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Wir haben die Scheibe.

Herstellungsprozess einer Verbundglas-Windschutzscheibe

Heutige Windschutzscheiben werden meist hochautomatisiert als Verbundglas-Sicherheitsscheibe (VSG) hergestellt. Das folgende Video „how it’s made“ des amerikanischen Discovery Channels zeigt sehr anschaulich den Herstellungsprozess einer Verbundglas-Windschutzscheibe:

Stufe 1: Kaltbearbeitung

Stufe 1: die Kaltbearbeitung - Bild: Saint Gobain

Modellschnitt: Gestartet wird mit einer flachen Floatglas-Platte, der sogenannten Rohglasscheibe, aus der ein automatisierter Plotter die gewünschte Scheibenform herausschneidet. Dabei sieht der Glasschneider an der Spitze des Roboterarms nicht viel anders aus, wie ein gewöhnlicher Glasschneider aus dem Baumarkt. Genaugenommen schneidet der Glasschneider das Glas nicht, er erzeugt durch das Anritzen gezielt Spannungen, die bis tief in das Glas hinein reichen. Danach fährt ein Roboterarm mit einer Gasflamme entlang der Ritzkante. Der thermische Schock vervollständigt den Schnitt – die beste Art einen sauberen Schnitt zu erhalten.

Ausbrechen Modell: Das rund um die Scheibe überstehende Glas wird weggebrochen und ein Roboterarm mit Saugnäpfen hebt die Scheibe zum nächsten Prozessschritt.

Kantenschleifen: Die ausgeschnittene Scheibe wird an einer Art Bandschleifer, der Kreuzband-Schleifmaschine entlanggeführt, um die scharfen Schnittkanten abzustumpfen.

Glaswaschmaschine: In einer Glaswaschmaschine, die mit rotierenden Bürsten ausgerüstet ist, erfolgt eine einwandfreie Säuberung der Glasoberfläche, allein unter Verwendung von Wasser.

Randbereich Frontscheibe

Siebdruck: Iim Siebdruckverfahren wird ein schwarzer Lack auf die Ränder der Scheibe aufgedruckt. Bei allen Scheiben, die später im Klebeverfahren montiert werden, kann man diesen Druck an den Rändern erkennen. Nach einem etwa ein Zentimeter breiten Streifen, der punktgerastert ist, folgt ein vollschwarzer Bereich, der bis zur Scheibenkante reicht. Auch der Bereich rund um den Innenspiegel wird als Blendschutz meist mit der Farbe bedruckt, während die Fläche des Regensensors ausgespart bleibt. Der Lackrand verdeckt zum einen den Kleber, der nie völlig gleichmäßig aufgetragen werden kann, zum anderen schützt der Rand den Kleber vor der Sonneneinstrahlung und somit vor frühzeitiger Alterung.

Bei Oldtimer-Scheiben fällt dieser Schritt meist weg. Scheiben die auf herkömmliche Art und Weise mittels Gummidichtung eingesetzt werden benötigen keinen Siebdruckrand.

Kontrolle: Nach einer Sichtkontrolle zur Qualitätssicherung werden die beiden aufeinanderliegenden Scheiben exakt positioniert, damit sie genau deckungsgleich liegen.

IR-Trockner: die frische Siebdruckfarbe wird mit einem Infrarottrockner in kurzer Zeit ausgetrocknet

Trennmittel: im letzten Schritt der Kaltbearbeitung wird das Biegetrennmittel, ein Talkum-Wasser-Gemisch, dünn und gleichmäßig verteilt aufgebracht. Es verhindert, dass das Scheibenpaar im Biegeofen (s.u.) zusammenklebt.

Stufe 2: Biegen

Stufe 2: Biegen - Bild: Saint Gobain

Zusammenlegen planes Scheibenpaar: in der Vorbereitung für den Biegeprozess wird das noch plane, ungebogene Scheibenpaar exakt aufeinandergelegt.

