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

BMWi IGF 20523 BR | Laufzeit: 02.2019 – 07.2021 Diana Romstedt, Martin Strangfeld, Frauke Junghans, FILK Freiberg; Martin Groß, TU BA Freiberg IKGB
  • Kategorien:
  • Dünnbeschichtungen
  • Verfahren / Prozesse

AUFGABENSTELLUNG

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.

 

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Das Projekt beinhaltet zum einen die Optimierung der Lebensdauer, zum anderen die Ausarbeitung eines Modells zum mechanischen Verhalten von VG. Das Materialmodell soll dabei die verbesserten Verbundeigenschaften im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik beschreiben und nutzbar machen. Die Materialoptimierung wird über die Oberflächenbehandlung des Glases realisiert. Durch das Abscheiden wasserabweisender Schichten bzw. die Änderung der Bindungsverhältnisse zwischen Folie und Glas wird die Grenzfläche zwischen Glas und Folie für einen hydrolytischen Angriff unattraktiv und ein Versagen aufgrund von Delamination deutlich verzögert. Dies fließt in die Erstellung des mechanischen Modells ein, bei dem drei Materialbereiche einbezogen werden: Die Grenzfläche als Adhäsionszone, die Glaskomponente und die Kunststofffolie. Hierbei kommen Alterungseffekte und viskoelastische Relaxationsprozesse hauptsächlich in der Adhäsionszone und der Kunststofffolie zum Tragen. Das Modell wird vorerst für plane Geometrien erstellt und später auf gebogene Geometrien übertragen. Zur Validierung des Modells werden praxisnahe Belastungstests durchgeführt.

 

NUTZEN | AUSBLICK

Das vorliegende Projekt soll die Lebensdauer von Verbundgläsern erhöhen und die dabei entwickelte Methode zur frühzeitigen Erkennung der Delaminationsfront dienen.

FORMALE ANGABEN

Programm: IGF

Förderkennzeichen: 20523 BR

Projektbeginn: 02.2019

Laufzeit: 24 Monate

PROJEKTBEARBEITER FILK

Niklas Gangloff

 

 

 

PROJEKTPARTNER

Dr. Martin Groß, TU BA Freiberg IKGB

 

 

Kontakt

FILK Freiberg Institute gGmbH
Meißner Ring 1-5
D-09599 Freiberg

Fon: +49-(0)3731-366-0
Fax: +49-(0)3731-366-130
E-Mail: mailbox@filkfreiberg.de

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