Thermisches Vorspannen von Glas

Beim thermischen Vorspannen wird das Glas homogen, d.h. über den Querschnitt konstant, auf eine Temperatur erwärmt, die etwa 100°C über der Transformationstemperatur (ca. 620°C bis 670°C) liegt. Anschließend wird die Glasscheibe von den Oberflächen her rasch abgekühlt und in einen Eigenspannungszustand versetzt.

Gallerie

Die Abkühlung erfolgt dabei normalerweise durch Anblasen mit Luft. Zu Beginn des Abkühlprozesses ist die Spannung über den gesamten Querschnitt konstant. Dann beginnt die Abkühlung der Oberfläche, die sich dabei zusammenzuzieht. Dies wird durch den noch nicht abgekühlten Kern verhindert. Dadurch entsteht auf der Oberfläche kurzfristig eine Zugspannung, im Kern eine Druckspannung. Die Spannungen erreichen zu diesem Zeitpunkt jedoch nur geringe Werte, da sie durch die hohe Viskosität des heißen Glases rasch wieder abgebaut werden. Voraussetzung für den Abbau der Zugspannungen ist, dass die Ausgangstemperatur hoch genug gewählt worden ist. Ist dies nicht der Fall, und die Viskosität zu hoch, können die auftretenden Zugspannungen während des Vorspannprozesses zum Bruch der Scheiben führen.

In der Endphase der Abkühlung hat das Glas näherungsweise die Eigenschaften eines elastischen Körpers. Die Temperaturverteilung ist parabelförmig und der Kern ist wärmer als die Oberfläche. Um den Endzustand zu erreichen, muss sich der Kern daher um einen größeren Betrag abkühlen, als die Oberfläche. Der Kern erzeugt im schon „festen“ Glas somit Druckspannungen an der Oberfläche. Im Kern selbst entstehen aus Gleichgewichtsgründen Zugspannungen. Entscheidend für die Entstehung von bleibenden Spannungen (= Eigenspannungen) ist also das viskoelastische Materialverhalten des Glases. Dies soll am Vergleich des Materialverhaltens bei Abkühlung der Oberflächen eines elastischen Körpers mit dem eines viskoelastischen Körpers verdeutlicht werden.

Körper 1
Infolge des schnellen Wärmeentzugs an den Oberflächen und der relativ niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Glases, kühlt sich die Glasoberfläche zunächst erheblich schneller ab als der Kern. Dabei entsteht ein parabelförmiges Temperaturprofil (Zustand 1). Dadurch hat die Oberfläche das Bestreben sich relativ zum Kern zusammenzuziehen, wird durch diesen aber daran gehindert. Dies hat Zugspannungen am Rand und eine kompensierende Druckspannung im Kern zur Folge. Während die Scheibe weiter abgekühlt wird, bleiben, so lange das Temperaturprofil konstant bleibt (Zustand 2), auch die Spannungen konstant. Zum Ende des Abkühlvorganges, wenn sowohl die Oberfläche, als auch der Kern die gleiche Temperatur annehmen (Zustand 3), verschwinden die unterschiedlichen Dehnungen und damit auch die Spannungen.

Körper 2
Die Temperaturverteilung ist während des gesamten Abkühlvorgangs identisch mit der des ersten Körpers. Auch hier entstehen vorübergehend Zugspannungen am Rand und Druckspannungen im Kern. Diese relaxieren jedoch ziemlich schnell (vorausgesetzt die Anfangstemperatur ist hoch genug gewählt). Dadurch ist der Querschnitt trotz eines Temperaturgefälles weitgehend spannungsfrei (Zustand 1). Dieser Zustand bleibt auch bei Überschreitung der Übergangstemperatur erhalten (Zustand 2). Danach kann man das Verhalten des jetzt erstarrten Glases näherungsweise als elastisch bezeichnen. Angenommen der Kern habe gerade die Temperatur T = Tg, dann hat die Oberfläche wegen des parabolischen Temperaturverlaufs eine niedrigere Temperatur. Am Ende des Abkühlvorganges haben sowohl der Kern als auch die Oberfläche den Wert der Umgebung TR angenommen (Zustand 3). Die Oberfläche hätte sich bei freier Ausdehnung um einen geringeren Betrag als der Kern zusammengezogen. Da die Dehnung über den Querschnitt konstant bleiben muss (der Körper bleibt eben), entsteht das bekannte parabelförmige Spannungsprofil.