Jetzt folgt der Formungsprozess im Biegeofen. Da Verbundglas nach Herstellung des Verbundes nicht mehr gebogen werden kann, müssen bei der Herstellung von gebogenen Scheiben die benötigten Gläser vor der Verbundherstellung paarweise gebogen werden. Ebenso interessant wie logisch ist, dass Innen- und Außenglas der späteren gebogenen Verbundglasscheibe unterschiedliche Formate besitzen.

Erhitzen: Das Gefüge wird in einen Ofen gefahren, der elektrisch oder per Gasflamme auf rund 620-650°C erhitzt wird.

Biegen: Die Hitze lässt das Glas so weich werden, dass es allein durch die Schwerkraft in die je nach Scheibentyp individuelle Biegeform sinkt. Hochmoderne Anlagen arbeiten sogar ganz ohne Form. Das Scheibenpaar wird so gezielt und punktuell erhitzt, dass die gewünschten Biegungen alleine über ungleiche Erhitzung erreicht wird. Bei komplexeren Formen kann das Scheibenpaar auch per Pressbiegen in die gewünschte Form gebracht werden. Für Auto-Windschutzscheiben werden in dem maschinellen Prozess Taktzeiten von gerade einmal 20 Sekunden je Scheibenpaar erreicht.

Kühlen: Ein langsamer Abkühlungsprozess sorgt dafür, dass die Scheiben in der gegebenen Form bleiben und im Unterschied zu Einscheibensicherheitsglas eben nicht vorgespannt sind.

Vereinzelung gebogenes Scheibenpaar: am Ende des Biegeprozesses werden die in Form gebrachten und abgekühlten Scheiben wieder voneinander getrennt und einzeln weiter geführt.

Kontrolle: jede einzelne Scheibe wird am Ende der Stufe „Biegen“ sowohl elektronisch mit Hilfe von Sensoren, als auch von einem Mitarbeiter an einem senkrecht aufgestellten Leuchttisch auf perfekte Qualität kontrolliert.

Stufe 3: Verbinden

Stufe 3: Verbinden - Bild: Saint Gobain

Waschen/Trocknen: die zuvor wieder separierten Scheiben werden nach dem Biegeofen erneut gewaschen und getrocknet. Der nächste Prozessschritt erfolgt dann in einem Reinraum.

Reinraum: Einlegen PVB-Folie: Im Reinraum wird ein grob passendes Stück Folie im Laminierraum zwischen die beiden Scheiben gelegt – der Vorverbund. Eine perfekt abgestimmte Klimaanlage regelt in dem Reinraum die Temperatur und relative Feuchte der Zwischenfolie.

Glas-Folie-Glas Laminat - Bild: TROSIFOL

Die Zwischenfolie wird den späteren Verbund zwischen den beiden Scheiben herstellen. Im Falle eines Unfalls sorgt sie dafür, dass die feinen Glaskrümel zum Großteil an der Folie kleben bleiben, man spricht auch von einem splitterbindenden Glas. Ein entscheidender Sicherheitsvorteil gegenüber dem bei Einscheibensicherheitsglas unkontrolliert herumfliegenden Glaskrümeln.

Für die Zwischenfolie wird beim Verbundsicherheitsglas in der Regel der Kunststoff Polyvinylbutyral (PVB) eingesetzt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch seine splitterbindende Wirkung und eine hohe Reißfestigkeit aus. Handelsnamen dieser rund 0,38 bis 0,78 mm dicken PVB-Folien sind z.B. BUTACITE, SAFLEX, S-Lec oder TROSIFOL.

Der Grünkeil (oder Blaukeil, oder Graukeil) am oberen Scheibenrand der Frontscheibe wird über eine in diesem Bereich eingefärbte PVB-Folie realisiert. Er verhindert eine direkte Blendung durch die Sonne, ohne dabei den Sichtbereich zu beeinträchtigen. Die diversen PVB-Folien sind ebenfalls in allen Standard-Farben lieferbar, so dass die Scheibe alleine per Folie eingefärbt werden kann.

