Verfahren) 0,8 bis 7 mm mäßig gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig wenige keine mäßig Ziehen (Pittsburgh-Verfahren) 3,0 bis 8 mm schwach gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig sehr wenige sehr wenige mäßig Ziehen (Libbey-Owens-Verfahren) 0,6 bis 20 mm schwach gewellt, Ziehstreifen, optisch unruhig sehr wenige sehr wenige mäßig Overflow-Downdraw-Verfahren oder Fusions-Verfahren (u. a. für Flüssigkristallbildschirme) ab 0,1 mm nicht gewellt keine keine hoch Floatprozess < 1 bis 24 mm nicht gewellt keine praktisch keine, lediglich unter Ultraviolett sichtbar niedrig (große Mengen)
mini|Panzerglas mit einer Beschussprobe mini|Gebogenes Flachglas im Museum aan de Stroom mini|Außenansicht der wellenförmigen Verglasung des Museum aan de Stroom
Arten mini|Unterschied zwischen einer normalen und einer hydrophobierten Glasoberfläche
Flachglas dient als Basis für zahlreiche Weiterverarbeitungen.
Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) ist thermisch (nach EN 12150-1) vorgespanntes Glas. Bei thermisch vorgespanntem Glas wird das Glas auf Temperaturen oberhalb seiner Transformationstemperatur, auf etwa 630 Grad Celsius erhitzt und dann durch Abblasen mit kalter Luft rasch abgekühlt. Da Glas ein schlechter Wärmeleiter ist, wird beim Abkühlen zunächst die Oberfläche – und etwas verzögert auch der Kern – der Scheibe abgekühlt. Im Moment des vollständigen Erstarrens der Scheibe (bei ca. 530 Grad Celsius) ist der Kern noch deutlich wärmer als die Oberflächen. Beim weiteren Abkühlen steigt die Viskosität sehr stark an, weshalb Spannungen nicht mehr durch Relaxationsprozesse abgebaut werden können. Da sich der Kern der Glastafel aber länger im Temperaturbereich der Transformationstemperatur befindet, kann er sich stärker zusammenziehen als die Oberflächen des Glases. Dadurch entstehen in der Oberfläche Druckspannungen und im Glasvolumen Zugspannungen. Die Druckspannungen an der Oberfläche bewirken ein erschwertes Risswachstum, weshalb die Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit von ESG deutlich über der von unbehandeltem Flachglas liegt. Einscheibensicherheitsglas kann nicht mehr nachträglich mechanisch bearbeitet werden. Wenn die Risse zu tief werden und in die Zugspannungszone eintreten, werden schlagartig die eingefrorenen Spannungen freigesetzt, und das Glas zerfällt in kleine Krümel. Besonders empfindlich sind naturgemäß die Kanten der Gläser. ESG-Gläser werden unter anderem für Autoseitenscheiben, Duschabtrennungen, Ganzglastüren, Fassadengläser und so genannte Alarmgläser genutzt.