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
BauNetz Wissen Glas sponsored by:
Saint-Gobain Glass Deutschland
Zum Seitenanfang

VSG – Zwischenschichten aus Kunststoff

VSG-Glasscheibe

VSG-Glasscheibe

Im Falle eines Bruchs halten die polymeren Zwischenfolien die einzelnen Glasscherben zusammen, sorgen damit für Splitterbindung und eine erhöhte Resttragfähigkeit der Scheibe.

Isolierglas

Dreifach-Isolierverglasung kam im Überkopfbereich und für die Fassaden der VHV-Versicherung in Hannover zum Einsatz.

Dreifach-Isolierverglasung kam im Überkopfbereich und für die Fassaden der VHV-Versicherung in Hannover zum Einsatz.

Was sind die Eigenschaften von Isoliergläsern, welche Anforderungen müssen sie erfüllen und welche Rolle spielen Randverbund und Scheibenzwischenraum?

Einscheibensicherheitsglas (ESG)

Bruchbild von Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)

Bruchbild von Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)

Das fälschlicherweise oft als gehärtetes Glas bezeichnete Einscheibensicherheitsglas (ESG) entsteht durch thermisches Vorspannen...

Teilvorgespanntes Glas (TVG)

Repräsentatives Bruchbild von teilvorgespanntem Glas (TVG) nach DIN EN 1863

Repräsentatives Bruchbild von teilvorgespanntem Glas (TVG) nach DIN EN 1863

Teilvorgespanntes Glas wird im gleichen Herstellprozess wie Einscheibensicherheitsglas (ESG) hergestellt, jedoch langsamer...

Thermisches Vorspannen von Glas

Körper 1 (elastisch)

Körper 1 (elastisch)

Beim thermischen Vorspannen wird das Glas homogen, d.h. über den Querschnitt konstant, auf eine Temperatur erwärmt, die etwa 100°C...

Chemisch vorgespanntes Glas

Spannungsverlauf bei chemisch vorgespanntem Glas im Vergleich zur thermischen Vorspannung

Spannungsverlauf bei chemisch vorgespanntem Glas im Vergleich zur thermischen Vorspannung

Auch durch chemische Vorspannung lassen sich Oberflächendruckspannungen erzeugen. Hierbei werden durch Ionenaustauschvorgänge an...

Verbundglas (VG)

Unter Verbundglas (VG) werden Glaslaminate verstanden, die aus mindestens zwei Glasscheiben bestehen und durch eine klebefähige...

Verbundsicherheitsglas (VSG)

Aufbau von Verbundsicherheitsglas (VSG)

Aufbau von Verbundsicherheitsglas (VSG)

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Flachglasscheiben, die mit einer elastischen, reißfesten...

VSG – Dauerhaftigkeit der Verbundwirkung

Blasenbildung / Delamtination in VSG

Blasenbildung / Delamtination in VSG

Durch chemische und physikalische Änderungen unterliegen alle Materialen einer irreversiblen Alterung. Dieser zeitabhängige...

Vakuumisolierglas

Ziel beim Einsatz von Vakuumisolierverglasungen sind gute Eigenschaften in der Wärmedämmung bei geringer Aufbautiefe.

Ziel beim Einsatz von Vakuumisolierverglasungen sind gute Eigenschaften in der Wärmedämmung bei geringer Aufbautiefe.

Verglasungen mit Vakuumzwischenraum erfahren derzeit ein Revival: Die verhältnismäßig dünnen Gläser erreichen sehr gute Ug-Werte und sind dank ihres geringeren Gewichts flexibel einsetzbar.

Heat Mirror Glas

Wird das mittlere Scheibenpaket im SZR eines Isolierglases gegen eine oder mehrere Heat Mirror-Folien ersetzt, lassen sich gute U-Werte bei geringem Gewicht erzielen

Wird das mittlere Scheibenpaket im SZR eines Isolierglases gegen eine oder mehrere Heat Mirror-Folien ersetzt, lassen sich gute U-Werte bei geringem Gewicht erzielen

Durch Verwendung von Isolierverglasungen mit Drei- anstelle von Zweifach-Aufbauten lässt sich der Wärmeschutz eines Gebäudes...

