des Schmiermittels zur Oberflächenveredlung von Glas

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel für heiße Glasprozesse, das insbesondere bei Formenschmierprozessen in der Hohlglasindustrie, aber auch bei der Rollenschmierung in der Flachglasindustrie, bei der Schmierung von Flachglaspressformen, bei der Röh- renglasfertigung mit geschmierten Dornen oder bei der Schmierung der Walzen bei der Walzenformung von Glas Anwendung findet. Das Schmiermittel kann auch zur Oberflächenveredlung von Glas eingesetzt werden.

GB 557 411 A betrifft Aluminiumstearatlösungen und deren Herstellung, die als Textilveredlungsmittel zum Wasserdichtmachen und Leimungsmittel für Glasfasern, Baumwolle, Seide und andere gewebte oder mattenförmige Artikel Anwendung finden. Neben Alumi- niumseifen und einem Lösungsmittel für diese Aluminiumseifen sind als weitere Bestandteile in den aufgeführten Zusammensetzungen Ammoniak und polare Lösungsmittel enthalten.

Die Formenschmierung dient im Allgemeinen dazu, ein komplexes Anforderungsprofil während der Formung zu beeinflussen wie: Steuerung des Wärmeübergang, Korrosions- schütz für die Formenmaterialien sowie tribologische Effekte. Diese Schmiermittel sind dominant auf Kohlenstoffbasis aufgebaut, wobei Additive wie Graphit einen langen Oxy- dationsschutz gewähren sollen und andere Additive wie z. B. Molybdän auf dieses Eigenschaftsprofil einen längeren positiven Einfluss ausüben sollen. Da die Schmierung der Formen in der Behälterglasindustrie einen nicht unwesentlichen Anteil der Aktivitäten des Maschinenführers ausmachen ist aus diesem Grund eine automatische Schmierung auf der Basis einer Acethylen-Berußung entwickelt worden, die reproduzierbar jeweils nach wenigen Zyklen die Form automatisch schmiert. Dies unterstreicht, dass die Wirkung der Schmiermittel auf kohlenstoffbasierten Effekten beruht. Weitere Additive sind z. B. auch Aluminiumverbindungen in Form von Stearaten, die mit einem Anteil von 1 - 3% im Schmiermittel enthalten sind, und als Stellmittel dienen. Die bekannten Schmiermittel haben keine oberflächenveredelnde Wirkung.

Eine Oberflächenveredelung von Gläsern bezüglich mechanischer und chemischer Eigenschaften ist durch den Kontakt der heißen Glasoberfläche mit einer AICI ₃ -Atmosphäre möglich (DE 10 2006 034 431 A1 ). Ähnliches ist für den Kontakt der heißen Glasoberfläche mit metallischem Aluminium z.B. als Formgebungsmaterial in einer weiteren Patent- anmeldung beschrieben (WO 2005/110936 A1 ). Beide Verfahren haben je nach Einsatzgebiet verschiedene verfahrenstechnische Nachteile und Probleme. Beim AICI ₃ sind die Bereitstellung der Atmosphäre und die möglichen chlorhaltigen Reaktionsprodukte zu nennen. Bei den Aluformen bedeuten unterschiedliche mechanische und thermische Eigenschaften des Formgebungsmaterials eine Adaption des gesamten Formgebungs- prozesses. Zusätzlich wird die Wirksamkeit der Oberflächenveredelung durch den Aufbau einer Grenzschicht infolge Diffusion im Laufe der Zeit reduziert.

GB 981524 A betrifft Antioxydationszusammensetzungen, die Phosphor- und Schwefelverbindungen enthalten. Die beanspruchten Antioxydationszusammensetzungen werden bekannten Schmiermitteln zugesetzt, unter anderen auch Glasschmiermitteln. GB 787699 A betrifft eine Methode zur Formung von Glasartikeln, wobei auf der Glasoberfläche ein dünner Metalloxidfilm vorhanden sein soll. Unter einer Vielzahl von Metallen, die einen solchen Metallfilm bilden können, ist auch Aluminium genannt. Bevorzugte Variante zur Erzielung des Oxidfilms ist die Verdampfung anorganischer Salze, insbesondere der Chloride. DE 103 019 708 A 1 betrifft alkalihaltige Gläser mit modifizierten Glasoberflächen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Eingesetzt werden dort wässrige Lösungen von Aluminiumchlorid und/oder Alaun. Aufgabe der Erfindung ist es, Schmiermittel für heiße Glasprozesse zu entwickeln, die zu einer Oberflächenveredlung der hergestellten Glasartikel, insbesondere zur Festigkeitssteigerung und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit, führen.

