Weniger ist mehr

Verbund-Sicherheitsglas (VSG) ist heute in Anwendungen wie Überkopfverglasungen und absturzsicheren Verglasungen das einzig zugelassene Glas. Der Hintergrund: Herkömmliches Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) birgt auch nach Jahren die Gefahr des plötzlichen, durch Nickel-Sulfid-Einschlüsse ausgelösten Versagens und damit eines Splitterregens mit hohem Gefährdungspotenzial. Da bei VSG, zwei oder mehr Glasscheiben mittels Kunststoff-Zwischenlage fest miteinander verbunden werden, bleiben selbst nach einem Glasbruch die Scherben ­und Splitter an der Zwischenlage haften.

In 95 Prozent aller Fälle sind heute Zwischenlagen aus Polyvinylbutyral (PVB) im Einsatz. Einen wachsendenAnteil gewinnen jedoch die neuen SentryGlas Zwischenlagen von DuPont mit ihrer deutlich verbesserten Steifigkeit. Dadurch ergibt sich eine ­höhere Belastbarkeit der Laminate oder – bei gleicher Belastung – die Möglichkeit zur Dickenreduzierung der eingesetzten Glasscheiben, ohne an Sicherheit zu verlieren. Dies bietet Architekten, Planern und Ingenieuren interessante Perspektiven bzgl. der Scheibengröße: Die Verarbeitungseigenschaften der neuen, steiferen Zwischenlagen erlauben theoretisch unlimitierte Abmessungen der Glaselemente – soweit sie die verfügbaren Autoklaven aufnehmen können. Die größten, damit bisher realisierten Glaselemente hatten eine Breite von 3 m bei einer Länge von 13,5 m.

Hundertfache Steifigkeit

Werden zwei aufeinanderliegende Glasscheiben belastet, biegen sie sich unabhängig voneinander durch. Die Zwischenlage muss dabei erhebliche Schubkräfte kompensieren. PVB-Zwischenlagen tun dies bei kurzzeitiger, schlagartiger Belastung, z.B. bei Vandalismus, Wirbelstürmen oder Explosionen, sehr effizient. Aber PVB neigt unter länger einwirkender Belastung zum Fließen. Damit verbundene Glasscheiben verhalten sich dann kaum anders als nicht verbundene Scheiben. Statische Berechnungen berücksichtigen deshalb bisher lediglich die Kennwerte der Glaskomponenten, nicht aber des gesamten VSG-Schubverbunds.

Die Festigkeit von SentryGlas Zwischenlagen ist deutlich höher als die von PVB, ihre Steifigkeit bei Raumtemperatur ist rund einhundert Mal so hoch. Entsprechend besser ist auch das Verhalten bei erhöhter Temperatur (Bild 01). Aufgrund dieser geänderten Randbedingungen erscheint es sinnvoll, die Vorgehensweise bei der Auslegung statisch belasteter Verbundglasscheiben zu überdenken und die mechanischen Kennwerte der Zwischenlage ebenfalls zu berücksichtigen. Entsprechende Ansätze sind bei DuPont verfügbar.

Dünnere Laminate, höhere Sicherheit

Welche Möglichkeiten sich dadurch ergeben, zeigen vergleichende Belastungsversuche an Verglasungen für Balustraden. Hier waren eine ca. 1200 mmx1200 mm große monolithische Scheibe und zwei gleich große VSG-Laminate im unteren Bereich eingespannt, die Belastung erfolgte linienförmig (1,5 kN/m) an der oberen Kante, bzw. punktförmig (1,5 kN), entweder am Scheibenmittelpunkt oder an einer äußeren Scheibenecke. Die Auslenkungen der oberen Kanten zeigen übereinstimmend, dass sich VSG mit SentryGlas Zwischenlage weniger als halb so stark verformte wie bei Einsatz der PVB-Folie und dass diese Verformung ähnlich oder sogar geringer als die der monolithischen Scheibe (Bild 02) war. Entsprechend niedriger waren auch die im Glas aufgebauten mechanischen Spannungen.

Die Messungen zeigen, dass die hohe Steifigkeit der neuen Zwischenlage eine nahezu perfekte Lastübertragung zwischen den Glasscheiben ermöglicht. Dies gilt für einen weiten Temperaturbereich und auch unter Langzeit-Gesichtspunkten. Dadurch ergeben sich gegenüber Laminaten ­mit PVB beachtliche Möglichkeiten:

• Dickenreduktion der Scheiben, die meist im Bereich von einer bis zwei Standard-Glasdicken liegen,
• Verwendung größerer Scheiben bei gegebener Belastung, oder
• Verringerung der Zahl der Fixierungen bei rahmenlosen Verglasungen.

