_ Die Füllung der Isolierglas-Scheibenzwischenräume (SZR) mit Edelgasen wie Argon und Krypton stellt seit vielen Jahren das geeignete Mittel dar, um die Dämmeigenschaften von ISO-Einheiten zu optimieren.
Doch ob der angestrebte Befüllungsgrad erreicht wurde, konnte bisher nicht 100 %ig überprüft werden. Um den Edelgashaushalt des SZR nach der Versiegelung zu prüfen, werden bis dato häufig Einstichsonden verwendet, die das Gasgemisch im Inneren analysieren. Ein aufwendiger Prozess, bei dem die Isolierung zudem beschädigt wird und im Anschluss wieder versiegelt werden muss. Kein Wunder also, dass sich diese Prüfmethode nur für vereinzelte Stichprobenprüfungen eignet.
Das neu entwickelte Prüfverfahren
Einen neuen Ansatz zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration ohne Verletzung des Isolierglasrandverbunds, ermöglicht eine berührungslose optochemische Messung.
Mit einem Sensor, der die Edelgasbefüllung über den Indikator Restsauerstoffkonzentration nicht-invasiv ohne Beschädigung (Einstechen) der Randverbundversiegelung prüft, ist eine Fertigungskontrolle erstmals zu 100 % bei allen produzierten Isoliergläsern möglich. Diese erfolgt direkt nach dem Versiegeln und zeitverzögert noch vor dem Verbau der Fenstergläser.
Dem Messprinzip kommen die Umgebungsluft und die darin enthaltene atmosphärische Sauerstoffkonzentration von rund 21 % zugute. Aufgrund der typischen Verflüchtigungseigenschaften von Gasen wird sich jede Undichtheit an einem isolierten Gasraum in einer stetigen Anpassung der Sauerstoffkonzentration an die Umgebungskonzentration auswirken. Im Falle von Isolierglas ist also mit einem Anstieg der Sauerstoffkonzentration zu rechnen.
Die Höhe des Ausgangsniveaus ist eine Frage der Edelgasbefüllung. Wie schnell die Anpassung geschieht, ist eine Frage der Größe der Undichtheit.
Wie kann nun eine nicht-invasive Messung durch die Scheibe hindurch in das begaste Innere funktionieren: Die technische Lösung ist ein optochemisches Sensorsystem, bestehend aus im Inneren aufgedruckten Sensorspots und außen auf der Fertigungsanlage positionierten Scannern.Die gedruckten Sensorspots enthalten einen aktiven Fluoreszenzfarbstoff, über den sich die Sauerstoffkonzentration im Inneren exakt mittels Scanner bestimmen lässt. Für den Anwender ist der Sensorspot als zartrosa Farbpunkt mit einem Durchmesser von rund 5 mm kaum sichtbar.
Die Sensorspots werden vor der Versiegelung auf die Glasinnenfläche aufgebracht. Ein Spot pro Isolierkammer genügt. Die Aufbringung erfolgt durch handelsübliche Farbdosiersysteme.
Handscanner im Einsatz
Ist der SZR mit Edelgas gefüllt und versiegelt, kommt der Scanner zum Einsatz. Dieser sendet einen Lichtimpuls auf den innen liegenden Sensorspot aus. Der Spot (Detailbild) „antwortet“ mit einem für das Auge nicht wahrnehmbaren Fluoreszenzereignis, das wiederum abhängig von der Sauerstoffkonzentration ist.
Ein Photodetektor wertet dann das Fluoreszenzereignis aus und errechnet den exakten Sauerstoffgehalt. Die Messung selbst ist vom Verarbeiter einfach zu handhaben, sie ist in weniger als 1 Sekunde abgeschlossen und kann beliebig oft wiederholt werden. Da Lichtwellen das wesentliche Übertragungsmedium des Signals darstellen, sind Glasstärken von 4 bis 15 mm ohne Weiteres zu überwinden.
Durch den Einsatz des Sensorsystems ist eine 100 %ige Fertigungskontrolle der Edelgasbefüllung und der Versiegelung kostengünstig und zuverlässig möglich.
Die Firma TecSense aus Österreich hat gemeinsam mit der Forschungsgesellschaft Joanneum Research das Verfahren entwickelt und vertreibt die zugehörigen Produkte inklusive Scanner.—
Der Autor
Prof. Dr. Volker Ribitsch ist Experte für physikalische Chemie sowie für optochemische Sensorsysteme. Er ist am Institut für Chemie der Universität Graz tätig.