High Tech Glas aus Furth im Wald
ein Interview bei der Firma Flabeg
Am 7. November 2003 besuchten die Abacus
Redakteure Matthias Denk und Thomas Nöth die Firma Flabeg in Furth im Wald. Sie führten ein etwa
zweistündiges Gespräch mit dem Diplomchemiker Dr. Dirk Jödicke zum
Thema "High Tech Glas".
Herr Dr. Dirk Jödicke, 1962 in Gelsenkirchen geboren, studierte Chemie
in Bochum. In seiner Diplom- und auch in seiner Doktorarbeit befasste er
sich mit Reaktionsmechanismen aus der organischen Chemie. 1991 begann er
bei der Flachglas AG in Gelsenkirchen in der Abteilung "Forschung und
Entwicklung" zu arbeiten und untersuchte dort "Intelligente
Gläser". Sein Ziel war es Elektrochromie auf Glas anzuwenden. Durch
Anlegen einer elektrischen Spannung sollte die Lichtdurchlässigkeit des
Glases geändert werden können. Dabei waren etliche Probleme zu lösen:
Es mussten transparente Elektroden und
Polymerelektrolyte entwickelt und
in äußerst dünner Schicht auf Glas aufgebracht werden. Auch die
Übertragung der Laborergebnisse auf technischen Maßstab war nicht
selbstverständlich. 1996 wechselte er zur Fa. Flabeg in Furth im Wald und
baute dort neben dem chemischen Labor auch Produktionsanlagen auf. Bis
heute leitet er bei dieser Firma das Labor für chemische Technologie.
Zur Geschichte der Firma Flabeg
1882 wurde die Glashütte Kupfer & Glaser gegründet, aus der 1939
die Spiegelglasunion hervorging, welche 1952 in Unionglas AG umbenannt
wurde. 1953 wurde der Glasofen geschlossen, in dem die Firma bis dahin das
Glas für ihre Produkte erschmolz. Seither wird das Rohprodukt bei anderen
Herstellern eingekauft und in der Firma entsprechend veredelt. 1971
schlossen sich die Unionglas AG, Flabeg und Westspiegel zur Flabeg GmbH
zusammen. Im Jahre 2000 löste sich Flabeg aus diesem Zusammenschluss
heraus und bildet nun die eigenständige Flabeg GmbH & Co. KG.
Die Flabeg heute
Der Hauptsitz der Firma befindet sich in Furth im Wald. Sie
beschäftigt dort 380 Mitarbeiter und verfügt auf einem Gelände mit
45200 m² über eine Produktionsfläche von 28638 m². Die Firma hat
Niederlassungen in Großbritannien, Spanien, Italien, Tschechien,
Rumänien, in den USA und in Brasilien. Zu ihren Produkten gehören
Autospiegel - 70% des Weltmarktbedarfs werden von der Flabeg gedeckt -,
technische Gläser, z.B. Antireflexgläser, Solarsysteme (Photovoltaik,
solarthermische Anlagen) und hochspezialisierte Fenstergläser (elektrochromes
Isolierglas).
Hydrophile und hydrophobe Spiegel
Damit man sich in Glas spiegeln kann, muss auf der Rückseite eine
dünne reflektierende Schicht aufgebracht werden. In der Regel besteht
diese Schicht aus Silber oder Chrom. Silber reflektiert hervorragend,
Chrom etwas schlechter, was aber bei Rückspiegeln im Auto von Vorteil
ist: Sie blenden bei Nacht weniger. Noch günstiger für Abblendspiegel
ist eine Beschichtung aus Teref Blau. Derartige Spiegelbeschichtungen sind
Standard und seit langem im Einsatz.
Interessant sind neuartige Beschichtungen auf der Vorderseite des
Spiegels, die einen Nachteil beseitigen sollen, den jeder Autofahrer
kennt: Bei Regen verteilen sich zahllose Wassertropfen auf dem
Außenspiegel, die die Sicht behindern. Bei der Flabeg wurde in den
letzten Jahren eine sogenannte hydrophile Beschichtung entwickelt. Die
Wassertropfen bilden auf einer solchen Schicht keine halbkugelförmigen
Tropfen, sie fließen vielmehr flach auseinander, sodass sich bei Regen
ein zusammenhängender dünner Flüssigkeitsfilm ergibt, der die
Spiegelwirkung nicht beeinträchtigt. Ein derart beschichteter Spiegel ist
selbstreinigend. Die Beschichtung ist inzwischen ausgereift und soll
demnächst auf den Markt kommen. Die Wirkung der hydrophilen Beschichtung
ist an dem Kontaktwinkel zu erkennen, den ein Wassertropfen mit der
Spiegeloberfläche einschließt. Bei normalem Glas liegt dieser Winkel
zwischen 40° und 50°. Ist er kleiner als 10°, bezeichnet man die
Oberfläche als hydrophil. Dieser Kontaktwinkel wird mit Hilfe eines
computergesteuerten Geräts gemessen. Der PC dient dabei nicht nur zur
Messung und Auswertung, sondern auch zur Dokumentation der Ergebnisse.
