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Verbesserung der Glasfestigkeit und Bruchzähigkeit durch eine nicht-spröde Beschichtung

Verbesserung der Glasfestigkeit und Bruchzähigkeit durch eine nicht-spröde Beschichtung Die Glasfestigkeit nimmt im Zuge der Heißformgebung und der Exposition zur natürlichen Atmosphäre drastisch ab. In diesem Zuge verliert Glas über 99% seiner theoretischen Festigkeit. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, dass Mikrorisse an der Oberfläche entstehen, die sich durch die Präsenz von Wassermolekülen in der Atmosphäre weiter fortpflanzen. In der Glasindustrie werden heute verschiedene Verfahren angewandt, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen, zum Beispiel thermische Vorspannung, Lamination, Beschichtung, chemische Vorspannung, Ionenaustausch etc. Alle bisher bekannten Verfahren haben Mängel und Nachteile. Um ein Beispiel zu nennen, die relativ weit verbreitete Methode von Ionenaustausch oder auch thermisches Tempern funktioniert nur ab einer bestimmten Wandstärke; darüber hinaus gibt es für diese Gläser Einschränkungen hinsichtlich der Variabilität ihrer chemischen Zusammensetzung.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung dar, die diesen drastischen Festigkeitsverlust zu einem deutlich größeren Teil als bisherige Verfahren reduziert. Anders gesagt, im Gegensatz zu einer Steigerung der Glasfestigkeit im Bereich 30 – 50%, die mit herkömmlichen Methoden möglich ist, führt die vorgeschlagene Lösung nach ersten Laborergebnissen zu einer Steigerung der Festigkeit im Bereich 300 – 500%, also einer um den Faktor 5 - 10 höheren Festigkeitssteigerung. Die Indikationen deuten auf noch höhere Steigerungsraten hin. Die Lösung besteht darin, dass eine Beschichtung nach einem bestimmten Verfahren unter Einsatz bestimmter Chemikalien kovalente Bindungen mit der Oberflächenstruktur eingeht und damit die Mikrorisse "heilt".

Mithilfe dieser Erfindung und bei sachgerechter Anwendung kann zum Beispiel die Wandstärke von Glas so weit reduziert werden, dass im Bereich Behälterglas die Gewichtsreduktion dazu führt, dass die spezifische Energie pro Behälter – und damit die CO2-Belastung erheblich reduziert werden kann.

Im Rahmen der Förderung durch WIPANO Unternehmen erfolgte die nationale Patentanmeldung 10 2020 112 268.3 sowie die internationale Anmeldung PCT/EP 2021/061956.

© Quelle: EXXERGY GmbH