Neuartige Verbundgläser von Schollglas ermöglichen, dass in Zukunft mit geringerem Materialeinsatz deutlich effizienter gebaut werden kann: Es können Konstruktionen mit größeren Spannweiten und höheren Sicherheiten entstehen. Bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch. Auch für die Gestaltung von gebogenen Bauteilen wie Kuppeln, Überdachungen, Fassaden sowie im Innenausbau eröffnen sich neue gestalterische Dimensionen.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von gebogenem Verbundglas sind sehr aufwändig und energieintensiv. Da Glas als sprödelastischer Werkstoff unter Raumtemperatur nicht dauerhaft verformt werden kann und sich nach der Belastung entweder in seinen Ausgangszustand zurückverformt oder sogar bricht, werden bislang Glasscheiben im Vorspannofen auf über 600°C erhitzt und heiß verformt.
Bei den hohen Temperaturen verliert das Glasgefüge seine Festigkeit und legt sich plastisch in eine vorgefertigte Form ab. Hierbei wird viel Wärmeenergie und für jede Geometrie eine neue Biegeformen benötigt – so entstehen hohe Kosten und ein hoher Energieverbrauch. Ebenso schlagen die Begrenzungen durch die Kammergröße des Biegeofens, optische Beeinträchtigungen durch das thermische Verhalten von Glas wie beispielsweise Schlierenbildung, Welligkeit auf der Oberfläche oder eingeschlossene Biegehilfsstoffe und nicht vorhersehbare Ungenauigkeiten beim Erkalten der Scheiben negativ zu Buche. Andere Ansätze, Glas dauerhaft in gebogener Form zu halten, basieren darauf, die Rückstellkräfte durch eine zusätzliche Unterkonstruktion mechanisch abzufangen.
Kalt gebogene Alternative
Beim Kaltbiegen von Glas entfallen all diese Nachteile. Die Schollglas Unternehmensgruppe hat ein Verfahren entwickelt, bei dem eine dauerhafte Verformung von Scheiben bei Raumtemperatur möglich ist.
Die im Verbund auftretenden Scherkräfte werden über ein hochtransparentes Polymer, das zwischen die Scheiben eingebracht wird, abgetragen. Das Polymer ist schubfest und weist eine höhere Haftung am Glas auf als die auftretenden Scherkräfte. So „friert“ es gewissermaßen den Verformungszustand des Glases ein. Es entsteht ein Verbundwerkstoff aus Glas und Polymer, bei dem das Polymer nicht nur für eine extrem hohe Resttragfähigkeit des Verbunds und Splitterbindung sorgt, sondern selbst statisch tragende Komponente des Verbunds ist.
Dies kann bei dünnen Gläsern so weit gehen, dass die Glasdeckschicht nur noch als Kratzschutz fungiert und die Mechanik vom Polymer übernommen wird. Kalt gebogenes, laminiertes Glas ist demnach im Gegensatz zum warm gebogenen Material wesentlich stabiler, es sind sogar freistehende und tragend gebogene Scheiben möglich.
Positiv: In das Compositematerial können problemlos Verbindungselemente aus den unterschiedlichsten Materialien eingebracht werden, die fest mit der Zwischenschicht verbunden sind. So entstehen völlig neue Möglichkeiten der Verbindungstechnik vom Verbundglas zur Unterkonstruktion.
Mit diesem Herstellungsverfahren eröffnen sich weitere Möglichkeiten: Bekanntermaßen biegt sich Glas bei entsprechenden Spannweiten bereits durch sein Eigengewicht. Zusätzlich wirken auf die Glaselemente Lasten wie Wind, Schnee oder Verformungsbewegungen durch Temperaturunterschiede. Bislang führten die hieraus resultierenden baurechtlichen Auflagen, insbesondere im Überkopfbereich, zu extremen Glasdicken und aufwendigen Unterkonstruktionen. Ähnlich wie bei Spannbeton kann bei kalt gebogenem Glas der Verbund vorgespannt werden. Beim Einbau dieser Verbundscheiben mit der Wölbung nach oben, wird die eingefrorene Vorspannung durch das Eigengewicht der Scheibe abgebaut. Das heißt, das Element liegt plan, ohne jegliche Durchbiegung, an seiner Einbauposition. Dies spart nicht nur enormes Gewicht bei Dachkonstruktionen, das Glas ist im eingebauten Zustand sogar spannungsfrei.
Die Vorteile des von Schollglas entwickelten Verbundglases Gewe-composite liegen u.a. in der Einsparung von Ressourcen. Durch die Nutzung des vorhandenen Scheibenverbundes des Compositematerials, kann das Glas deutlich dünner dimensioniert werden. Zusätzlich werden bei der Herstellung Ressourcen geschont, da keine Hochtemperaturprozesse zum Tragen kommen und auch der aufwendige Biegeformenbau entfallen kann.
Das Produkt im Detail
Das Verbund-Sicherheitsglas besteht aus mindestens zwei Glastafeln aus Floatglas, Ornamentglas, teilvorgespanntem Glas, thermisch vorgespanntem Kalknatron-ESG oder heiß gelagertem Kalknatron-ESG-H und einer Polymerzwischenschicht. Die Glastafeln gibt es in maximalen Abmessungen von 2,50 m x 3,21 m. Das Composite-Glas kann als VSG im Sinne der TRLV angewendet werden. Bei der Zwischenschicht handelt es sich um ein polymerbasiertes Compositematerial, dessen Mindestdicke 2 mm, die maximale Dicke 3 mm beträgt. Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung wurde erteilt (AbZ: Z-70.3-156 – Gewe-composite Verbund-Sicherheitsglas).
Gerade im klassischen Glasbau ergeben sich durch den neuen Glaswerkstoff interessante Synergieeffekte, die auf seine besonderen Eigenschaften zurückzuführen sind. Durch den Kopplungseffekt des Compositeverbundglases können Überkopfverglasungen um etwa 30Prozent dünner dimensioniert werden. So werden beim Material und bei der Unterkonstruktion enorme Einsparungen erreicht. In Verbindung mit der sehr hohen Resttragfähigkeit sind daher große Spannweiten realisierbar. Zusätzlich erlaubt die neue Technik die Integration von unterschiedlichen Elementen (z.B. Metallwinkeln) in das Compositematerial, was die Verbindung von Glas und Unterkonstruktion enorm vereinfacht. Der Einsatz des Verbundglases eröffnet somit viele neue Möglichkeiten im konstruktiven Glasbau. —
Halle 11, Stand B 21
Die Vorteile des Composite-Glases
Gewichtsreduzierung bis zu 30 %
hohe Bruchfestigkeit und Resttragfähigkeit
Integrationsmöglichkeit von Verbindungselementen
maximale an gestalterischer Freiheit in Konstruktion und Dimension durch ein neuartiges kalt gebogenes Glas ohne Rückverformung
je nach Anwendung hohe UV-Durchlässigkeit möglich
Gewe-composite hat auch bei Bruch eine hohe Resttragfähigkeit