Das Gegenstück zum hydrophilen Spiegel ist der hydrophobe Spiegel. Bei
einer hydrophoben Beschichtung ist der Kontaktwinkel größer als 100°,
das Wasser bildet Kügelchen, die abperlen. Auch eine solche Beschichtung
wurde bei der Flabeg entwickelt. Sie werden bei Autospiegeln aber wohl
nicht zum Einsatz kommen, da sie einen deutlichen Nachteil aufweisen: Bei
normalem Regen bilden sich große Tropfen, die rasch abperlen und eine
gute Sicht ermöglichen. Bei Nieselregen sind die Tröpfchen jedoch so
klein, dass ihr Eigengewicht nicht zum Abtropfen ausreicht. Die Sicht
bleibt behindert.
Elektrochromes Glas
Ein Highlight unseres Besuches waren die Demonstrationen und Erläuterungen zum Thema "elektrochromes Glas". Darunter
versteht man Glas, dessen Lichtdurchlässigkeit sich mit Hilfe
elektrischer Spannungen manuell oder automatisch den Lichtverhältnissen
anpassen lässt.
Glas mit veränderlicher Transparenz kennt man von Brillen, die sich
bei starkem Lichteinfall automatisch abdunkeln. Licht löst in diesen
"photochromen Gläsern" eine umkehrbare chemische Reaktion aus,
die ein dunkles Produkt erzeugt. Dies funktioniert jedoch nur bei
Temperaturen um die 25 °C einwandfrei. Bei Brillengläsern ist das der
Fall, nicht jedoch bei Fensterscheiben. Hier liegt das Anwendungsgebiet
von elektrochromem Glas.
Dieses Glas ist aus mehreren Schichten aufgebaut: Außen befinden sich
zwei Glasscheiben, auf deren Innenseite jeweils eine leitfähige Schicht
und eine durchsichtige Elektrode aufgebracht sind. Dazwischen befindet
sich eine ebenfalls leitfähige und lichtdurchlässige Kunststoffschicht.
All diese Schichten sind äußerst dünn. Legt man an die beiden
Elektroden eine elektrische Gleichspannung von etwa 3 V an, so beginnen in
den Schichten gewisse Ionen zu wandern. Wenn diese ausreichend weit in die
Elektroden eingedrungen sind, wird eine der beiden Elektroden blau und die
Scheibe verdunkelt sich. Kehrt man die Spannung um, wandern die Ionen in
die andere Richtung und das Glas erreicht wieder die ursprüngliche
Helligkeit. Zum völligen Abdunkeln und auch zur völligen Aufhellung ist
jedesmal etwa 1/4 Stunde Zeit erforderlich. Der Vorgang lässt sich bei
jeder gewünschten Lichtdurchlässigkeit stoppen, der Verdunklungsgrad
bleibt auch nach Abschalten der elektrischen Spannung erhalten.
Die Helligkeit der Fenster lässt sich durch eine Steuerung regulieren,
die wie ein Lichtschalter in der Nähe der Fenster angebracht ist. Man
drückt einfach auf einen Knopf um den Kontrast des Fensters einzustellen.
An eine solche Steuerung können bis zu 32 Fenster angeschlossen werden.
Zur Entwicklung der Elektronik, die die Elektrolysespannung steuert, waren
drei Jahre erforderlich.
Noch sind elektrochrome Fenster nicht serienreif. Sie werden seit 2001
einer intensiven Prüfung unterzogen. Dazu gehören Heißlagerung,
Kaltlagerung, Temperaturschock, Klimawechseltest, Feuchtraumtest (50 °C,
95 % relative Luftfeuchtigkeit), Freibewitterung und UV-Test.
Das Chemielabor
Die Flabeg verfügt über ein eigenes Chemielabor, in dem derzeit 12
Personen beschäftigt sind. Es dient zur Durchführung verschiedener
analytischer Untersuchungen, wie z.B. der bereits erwähnten
Kontaktwinkelmessung. Zur Überprüfung der Reinheit und des
Mischungsverhältnisses der Chemikalien, die zur Herstellung der
elektrisch leitenden Polymere für das elektrochrome Glas benötigt
werden, wird ein hochempfindlicher Gaschromatograph im Wert von ca. 20000
Euro eingesetzt. Dieses Gerät vermag bei entsprechender Steuerung durch
einen PC zahlreiche Proben nacheinander automatisch zu analysieren. Auf
diese Weise können die zeitaufwendigen Analysen über Nacht durchgeführt
werden, ohne dass eine Person anwesend sein muss. Der dafür notwendige
Autosampler hat weitere 7500 Euro gekostet. Der Computer steuert den
Gaschromatographen, indem er die Proben einführt und die Temperatur und
den Gasdruck regelt. Er zeichnet aber auch die Signale automatisch auf,
gibt die Chromatogramme am Bildschirm und auf dem Drucker aus, wertet sie
aus und vergleicht die Ergebnisse mit bereits gespeicherten Daten.
Thomas Nöth, KS12