_ Zur Einhaltung zugesicherter Eigenschaften müssen Mehrscheibenisoliergläser (MIG) einen Gasfüllgrad von mindestens 90 % aufweisen. Eine Toleranz nach unten gibt es laut der aktuell gültigen Güterichtlinien und Produktspezifikationen der Glashersteller / Glasbeschichter nicht. Das birgt für Isolierglashersteller ein Risikopotenzial.
In der Richtlinie heißt es eindeutig: Ein Gasfüllgrad von 90 % ist einzuhalten und zu garantieren. Doch wie kann man als Hersteller sichergehen, dass die gefertigten Einheiten auch wirklich diesen Füllgrad aufweisen?
Viele Überprüfungen und Feldtests im Forschungsprojekt „FensterCheck“ (https://www.fenstercheck.info/) von Isoliergläsern aus mehreren deutschen Produktionsanlagen mit anschließenden, zeitlich verzögerten Messungen der Gasfüllgrade zeigten bei nicht unerheblichen Stückzahlen teils deutliche Abweichungen gegenüber dem geforderten Referenzwert von 90 %.
Deshalb ist eine gezielte Prozessüberwachung empfehlenswert, damit Unterschreitungen des Gasfüllgrades rechtzeitig erkannt werden und der Herstellprozess entsprechend korrigiert kann.
Wie sah die Prüfung bisher aus? Bisher wurde zur Analyse des Gasgemisches im SZR der ausgehärtete Randverbund angestochen, eine Mess-sonde eingeführt und punktuell der Sauerstoffgehalt gemessen und der Randverbund wieder versiegelt. Mit diesem Messwert wurde dann über eine Tabelle der Gasfüllgrad abgelesen und in Dokumentationslisten eingetragen. Sicherlich sind derartige Prüf-Methoden für einzelne Stichproben geeignet, aber ansonsten keine zeitgemäße Fertigungskontrolle mehr, gerade wenn man den Automatisierungsgrad bei der ISO-Herstellung und die digitalen Methoden der Qualitätssicherung betrachtet.
Das neue Verfahren im praktischen Einsatz
Im Rahmen des Forschungsprojekts „FensterCheck“ (FeC) wurden neue Verfahren und Methoden zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentrationen im SZR untersucht und entwickelt. Ziel war es, die ISO-Einheit zu testen, die Ergebnisse zu analysieren und zu bewerten, ohne den Randverbund zu verletzen. Das Ergebnis ist ein berührungsloses optochemisches Messverfahren.
Im Rahmen des neuen Prüfverfahrens wird im SZR am oberen Rand des Isolierglases direkt neben dem Abstandhalter ein „Sensorspot“ angebracht, der einen Fluoreszenzfarbstoff erhält.
Dieser wird von außen mit sichtbarem Licht angeregt, das rückgestrahlte Fluoreszenzlicht enthält die Information über den Sauerstoffgehalt im SZR mit einer Genauigkeit von 0,1 %, woraus der Gasfüllgrad berechnet werden kann. Dieses Verfahren eignet sich für die üblichen Glassorten, Glasdicken und Beschichtungen. Der Sensorspot wird vorzugsweise mit einem modifizierten Drucksystem im Zuschnitt direkt auf die Glasscheibe aufgebracht, oder kann wie ein Etikett aufgeklebt werden.
Zu einem späteren Zeitpunkt wird, etwa im Versand, die Sauerstoffkonzentration mit einem O2-Scanner in weniger als einer Sekunde gemessen. Noch spätere Nachmessungen, z. B. bei der Verglasung und Abnahme von Bauobjekten / Fassaden, sind ohne Aufwand möglich und können jederzeit den Gasfüllgrad bestätigen.
Nachdem das Messverfahren selbst konzipiert war und feststand, wurden weiter effiziente Aufbringungs-, Mess- und Auswertelösungen erarbeitet und umgesetzt. Nachfolgend die einzelnen Schritte bei der Prüfung einer ISO-Einheit zur Erreichung der entsprechenden Ergebnisse.
Qualitätssicherung Schitt für Schritt
Zuerst erfolgt das Aufdrucken der Messspots direkt auf das Glas; vorzugsweise bereits bei der Abnahme im Zuschnitt. Auf dem Isolierglas-Etikett, das für die weitere Zuordnung in der Produktion aufgeklebt wird, wird zusätzlich ein QR-Code aufgedruckt. Dieser enthält Informationen wie: Datum, Auftragsnummer, Position, Menge, Gasart etc.
Vor dem Messen mit dem O2-Scanner erfolgt das Einlesen des QR-Codes, damit werden die Messergebnisse direkt den Glasinformationen zugeordnet und stehen z. B. auf einem Tablet für die weitere elektronische Verarbeitung (Bestätigung des Gasfüllgrades, Dokumentationen, etc.) zur Verfügung.
Erste Isolierglashersteller stellen bereits auf das neue, zerstörungsfreie Prüfverfahren um und setzen es erfolgreich für häufigere Kontrollen der Gasfüllgrade in ihren jeweiligen Produktionsanlagen als Prozessüberwachung und Prozesskontrolle ein. Dies umfasst regelmäßige Prüfungen nach EN 1279-6 (ca. 20 bis 30 Stück pro Tag) und sichere Dokumentationen im Rahmen der Qualitätssicherungsmaßnahmen. Weiter lassen sich bereits durchgängige Prüfungen von Objekt- oder Auftragsgläsern durchführen, mit der Möglichkeit des jederzeitigen Nachweises des Gasfüllgrads, z. B. bei der Verglasung oder bei Abnahmen der Endprodukte.
Parallel zum jetzigen Stand werden weiter Konzepte und Lösungen untersucht und entwickelt, wie man eine 100-%-Prozessüberwachung und Prozesssteuerung unter Nutzung des Messverfahrens und Modifizierungen in den Anlagentechniken erreichen kann.
Hierzu gibt es eine Kooperation zwischen Isolierglasherstellern, Technologiepartner für Sensorchemie und Aufbringung, Anlagenbauer sowie einem Forschungsinstitut. Ziel ist es, in der Produktion die Qualität an jeder Isolierglasscheibe zu kontrollieren und zu dokumentieren, um Schwankungen beim Gasfüllgrad sofort zu erkennen und schnell gegensteuern zu können. Diese Vorgehensweise soll helfen, dass der Isolierglashersteller in die Lageversetzt wird, kontrolliert eine hochwertige Qualität abzuliefern und dies dauerhaft einzuhalten. —
Der Autor
Siegfried Glaser berät und betreut Firmen und koordiniert Forschungs- & Entwicklungs-Aktivitäten in den Segmenten Glas, Fassaden, Fenster und den zugehörigen Technologien sowie deren Ergebnisverwertungen.
So sieht das neue Verfahren aus: Auf einer Scheibe der ISO-Einheit wird ein kaum sichtbarer Sensorspot aufgebracht . . .
. . . mittels Scanner werden später von außen, d. h. ohne Verletzung der ISO-Einheit, die relevanten Daten, unter anderem der Gasfüllgrad abgelesen.