Die Aufgabe wird im Rahmen einer besonders bevorzugten ersten Variante durch ein Schmiermittel gelöst, das aus 5 - 95 Gew.%, vorzugsweise 30 - 70 Gew. %, Aluminiumsalzen der Fettsäuren und 95 - 5 Gew.%, vorzugsweise 70 - 30 Gew.%, kohlenstoff basierten Lösungsmitteln und/oder Suspensionsmitteln besteht. Die Aluminiumsalze der Fettsäuren sind bevorzugt Mono-, Di- oder Tri-Fettsäurealuminiumsalze oder Gemische dieser Fettsäurealuminiumsalze. Bevorzugt enthalten sind Mono-, Di- oder Tri-Aluminium- stearate oder Gemische dieser drei Aluminiumstearate. Die kohlenstoffbasierten unpolaren Lösungsmittel/Suspensionsmittel können bevorzugt beliebige Öle wie Kompressorenöle oder auch handelsübliche Speiseöle sein. Diese bevorzugten Lösungsmittel und/oder Suspensionsmittel stellen als Schmiermittel einen Oxydationsschutz dar. Darüber hinausgehend können sie die Aluminiumsalze der Fettsäuren in ausreichender Menge lösen und/oder suspendieren oder in sonstiger Weise dispergieren.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten zweiten Variante wird die Aufgabe durch ein Schmiermittel gelöst, das aus kohlenstoffbasierten Lösungsmitteln und/oder Suspensionen besteht, die bis 70 Gewichtsprozent Aluminiumpulver mit einer Korngröße von 10 nm bis 500 μm, bevorzugt mit einer Korngröße 1 μm bis 100 μm enthalten. Besonders wir- kungsvoll ist das Schmiermittel mit einem Aluminiumpulveranteil von 45 bis 55 Gewichtsprozent. Unter Schmiermitteleinsatz und Schmierung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch das Einbinden des Aluminiumpulvers in Lacke und ein damit dann gecoa- tetes Formenmaterial verstanden. Bis zu den angegebenen Gewichtsgrenzen für Aluminium insgesamt können auch die AI-Salze der Fettsäuren in Kombination mit metalli- schem AI als Schmiermittel eingesetzt werden. Die Aluminiumsalze der Fettsäuren sind Mono-, Di- oder Tri-Fettsäurealuminiumsalze oder Gemische dieser Fettsäurealuminiumsalze. Bevorzugt enthalten sind Mono-, Di- oder Tri-Aluminiumstearate oder Gemische dieser drei Aluminiumstearate. Die kohlenstoffbasierten unpolaren Lösungsmittel und/oder Suspensionsmittel können beliebige Öle wie Kompressorenöle oder auch handelsübliche Speiseöle sein. Diese Lösungsmittel/Dispersionsmittel stellen als Schmiermittel einen Oxydationsschutz dar. Darüber hinausgehend können sie die Aluminiumsalze der Fettsäuren in ausreichender Menge lösen und/oder suspendieren, insbesondere das Aluminiumpulver suspendieren, oder in sonstiger Weise dispergieren. - A -

Die erste und zweite Variante der Erfindung können allein oder in Kombination zur Realisierung der Erfindung genutzt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel eröffnen sich für heiße Glasprozesse Veredlungsmöglichkeiten. Das erfindungsgemäße Schmiermittel kann im Flachglasbereich die Transportprobleme minimieren bei gleichzeitiger Oberflächenveredlung. Es können gezielt Veredlungsschritte eingebaut werden, indem die Glasoberfläche mit dem Schmiermittel benetzt und erhitzt wird. Das Schmiermittel findet Anwendung beim Pressen von heißem Flachglas mit entsprechend geschmierten Platten. Es ist auch einsetzbar bei der Röhrenglasformung, indem mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel ge- schmierte Dorne verwendet werden. Das Schmiermittel findet Anwendung bei der Schmierung von Walzen zur Formgebung bzw. zum Heißtransport von Glas. Die Veredlung von Faserglasoberflächen wird erreicht, indem die im Online-Ziehprozess schon erkaltete Faser durch das erfindungsgemäße Schmiermittel gezogen und erneut erhitzt wird, wobei die hierfür benötigten Temperaturen zwischen 50 ⁰ C unterhalb und 150 ⁰ C oberhalb der Transformationstemperatur TG des Glases liegen sollte.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel führt zu einer signifikanten Festigkeitssteigerung und zu einer Verbesserung der chemischen Beständigkeiten der hergestellten Glaserzeugnisse. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Schmiermittels wurde eine sich ständige erneuernde AI-Kontaktmöglichkeit zur heißen Glasoberfläche gefunden, ohne die Problematik der Gasphasentechnologie lösen zu müssen.

Darüberhinaus haben sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen oder solche gemäß einer der Weiterbildungen als besonders vorteilhaft erwiesen, um einen erhöhten Korrosionsschutz bei Produktionsmitteln zur Verfügung zu stellen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass im Rahmen einer Walzglasherstellung oder bei Formgebungsprozessen für Form- glas eingesetzte Produktionsmittel eine höhere Standzeit infolge geringerer Korrosionsanfälligkeit aufweisen. Insbesondere betrifft dies Walzen, Formenmaterial oder sonstige Produktionsmittel, bei denen sich aufgrund der Schmiermittel gemäß dem Konzept der Erfindung vergleichsweise einfach Grenzflächenbeschichtungen ausbilden, die als ein vergleichsweise beständiges und korrosionshemmendes Coating auf dem Produktions- mittel wirken. Ausführungsbeispiel 1

