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Einscheibensicherheitsglas (ESG)

Das fälschlicherweise oft als gehärtetes Glas bezeichnete Einscheibensicherheitsglas (ESG) entsteht durch thermisches Vorspannen von Floatglas; als Ausgangsmaterial kann aber auch Ornamentglas verwendet werden. Bei diesem Prozess wird die ebene Scheibe bis zu einem Transformationspunkt auf mehr als 600°C erhitzt und anschließend schlagartig durch schnelles Anblasen mit Luft abgekühlt. So wird das Glas in einen Eigenspannungszustand versetzt, bei dem der Kern der Scheibe unter Zugbeanspruchung und die Oberfläche unter Druckbeanspruchung steht. Dieser Vorgang macht das Glas biegezugfester, aber nicht härter. Durch die eingeprägte Oberflächendruckspannung kann der festigkeitsmindernde Einfluss von Oberflächendefekten erst wirksam werden, wenn durch Last oder Zwang Zugspannungen an der Oberfläche erzeugt werden. Daher nimmt auch die Temperaturwechselbeständigkeit durch die Vorspannung erheblich zu (ca.200 K).

Spannungszustand bei biegebeanspruchtem ESG

Bild: Jens Schneider, TU Darmstadt - Institut für Werkstoffe und Mechanik im Bauwesen

Spannungsverlauf bei thermisch vorgespanntem Glas

Bild: Jens Schneider, TU Darmstadt - Institut für Werkstoffe und Mechanik im Bauwesen

Bild: Jens Schneider, TU Darmstadt - Institut für Werkstoffe und Mechanik im Bauwesen

Nach dem Vorspannen kann das Glas aufgrund der im Eigenspannungszustand gespeicherten Energie nur sehr bedingt bearbeitet werden. Deshalb müssen Kantenbearbeitungen, Bohrungen oder Ausschnitte im Wesentlichen vor dem Vorspannprozess vorgenommen werden. Bei der Planung ist außerdem zu beachten, dass aufgrund der thermischen Behandlung Maßtoleranzen im Bereich von Bohrungen sowie eine leichte Vorkrümmung entstehen können.

Eine ESG-Scheibe zerspringt beim Bruch aufgrund der hohen Energie, die in dem Eigenspannungszustand gespeichert war, in kleine, würfelförmige Bruchstücke. Hierdurch wird das Risiko von größeren Schnittverletzungen gesenkt. Die spezielle Bruchstruktur ist charakteristisch für ESG. Die stumpfkantigen Bruchstücke hängen untereinander zusammen und weisen Größen von weniger als 1 cm² auf.

Die Mindestbiegefestigkeit des ESG wird in DIN 12150-1: Glas im Bauwesen - Thermisch vorgespanntes Kalknatron-Einscheibensicherheitsglas - Teil 1: Definition und Beschreibung mit 120 N/mm² angegeben. Handelsübliches ESG weist heute aber bereits Oberflächendruckspannungen zwischen 100 N/mm² und 150 N/mm² auf, so dass Festigkeiten über 200 N/mm² erreicht werden.

Als Bestandteil verschiedener Verglasungen kommt ESG nahezu überall im Innen- und Außenbereich zum Einsatz. Zahlreiche gebaute Beispiele finden sich in unserer Rubrik Objekte, eine kleine Auswahl siehe Objekt(e) zum Thema.