Die Vorteile der neuen Zwischenlage in Bezug auf die Zähigkeit bei Schlagbeanspruchung zeigt Bild 03. Hier wurden Laminate aus je zwei Scheiben mit Zwischenlagen aus PVB bzw. SentryGlas bei einer Temperatur von –12 °C durch eine Folge von Schlägen beansprucht. Die Versuche begannen mit 25 Belastungen mit 4300 N, gefolgt von 10 Belastungen mit 8600 N. Beide Laminate hielten diesen Beanspruchungen ohne Bruch stand. Bei einer Schlagbeanspruchung mit 12900 N versagte das Laminat mit PVB im zweiten Durchgang. Das Laminat mit SentryGlas widerstand weiteren 10 Belastungen dieser Größe und versagte erst nach der dritten Schlagbeanspruchung mit 17200 N.

Verbund-Sicherheitsglas für Architekturanwendungen ist die einzige Sicherheitsverglasung in optischer Qualität, die auch nach dem Bruch intakt bleibt. Dieser positive Aspekt ist bei Laminaten mit der steifen Zwischenlage deutlich stärker ausgeprägt als bei Einsatz von PVB. Bei entsprechenden Versuchen (Bild 04) wurden Verbunde mit 3300 N belastet, anschließend wurde das Glas gebrochen, die Belastung blieb erhalten. Dabei wurde die Auslenkung des Laminatmittelpunktes über der Zeit aufgezeichnet. Für PVB ergab sich eine deutlich stärkere Verformung. Zudem riss das PVB nach rund 7 Minuten, während die neue Zwischenlage langzeitig intakt blieb.

Langzeitig witterungsbeständig

Im Vergleich zu herkömmlichen Zwischenlagen ist VSG mit SentryGlas unempfindlicher gegenüber Feuchtigkeit und Witterungseinflüssen bei Temperaturen zwischen –30 °C und +70 °C. Auch ohne Einfassung konnten bei keiner der bisherigen Anwendungen der neuen Zwischenlage Veränderungen in Form von Delaminationen festgestellt werden. Selbst nicht bei Scheiben, die mit offenen Kanten sieben Jahren im feucht-heißen Klima von Florida getestet wurden.

In Verbindung mit üblichen Silikon-Dichtmitteln zeigten stoßverbundene Glasplatten mit SentryGlas Zwischenlagen auch nach jahrelangen Witterungseinflüssen keine Verfärbungen oder andere Beschädigungen an den Kanten. Die neue Zwischenlage behält ihre ursprüngliche Transparenz. Ihr Gelbwert liegt bei nur 1,5 und darunter und erhöht sich auch nicht wesentlich.

Universelle Anwendungsbreite

Aufgrund der sehr guten optischen Eigenschaften der hochsteifen Zwischenlagen sind ­Architekten und Planer in der Lage, hoch transparente Sicherheitsverglasungen aus eisenarmem Glas zu realisieren. Zu der Vielzahl der Anwendungsmöglichkeiten zählen:

• Büros und öffentliche Gebäude (erhöhter Tageslichteinfall)
• Schaufensterfronten für Kaufhäuser und Einzelhandelsgeschäfte, Restaurants etc.
• Sicherheitsverglasungen für Schmuck-Schaukästen und Schaufenster
• Panoramafenster an Aussichtspunkten
• Skylights und andere Überkopfverglasungen
• transparentere Hochsicherheitsverglasungen
• Verglasungen für Wintergärten
• Hochtransparente Fensterverglasungen

Architekten und Bauingenieure, die die besonderen Vorteile von SentryGlas nutzen wollen, finden weltweit Laminierer, die sich auf die Herstellung von Hochleistungs-Verbundgläser spezialisiert haben. Der Laminiervorgang unterscheidet sich kaum von dem für herkömmliches Verbundglas. Unterschiede bestehen in der Lieferform der Zwischenlagen (Platten an Stelle von Rollenware) und der Tatsache, dass sie nicht gekühlt gelagert werden müssen. Die Folie kann auf bestehenden Anlagen und Fertigungslinien problemlos verarbeitet werden.—

Design Spezialist Ingo Stelzer, DuPont Deutschland, Neu-Isenburg

Ingo.Stelzer@dupont.com