Mechanik und Lebensdauer von Verbundglas

Projekttitel

Entwicklung eines Verfahrtens zur Verbesserung der Langzeiteigenschaften von Verbundgläsern sowie einer Methodik zur eigenschaftsorientierten Bewertung

ProjektpartnerForschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK)

Projektform und Mittel der TU Freiberg

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Ottto von Guericke" e.V. (AiF)

Forschungsvorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)

196 560,00 €

Laufzeit1. Februar 2019 - 31. Januar 2021
AnsprechpartnerDipl.-Math. Sascha D. Matthes, Dipl.-Ing. Michael Kretschmer

Verbundgläser (VG) und Verbundsicherheitsgläser (VSG) finden aufgrund ihrer Eigenschaften breite Anwendung, so z.B. als flächige oder gebogene Laminate in Frontscheiben (Automobilsektor), in Solarzellen (Solarbranche) und im Bausektor. Besonders funktionalisierte Verbunde, in die beispielsweise LEDs oder/und Solarzellen integriert sind,bieten ein sehr hohes Innovationspotential. Der Sandwichverbund aus mindestens zwei Glasscheiben mit mittiger Kunststofffolie (z. B. EVA oder PVB) gewährleistet neben der Transparenz eine hohe Festigkeit und im Schadensfall eine ausreichende Resttragfähigkeit. Optimierungsbedarf bezüglich der Anwendung von VG besteht vor allem hinsichtlich deren begrenzter Lebensdauer sowie einer fehlenden bzw. unzureichenden Auslegung zur Berechnung der Tragfähigkeit bezüglich des mechanischen Langzeitverhaltens.

Die Lebensdauer von Verbundgläsern wird durch den Prozess der Delaminierung bestimmt, welche durch das Eindringen von Wasser an den Randzonen initiiert wird. Durch die Wasserquellbarkeit von PVB oder EVA gelangt Wasser an die Glas-Folien-Grenzschicht und verringert dort die Adhäsion des Verbundes. Dies führt besonders unter dem Einfluss von mechanischen Spannungszuständen zum irreparablen Totalausfall (Delamination) des Bauelementes. Dies ist besonders im Falle von funktionalisiertem VG sehr kostenintensiv, da das gesamte Bauteil ausgewechselt werden muss. Die Funktionsbestandteile wie LED-Leuchten oder Solarzellen lassen sich in diesem Zuge nicht ohne Beschädigung vom Laminat trennen.  Die Tragfähigkeit von VSG wird nach der im Baubereich angewandten Norm DIN 18008 aus der Tragfähigkeit der Einzelglasplatten berechnet. Für allgemeine Verbundgläser dient die mechanische Modellierung der Laminattheorie. Die Langzeit-Wirkung der Kunststofffolie bleibt unberücksichtigt obwohl sie zur Erhöhung der Biege-, Schlag- und Zugfestigkeit des Verbundes führt. Dieser Effekt wirkt sich umso stärker aus, je dicker die Folie ist. Funktionalisierte Verbunde weisen tendenziell einen erhöhten Kunststoffanteil auf. Wird dieser in der Auslegungsvorschrift nicht berücksichtigt und nur der Glasanteil zu Grunde gelegt, werden überdimensionierte Konstruktionen verbaut. Dadurch ergeben sich Nachteile wie ein erhöhter Material- und Kostenaufwand, eine Einschränkung im Design und bei Solarmodulen eine Verringerung des Wirkungsgrades.