Entspiegeltes Glas

Die Glasfassade des Trinkwasserversorgungsunternehmen Gelsenwasser von den Architekten Anin Jeromin Fitilidis & Partner weisen eine außerordentlich hohe Transparenz auf

Die Glasfassade des Trinkwasserversorgungsunternehmen Gelsenwasser von den Architekten Anin Jeromin Fitilidis & Partner weisen eine außerordentlich hohe Transparenz auf

Entspiegeltes Glas weist im Unterschied zu handelsüblichem Glas statt rund 8 nur eine etwa 1%ige Lichtreflexion auf. Diese...

Schaltbares Glas

Elektrochrome, dimmbare Verglasung an der Westfassade einer Kantine von Siemens in Kansas

Elektrochrome, dimmbare Verglasung an der Westfassade einer Kantine von Siemens in Kansas

Bei schalt- und regelbaren Sonnenschutzgläsern übernehmen die Glasscheiben die Aufgaben des Sonnenschutzes, der Blendfreiheit des...

Lichtstreuendes Glas

Kapillarglas im Oberlicht der Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg in Rheinbach; Architekten: Vogt & Partner, Düsseldorf

Kapillarglas im Oberlicht der Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg in Rheinbach; Architekten: Vogt & Partner, Düsseldorf

Lichtstreuende Gläser sorgen für einen diffusen Lichteinfall ohne nennenswerten Schattenwurf und eine gleichmäßige Ausleuchtung...

Lichtlenkendes Glas

Lichtlenkglas in geneigtem Fenster

Lichtlenkglas in geneigtem Fenster

Lichtlenkglas ist ein starr im Scheibenzwischenraum eines Isolierglases installiertes System zur Umlenkung des Sonnenlichtes. Es...

Eingefärbtes Glas

Rosa eingefärbtes Glas in der Fassade des Bürogebäudes Gelsenwasser in Gelsenkirchen, Architektur: AJF Architekten, Düsseldorf

Rosa eingefärbtes Glas in der Fassade des Bürogebäudes Gelsenwasser in Gelsenkirchen, Architektur: AJF Architekten, Düsseldorf

Bereits kleinste Mengen an chemischen Zusätzen führen zu einer Durchfärbung der Verglasungen; hergestellt werden sie standardmäßig in den Farben Bronze, Grau, Grün und Rosa.

Hologramm-Verglasungen

Der hoch transparente Film wird zwischen zwei Glasscheiben eingebettet

Der hoch transparente Film wird zwischen zwei Glasscheiben eingebettet

Hologramme sind zweidimensionale Bilder, die bei der Betrachtung dreidimensional erscheinen. Um sie auf eine Glasscheibe zu...

Displayglas

Durch chemisches Vorspannen wird Dünngläsern eine extreme Festigkeit verliehen.

Durch chemisches Vorspannen wird Dünngläsern eine extreme Festigkeit verliehen.

Wir alle haben uns an Touchscreens gewöhnt. Möglich werden sie erst durch spezielle, kratzfeste Gläser, die manchmal dünner sind als ein menschliches Haar.

Selbstreinigende Beschichtungssysteme

Hydrophobe, hydrophile und fotokatalytische Bechichtungen

Hydrophobe, hydrophile und fotokatalytische Bechichtungen

Im Bauwesen kommen immer häufiger schmutzabweisende und selbstreinigende Glasoberflächen zum Einsatz. Denn das Verschmutzen von...

Radarreflexionsdämpfende Verglasungen

Beim Zoofenster in Berlin kommen radarreflexionsdämpfende Gläser zum Einsatz

Beim Zoofenster in Berlin kommen radarreflexionsdämpfende Gläser zum Einsatz

Im Bereich von Verkehrsflugplätzen müssen Gebäude mit einem hohen Verglasungsanteil so ausgebildet sein, dass sie den...

BAUEN & KLIMAWANDEL

Es wird immer heißer. Nachweislich. Was bedeutet das für die Planung von Wohngebäuden? Alle Antworten in der neuen come-inn. Jetzt gratis lesen!

Partner-Anzeige