Ing. Leopold Mader. INOVA LiSEC Technologiezentrum. 3-fach IG Einheit mit Dünnglas Glaseigenschaften. 2 mm Glas Biegespannung Festigkeit von 120 N/mm²

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Jobst Goldschmidt
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1 Dünnglas mit ESG-Vorspannung und TVG Bruchbild Ing. Leopold Mader INOVA LiSEC Technologiezentrum 2 mm Glas Biegespannung Festigkeit von 120 N/mm² 1

2 Thermisch härten 0.9mm bis 8mm, 3-fache Biegezugfestigkeit keine Berührung der Glasoberfläche keine Roller waves hohe Konvektion, ideal für Beschichtungen wesentlich verbesserte Energiebilanz 3 Spannungen im Glas Entspannt Zugbelastung Druckbelastung Fehler im Glas Ausdehnung Minimierung Vorspannung Biegespannung Gesamtspannung

3 Einfluss der Kantenbearbeitung Bending tension [N/mm²] Einfluss der Kantenbearbeitung C Schliff Kante C Schliff Loch C Schliff Ecke

Vorteile Dünnglas bei 3-fach Fenster Vergleich 2mm gehärtet zu 4mm

3.2012 7 Energiebilanz Verbrauch Energie für Glasproduktion = 2.

m² Gewicht/m² = 5kg Energieverbrauch = 5kg x 2.5KWh = 12.

4 Vorteile Dünnglas bei 3-fach Fenster Vergleich 2mm gehärtet zu 4mm ungehärtet Energiebilanz Verbrauch Energie für Glasproduktion = 2.5 KWh per kg 4mm nicht-gehärtetes Glas per m² Gewicht/m² = 10kg Energieverbrauch = 10kg x 2.5KWh = 25KWh Gesamtenergieverbrauch = 25KWh 2mm gehärtetes Glas per m² Gewicht/m² = 5kg Energieverbrauch = 5kg x 2.5KWh = 12.5KWh Energieverbrauch härten = 1.5KWh Gesamtenergieverbrauch = 14KWh Energieeinsparung = 44 % Alle Informationen sind bezogen auf die aktuell verwendete Maschinen

5 thermisch Vorspannen Beim thermisch vorgespannten Glas werden dauerhafte Druckspannungen in die Oberfläche geprägt. Dabei wird das Glas über den Transformationspunkt TG erwärmt und durch rasches Abkühlen in den Eigenspannungszustand versetzt. Beim Abkühlen der Außenhaut erstarrt die Oberfläche, wobei der Kern des Glases noch eine höhere Temperatur besitzt. Durch den Temperaturunterschied und den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kalk-Natron- Silikatglas, stellt sich eine Volumendifferenz zwischen der Außenhaut und dem Kern ein. Diese Volumendifferenz ruft im Kern des Glases eine Zugspannung und auf der Oberfläche eine Druckspannung hervor. Bruchbild thermisches Vorspannen (TVG) TVG Bruchbild von Dünnglas mit thermischer Vorspannung > 120 N/mm² 5

6 Spannungsbild thermisch und chemisch Vorspannen Thermische Vorspannen: ESG (Einscheibensicherheitsglas) mit 120 N/mm² (MPa) Biegezugfestigkeit Bei Dünnglas sind150 N/mm² (MPa) mit TVG Bruchbild möglich chemisch Vorspannen Beim chemischen Vorspannen können die Druckspannungen an der Oberfläche durch Ionenaustauschvorgänge erzeugt werden. Beim Kalk-Natron-Silikatglas werden kleine Natrium- Ionen durch um 30% größere Kalium-Ionen getauscht. Durch den Unterschied der Ionengröße wird die Oberfläche vorgespannt. Bei einer Eindringtiefe von 50 μm mit einer Festigkeit von 750 MPa benötigt man 6 Stunden Austauschzeit und 430 C Austauschtemperatur. 6

chemisch Vorspannen Geringe Eindringtiefe und geringe Zugbelastung Bei

unbehandelten Glas Vergiftung der Schmelze durch Anreicherung mit Natrium

auch das Glas entspannt umso schneller Zersetzung der Nitratschmelze t

statistischen Streuung der Festigkeitswerte Vorteile Dünnglas bei 3-fach

7 chemisch Vorspannen Geringe Eindringtiefe und geringe Zugbelastung Bei Schädigung des Glas tiefer als die Druckzone Biegezugfestigkeit vom unbehandelten Glas Vergiftung der Schmelze durch Anreicherung mit Natrium Umso höher die Austauschtemperatur umso schneller der Ionenaustausch aber auch das Glas entspannt umso schneller Zersetzung der Nitratschmelze t (Bildung giftiger nitroser Gase) nimmt mit steigender Temperatur zu Starken statistischen Streuung der Festigkeitswerte Vorteile Dünnglas bei 3-fach Fenster höhere Transmission verbesserte Widerstandsfähigkeit Kraft = Masse * Beschleunigung

8 8

9 Funktionelle Oberflächen - bessere Transmission, Absorption ist proportional zur Glasdicke - Diffusionsdichte und UV-Beständige Kapselung - erhöhte Widerstandsfähigkeit und mechanische Festigkeit - symmetrischer ti Modulaufbau -> >keine Beschädigung der Zellen - erhöhte Lebensdauer - bewährte Technologie- seit 40 Jahren erfolgreich in der Isolierglasindustrie eingesetzt Standard Fenster eingebaut Fenster mit gehärteten Dünnglas eingebaut 9

Hauptabmessungen: 3500x1500 Elementaufbau: 3-16-8 Hauptabmessungen: 3500x1500 Elementaufbau: 6-16-6 1.5mbar: 1.5mbar: Durchbiegung gbei 3mm Dicke = 8.

9mm Durchbiegung bei 6mm Dicke = 1,7mm Vorteile von 3-fach Isolierglas Einheiten mit gehärteten Dünnglas Erfüllung von Vorgaben des Markt Besserer Schalldämpfung Bearbeitbar mit bestehenden Maschinen

10 Hauptabmessungen: 3500x1500 Elementaufbau: Hauptabmessungen: 3500x1500 Elementaufbau: mbar: 1.5mbar: Durchbiegung gbei 3mm Dicke = 8.5mm Durchbiegung bei 6mm Dicke = 1,7mm Durchbiegung bei 8mm Dicke = 0.9mm Durchbiegung bei 6mm Dicke = 1,7mm Vorteile von 3-fach Isolierglas Einheiten mit gehärteten Dünnglas Erfüllung von Vorgaben des Markt Besserer Schalldämpfung Bearbeitbar mit bestehenden Maschinen vermarktbar sichere und bewährte Systeme Gewicht von 2-fach Isolierglas Einheiten Hoher Bruchwiderstand Gleiche Lichttransmission wie Standard Isolierglas Einheiten Geringe Spannung wegen Membraneffekt (niedriger Druck im Fenster) Verstärkte Entwicklung in Beschichtungen Nachteile von Standard 3-fach Isolierglas Einheiten Im Summe ein hohes Gewicht begrenzte Verarbeitbarkeit aufgrund von hohen Gewicht Beeinträchtigte Lichttransmission aufgrund von dritten Glas Reduzierte Ausgangsleistung Nachteile der Endfertigungsprozess braucht mehr robuste Beschläge Transport Montage 10

11 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! INOVA Lisec Technologiezentrum 11

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