In einem Behälterglaswerk wurden die neuen Schmiermittel gestestet an einer braunen, leichtgewichtigen Einweg Bierflasche mit einem Inhalt von 0,33 I und einem Gewicht von 139 g. Sie wurde an einer Dreifachtropfen, 10 Stationsmaschine produziert. In laufender Produktion wurde eine Fertigformschmierung eingesetzt, wobei vom neuen Schmiermittel eine Menge kleiner 5 g eingesetzt und alle anderen Prozessschritte gleich gehalten wurden. Das Schmiermittel bestand aus 35 Gew.% Aluminiumtristearat und 65 Gew.% Kompressorenöl. Es wurden am kalten Ende Berstdruckuntersuchungen mit einem Standartprüfgerät von AGR (American Glass Research) durchgeführt mit einer Mindest- probenzahl von 10 Stück pro Charge. Die Festigkeiten betrugen 20,3 bar mit einer Standartabweichung von 5,0 bar für dieselbe Formennummer in Normalproduktion, was auch dem Durchschnittswert für die gesamte Maschine an diesem Tag entsprach (Vergleichsproben). Direkt nach der Schmierung mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel zeigten die am kalten Ende geprüften Flaschen einen Mittelwert von 26,4 bar (4 bar Standartabweichung) und eine halbe Stunde später war überraschenderweise eine Verbesserung auf 29,6 bar (2,0 bar Standartabweichung) festzustellen. Die zur selben Zeit produzierten anderen Formennummern zeigten die Festigkeiten der Vergleichsproben. Die Bestimmung der chemischen Beständigkeiten (72 Stunden in 1 ,3 I destilliertem Wasser bei 90 ° C, Ausgangsleitfähigkeit des Wassers 1 ,7 μS) zeigte folgende Ergebnis- se: ohne das erfindungsgemäße Schiermittel hergestellte Flaschen:

Eluatleitfähigkeit 6 μS Mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel hergestellte Flaschen: direkt nach der Schmierung: Eluarleitfähigkeit 2,4 μS eine halbe Stunde später entnommene Flaschen: Eluatleitfähigkeit 2,7 μS.

Ausführungsbeispiel 2

Kommerzielles Floatglas wurde in Proben der Größe 6,5 x 6,5 cm zugeschnitten, anschließend für 4 min bei 740 ⁰ C in einer Muffel erhitzt und dann zwischen zwei, mit Schmiermittel beaufschlagten Kühlplatten gehärtet. Die Abkühlgeschwindigkeit war durch die Temperatur und die Wärmekapazität der Platten so eingestellt, dass die Transformationstemperatur in einer Zeitspanne unter 2 Sekunden unterschritten wurde. Dies geschah ohne Schmiermittel, mit einem Schiermittel bestehend aus einem Gewichtsanteil Monostearat und zwei Gewichtsanteilen Rapsöl und mit einem erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmiermittel aus einem Gewichtsanteil Aluminiumpulver und 2 Gewichtsanteilen Rapsöl. Darauf folgte die Untersuchung der chemischen Beständigkeit. Die Leitfähigkeiten wurden auf die auszulaugende Fläche und das Eluatvolumen normiert. Hierbei wurden unter sonst gleichen Versuchsbedingungen(48 h bei 90 ⁰ C in deionisiertem Wasser bei stabilen Oberflächen-Eluatvolumenverhältnis Werte kleiner 10 Mikrosiemens erreicht, während die unbehandelten ESG Gläser 40 Mikrosiemens aufwiesen.

Die Biegebruchspannungen wurden mittels der Doppelringbiegeversuche ermittelt. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle und in der Abbildung 1 dokumentiert. Mit dem erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmiermittel konnten gegenüber der normalen Festigkeitssteigerung durch thermisches Härten nochmals deutliche Verbesserungen erreicht werden bei gleichzeitiger Verbesserung der chemischen Beständigkeit.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Schmiermittel für heiße Glasprozesse und Verwendung des Schmiermittels zur Oberflächenveredlung von Glas, das insbesondere bei Formenschmierprozessen in der Hohlglasindustrie, aber auch bei der Rollenschmierung in der Flachglasindustrie, bei der Schmierung von Flachglaspressformen, bei der Röhrenglasfertigung mit geschmierten Dornen oder bei der Schmierung der Walzen bei der Walzenformung von Glas Anwendung findet. Das Schmiermittel kann auch zur Ober- flächenveredlung von Glas eingesetzt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, Schmiermittel für heiße Glasprozesse zu entwickeln, die zu einer Oberflächenveredlung der hergestellten Glasartikel, insbesondere zur Festigkeitssteigerung und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit, führen.

Die Aufgabe wird durch ein Schmiermittel gelöst, dass aus 5 - 95 Gew.%, vorzugsweise 30 - 70 Gew.%, Aluminiumsalzen der Fettsäuren und 95 - 5 Gew.%, vorzugsweise 70 - 30 Gew.% kohlenstoffbasierten Lösungsmitteln besteht und/oder das aus kohlenstoffbasierten Lösungsmitteln/Suspensionen besteht, die bis 70 Gewichtsprozent Aluminiumpulver mit einer Korngröße von 10 nm bis 500 μm enthalten.