Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)

Einscheiben-Sicherheitsglas besteht aus einer monolithischen Floatglasscheibe, welche durch eine thermische Behandlung vorgespannt wird. Dadurch erhöht sich die Biegezugfestigkeit und es entsteht ein charakteristisches Bruchbild. Thermisch vorgespanntes Einscheiben-Sicherheitsglas ist entsprechend der europäischen Bauproduktverordnung zu produzieren und zu kennzeichnen. Die Produkteigenschaften und Leistungsanforderungen sind in der DIN EN ISO 12150-1 definiert. Die werkseigene Produktionskontrolle und sachgemäße Produktkennzeichnung hat gemäß

DIN EN ISO 12150-2 zu erfolgen. Für heissgelagertes thermisch vorgespanntes Einscheiben- Sicherheitsglas gilt die DIN EN 14179.

Produktion:

Zu Beginn der Produktion von thermisch vorgespanntem Sicherheitsglas, auch Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) genannt, wird die zuvor zugeschnittene Glasscheibe über die Transformationstemperatur (Erweichungstemperatur) erhitzt. Um mögliche Abdrücke und Verformungen der erweichenden Glasscheibe zu vermeiden wird das Glas kontinuierlich über Rollen im Ofen vor und zurück bewegt. Das in der Masse homogen erwärmte Glas wird anschließend durch ein Gebläse rasch abgekühlt. Die Glasoberfläche kühlt unmittelbar ab und erstarrt, während der Glaskern nur langsam an Temperatur verliert und den Molekülen mehr Zeit bleibt sich zu strukturieren. Als Resultat ergibt sich eine Druckspannung an den Glasoberflächen und eine Zugspannug im Glaskern.

Materialeigenschaften:

Die eingebrachte Vorspannung verändert die Eigenschaften der ursprünglichen Floatglasscheibe erheblich. Die an den Oberflächen entstandene Druckspannung erhöht die Biegezugfestigkeit der Glasscheibe. Dadurch kann Einscheiben-Sicherheitsglas bis zu 5 x höheren Belastungen standhalten.

Wird die Glasoberfläche verletzt oder die Biegezugfestigkeit überschritten zerbricht die Glasscheibe unmittelbar. Die eingefrorene Vorspannung wird schlagartig freigesetzt. Dies führt zu einer hohen Bruchausbreitungsgeschwindigkeit, welche sich in einem kleinkrümeligen Bruchmuster manifestiert. Diese „Bruchkrümel“ werden als stumpfkantig beschrieben. Zusammen mit der geringen Masse des einzelnen Krümels ergibt sich eine gewisse Sicherheitseigenschaft.

Aufgrund der eingefrorenen Vorspannung kann Einscheiben-Sicherheitsglas nicht nachträglich bearbeitet werden.

Ist die eingebrachte Vorspannung ungleichmäßig, kann bei bestimmten Lichtverhältnissen ein punktförmiges oder streifenartiges Muster erkannt werden. Um dieses zu erkennen, muss im Licht ein hoher Anteil an polarisierter Strahlung vorhanden sein. Polarisiertes Licht kann natürlichen Ursprungs sein oder entsteht durch die Reflexion von angrenzenden Oberflächen. Diese sogenannten Anisotropien, welche im Glas zu erkennen sind, stellen gemäß der aktuellen Norm (DIN EN ISO 12150) keinen Produktmangel dar. Mit modernen Produktions-Know-How können diese Erscheinungen minimiert werden, sodass sie kaum noch wahrnehmbar sind.

Eine weitere Materialeigenschaft von Einscheiben-Sicherheitsglas ist das erhöhte Spontanbruchrisiko. Dabei führt eine Verunreinigung (Nickelsulfid, NiS) der Glasschmelze zu mikroskopisch kleinen Einschlüssen. Diese Einschlüsse können unter bestimmten Umständen wachsen und das Glas unerwartet zu Bruch führen. Um das Risiko eines Spontanbruches zu verringern, kann das Glas einem Heisslagerungstest unterzogen werden. Dabei werden die Glasscheiben für vier Stunden auf über 280° Celsius erwärmt. Dadurch wird das Risiko eines Spontanbruches auf ein Minimum reduziert.

Da während der Produktion die Glasscheiben über die Transformationstemperatur (Erweichungstemperatur) erhitzt werden, verlieren sie ihre Planität. Durch die „wellige Glasoberfläche“ entstehen für den Betrachter optische Verzerrungen in der Durchsicht und Reflexion. Gemäß der aktuellen Norm darf über eine Distanz von 300 mm die Wellentiefe von 0,30 mm nicht überschritten werden. Diese geometrischen Grenzwerte sind nicht ausreichend, um die tatsächliche optische Qualität des Glases zu beschreiben. Erst wenn die tatsächliche Wellenlänge in direktem Zusammenhang mit der Wellentiefe gebracht wird, kann eine Aussage über die optische Qualität gemacht werden.

Millidiopter erlauben eine aussagekräftige Beschreibung der optischen Qualität. Dabei wird die Wellenlänge und Wellentiefe zusammen bewertet. Die Tabelle am Ende dieses Isolas Kompass zeigt die resultierenden Millidiopter abhängig von der Wellenlänge und Wellentiefe.

Anwendung:

Einscheiben-Sicherheitsglas kommt immer dann zur Anwendung, wenn erhöhte Sicherheitseigenschaften oder erhöhte statische Anforderungen gegeben sind.

Die erhöhten Sicherheitseigenschaften von Einscheiben-Sicherheitsglas liegt der Annahme zu Grunde, dass das kleinkrümelige Bruchbild mit „stumpfen“ Bruchkanten keine große Verletzungsgefahr darstellt. So kann Einscheiben-Sicherheitsglas zB. als Trennwand verwendet werden.

Obwohl das Glas kleinkrümelig zerbricht haften die Bruchstücke noch in schollenförmigen Inseln zusammen. Das Verletzungsrisiko ist erhöht, wenn das Glas auf Verkehrsflächen herunterfallen kann.

Die eingebrachte Druckspannung an den Glasoberflächen erhöht die Biegezugfestigkeit des Glases. Sehr oft benötigt man Einscheiben-Sicherheitsglas bei großflächigen Glaselementen, welche hohen Windlasten ausgesetzt sind. Auch bei statisch tragenden Elementen, wie zB. Glaswänden, Glasträgern oder Glassäulen, ist die erhöhte Festigkeit von Vorteil. Dies gilt auch für punktgehaltene Verglasungen, wo im Lochbereich mit einer Spannungskonzentration zu rechnen ist.

Häufig kommt Einscheiben-Sicherheitsglas auch dann zur Anwendung, wenn die zu erwartenden Temperaturunterschiede in einem Glaselement zu einem erhöhten Bruchrisiko führen.