Chemisch vorgespanntes Glas
Auch durch chemische Vorspannung lassen sich
Oberflächendruckspannungen erzeugen. Hierbei werden durch
Ionenaustauschvorgänge an der Oberfläche, z.B. bei Kalk-Natron-Silikatglas kleinere Natrium-Ionen
gegen die ca. 30 % größer Kalium-Ionen ausgetauscht, und somit eine
Vorspannung erzielt. Der Vorspannprozess findet in einer Lösung mit
geschmolzenem Kaliumsalz knapp unterhalb der Transformationstemperatur statt. Der
Ionenaustausch erfolgt in eine Tiefe von bis zu 300 μm.
Die Vorspannung kann sehr hohe Werte erreichen, die chemisch
vorgespannte Gläser für Spezialanwendungen interessant machen.
Beispielsweise werden sehr dünne Gläser für optische Linsen,
elektrische Lampen oder Präzisionsgeräte, die thermisch kaum
vorgespannt werden können, häufig chemisch vorgespannt.
Die Materialfestigkeit von chemisch vorgespanntem Glas ist sehr
stark abhängig von der Dauer des Vorspannprozesses. Bei einem
24-stündigen Prozess wird normalerweise nur eine Tiefe der
Druckzone von ca. 20 mm erreicht. Bei dieser geringen
Druckzonentiefe ist die Anfälligkeit für Oberflächenschäden, welche
die Biegefestigkeit drastisch herabsetzen können, wesentlich höher
als bei thermisch vorgespannten Gläsern. Eine lange Prozessdauer
bedingt allerdings hohe Kosten, die chemisch vorgespanntes Glas im
Bauwesen nur in besonderen Anwendungsfällen attraktiv machen. Ein
Beispiel hierfür sind gebogene Gläser mit spezieller Geometrie, die
nicht thermisch vorgespannt werden können.
Chemisch vorgespannte Gläser können nachträglich geschnitten
werden. Die Schnittkante besitzt nach dem Schneiden
jedoch nur noch etwa die Festigkeit von normalem Glas ohne
Vorspannung.
Der Wert der Biegefestigkeit für chemisch vorgespanntes Glas wird
in E DIN EN 12337 mit 150 N/mm²angegeben. Die praktische Festigkeit
schwankt bei chemisch vorgespanntem Glas aber aus den oben genannte
Gründen sehr stark und der in der Norm angegebene Wert bezieht sich
auf die Festigkeit von ungeschädigtem Glas.
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