Hochfeste Behältergläser durch Kombination von Ionentausch und Kurzzeit-Temperaturbehandlung - IOX-Booster

Abstract

Obwohl Glas das ideale Verpackungsmaterial für Getränke und Lebensmittel ist, werden Kunststoffverpackungen oft bevorzugt, weil sie leichter sind und nicht zerbrechen. Im Rahmen des Projekts wurde durch eine Kombination von Ionenaustausch in der Glasoberfläche und einer kurzzeitigen Wärmebehandlung Flaschen so vergütet, dass deutlich dünnwandigere und dennoch stabile Glasflaschen produziert werden können. Als Basis für einen stabilen Prozess wurde eine Parameterstudie mit Variation der Beflammungsdauer und -temperatur in Kombination mit Eintauchzeiten in das Salzbad durchgeführt. Verschiedene Temperaturprofile und Beflammungsvariationen wurden erprobt. Ein stabiles Prozessfenster konnte eingestellt werden, in dem einerseits der Ionenaustausch beschleunigt werden konnte, und anderseits vermieden wurde, die Behälterqualität durch Thermoschock oder Verformung aufgrund zu hoher Temperaturen zu beeinträchtigen. Die Prozesszeiten wurden so weit verkürzt, dass das hier vorgeschlagene Verfahren wirtschaftlich in Behälterglaslinien integriert werden kann. Im Fokus stand die systematische Überwachung und Bewertung der einzelnen Prozesseinzelschritte aus Ionenaustausch im Salzbad, Kurzzeit-Wärmebehandlung und Entfernung des Salzfilms. Gemeinsam mit dem Projektpartner wurde die Prozessablaufsteuerung optimiert. Zusätzlich wurde eine Substitution der Beflammung durch Einsatz alternativer, CO2-armer Heizmethoden kritisch geprüft. Die produktrelevanten Eigenschaften der behandelten Flaschen wurden dokumentiert, um die Energie-, Hilfsmittel- und Zeitbedarfe des Gesamtprozesses zu erfassen. Diese Daten wurden anschließend für eine Wirtschaftlichkeits- und Machbarkeitsbeurteilung verwendet.