Spontanbruch vorgespannter Einscheiben-Sicherheitsgläser

Untersuchung schadhafter Hartgläser mittels REM/EDX

Großformatige Glasfronten sind ein gestalterisches Mittel der modernen Architektur. Häufig werden vorgespannte Einscheiben-Sicherheitsgläser (ESG) verwendet, bei denen es oft Jahre nach dem Einbau zu Rissbildungen und zu Spontanbrüchen kommen kann. Bereits das optische Bild eines Spontanbruchs liefert dem Glasexperten wertvolle Hinweise auf die Schadensursache. Eine eindeutige Ermittlung der Ursache erfordert aber meist genauere Analysen an den schadhaften Hartgläsern mit Techniken wie der REM/EDX.

 

Glas for

Spontanbruch

Nachweis der Partikelzusammensetzung

Spontanbrüche sind häufig schon am Erscheinungsbild, dem sogenannten Schmetterlingsbruch, erkennbar. Abbildung 1 zeigt das optische Bild eines solchen Schmetterlingsbruchs. Im Zentrum des Bildes ist ein Partikeleinschluß als Ausgangspunkt des Spontanbruchs sichtbar.
Eine genauere Untersuchung des Partikels mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie (REM, Abb. 2) liefert Informationen über dessen Durchmesser (ca. 200 µm) und Morphologie. Zudem belegen die im Rückstreuelektronenbild (Abb.2) deutlich erkennbaren Helligkeitsunterschiede einen Materialkontrast zwischen Partikel und vorgespanntem Glas. Bilder des DefektsDie im Rückstreuelektronenbild markierten Areale wurden daher zur genaueren Bestimmung der Elementzusammensetzung von Partikel und Glas mittels der energiedispersiven Röntgenspektrometrie (EDX) genutzt. Abbildung 3a und b zeigt die Resultate dieser Analyse. Die deutlichen Ni- und S-Signale belegen, dass Nickelsulfid Hauptbestandteil des Partikels ist. Nickelsulfidpartikel können durch Verunreinigungen der Glasschmelze in Glasscheiben eingebracht werden. Durch Phasenumwandlungen und thermische Ausdehnung können diese Partikel zu Spannungen und schlimmstenfalls auch nach Jahren zum Bruch von Glasscheiben führen. Um derartige Glasbrüche im verbauten Zustand zu vermeiden, werden moderne ESG-Scheiben vor ihrer Auslieferung einem sogenannten Heißlagerungstest unterzogen. Scheiben, die diesen Test bestehen, zeigen eine deutlich reduzierte Wahrscheinlichkeit eines späteren Spontanbruchs. Dennoch konnte die kombinierte REM-EDX Analyse in obigen Beispiel den Schadensmechanismus des spontanen Glasbruch eindeutig identifiziert. Dies erleichterte die nachfolgende Regulierung des Schadens erheblich.

 

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