Entlüftung und Vorverbund: Bis jetzt ist dieses Glas-Folie-Glas Konstrukt noch nicht durchsichtig (opak). Schuld ist die noch milchige Folie, sie wird erst transparent, wenn der Verbund abgeschlossen ist. Um die verbleibende Luft aus dem Laminat herauszudrücken wird der Vorverbund meist durch Gummiwalzen geführt, die mit großem Druck die Luft herauspressen.

Kontrolle: Auch nach Erstellung des Vorverbundes erfolgt eine Qualitätssicherung auf elektronische und optische Art.

Aufbringen Spiegelfußhalter: Im nächsten Arbeitsschritt wird bei Scheiben für moderne Autos die Halterung des Innenspiegels aufgesetzt. Bei Oldtimer-Scheiben fehlt dieser Schritt meist. Hier sitzt der Spiegelhalter meist auf dem Scheibenrahmen.

Autoklav für laminierte Verbundglasscheiben - Bild: Olmar.com

Autoklav – endgültiger Verbund: Der letzte aber entscheidende Schritt findet im sogenannten Autoklaven statt. Wie in einem großen Schnellkochtopf wird mit Hitze (140°C) und Druck (10 bis 15 kg/cm²) der endgültige Verbund zwischen Scheibe und PVB-Folie hergestellt. Nur in dieser Druckkammer ist die gleichmäßige Druckverteilung über die ganze Scheibenfläche gegeben.

Die zu autoklavierenden Scheiben werden in einem Gestell vorbereitet. Die Aufgabe des Druckprozesses besteht in der vollständigen Lösung der Restluft und -feuchtigkeit in der aufgeschmolzenen PVB-Folie. Dabei ist die Luft bei Prozesstemperatur leicht löslich in PVB. Die Diffusionsgeschwindigkeit der Luft erhöht sich linear mit dem Druck und exponentiell mit der Temperatur. Die Haftung von PVB zu Glas wird durch intensiven Kontakt erzielt, wobei die optimierte Temperatur eine größere Auswirkung auf die Endhaftung hat als der Druck.

In der Abkühlphase wird unter Beibehaltung des vollen Drucks der Inhalt der Autoklaven bis zu einer Glasflächentemperatur von ca. 40°C heruntergekühlt. Erst nachdem das Glas hinreichend abgekühlt ist, wird der Druck aus dem Autoklaven abgelassen.

Stufe 4: Endbearbeitung

Stufe 4: Endbearbeitung - Bild: Saint Gobain

 

Entfernen PVB-Überstand: Durch den Druck und die Hitze im Autoklav tritt an den Rändern der Verbundglasscheibe fallweise ein wenig Material der PVB-Folie aus. Nach Entnahme der fertig autoklavierten Scheiben kann in Einzelfällen eine Nachbehandlung erforderlich sein. Dieser Überstand wird dann im Rahmen der Endbearbeitung abgeschliffen.

Waschen/Trocknen: Zur Vorbereitung der abschließenden Endkontrolle wird die VSG-Scheibe ein letztes Mal gewaschen und anschließend getrocknet.

Optische Kontrolle: die fertige Scheibe wird einer Sichtprüfung zur Qualitätskontrolle unterzogen, um auszuschließen, dass eine Windschutzscheibe mit Lufteinschlüssen, Kratzern oder sonstigen Makeln das Werk verlässt.

Prüfkabine:aufgrund der extrem strengen Vorgaben der Automobilindustrie werden die Scheiben in einer Prüfkabine optoelektronisch und mit Hilfe von Messsensoren auf die 100%ige Einhaltung der Spezifikationen getestet.

Endkontrolle Windschutzscheibe - Bild: Pilkington

Bei der Sichtprüfung können sowohl Defekte im Glas (Kratzer, Kantenabsplitterung, Einschlüsse etc.) sowie Defekte in der Zwischenschicht (Einschlüsse, Schmutz, Trübungen, optische Verzerrungen) festgestellt werden.

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