Glasbruchanalyse

Autoglas

Bis ca. 1919 bewegten sich auf den Straßen nur einige pferdelose Kutschen mit geringer Geschwindigkeit. Mit zunehmender Verkehrsdichte und zunehmender Geschwindigkeit der Autos wurden die Fahrer durch zunehmenden Fahrtwind in ihrer Fahrzeugführung beeinträchtigt. Es wurden transparente Glasscheiben zum Schutz der Fahrer vor Wind und kleinen Partikeln (Sandkörner) an die Fahrzeug angebaut. Die Windschutzscheibe war geboren.

Die Windschutzscheiben wurden häufig durch kleine, auftreffende Steine zerstört, wobei die Insassen nicht unerheblich durch Glasbruchstücke verletzt wurden.

Bereits 1919 wurden in Frankreich erste laminierte Scheiben hergestellt. Zwischen zwei Scheiben wurde zelluloser Stoff eingeklebt, der verhinderte, dass sich beim Bruch Glasbruchstücke von der Scheibe lösen konnten. Eine frühe Variante des heutigen VSG (siehe unten).

In Europa wurde für Windschutzscheiben bis in die 70´er Jahre Einscheiben-Sicherheits-Glas (ESG) verwendet. Seiten- und Heckscheiben sind auch heute noch zum größten Teil aus ESG hergestellt.

Einscheiben-Sicherheits-Glas (ESG)

Die Seitenscheiben unserer Fahrzeuge bestehen meist aus Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG), das nach der derzeit europaweit gültigen Norm ECE R43 gefertigt und geprüft wird.

ESG ist schlagsicherer als Normalglas und kann z.B. Ballwürfen und Schlägen widerstehen. Dennoch ist das Glas zerbrechlich.

Im Gegensatz zu herkömmlichem Glas, das im Bruchfall scharfkantige, dolchartige Glassplitter und -scherben bildet, entsteht beim Bruch von ESG ein engmaschiges Netz von kleinen, meist stumpfkantigen Glaskrümeln, wodurch die Verletzungsgefahr erheblich gemindert wird.

ESG erreicht man durch ein spezielles Herstellungsverfahren. Das fertige Glas wird nochmals rasch und gleichmäßig auf ca. 600°C erhitzt und anschließend an den Oberflächen zügig - durch Aufblasen von Luft - abgekühlt (abgeschreckt). Durch das Abschrecken entstehen in den äußeren, jeweils 20% der Glasstärke Druckspannungen und in mittleren 60% der Glasstärke Zugspannungen, die sich im Gleichgewicht befinden. Wenn dieses Gleichgewicht gestört wird bricht das Glas. ESG ist also ein thermisch vorgespanntes Glas.

Sowohl innere Spannungen als auch äußere Einflüsse können zum Bruch des Glases führen.

Das Spannungsgleichgewicht im Inneren das Glases kann durch Nickelsulfid-Einschlüsse gestört werden. Derartige - zur Zerstörung des Glases führende - Einschlüsse entstehen bei den heutigen Fertigungsmethoden so gut wie nicht mehr. Anhand des Bruchbildes können derartige Verunreinigungen eindeutig identifiziert werden.

Steinschläge treten heute am häufigsten als äußere Einflüsse bei Kraftfahrzeugen auf. Steinschläge können durch die Lokalisation des Initialbereichs (Einschlagstelle) anhand des Rissbildes der einzelnen Glasbruchstücke identifiziert werden.

Bei Steinschlägen oder ähnlichem werden punktuell sehr hohe Energiedichten in das Glas eingebracht. Das Glas bricht, wenn die unter Druckspannung stehende Oberfläche von etwa 20% der Glasstärke soweit geschädigt wird, dass das Spannungsgleichgewicht erheblich gestört wird und die darunter herrschende Zugspannung das Glas brechen lässt.

 

Glas 1 Glas 2

Schon an Bruchstücken aus dem Initialbereich kann ein Steinschlag bei makroskopischer Betrachtung eindeutig identifiziert werden.

Vorschädigungen des Glases, z.B. Steinschläge die nicht unmittelbar zum Bruch führen oder mutwillige Beschädigung der Oberfläche können sich unter Umständen zu einem späteren Zeitpunkt auswirken und zum Bruch führen, ohne dass es eines weiteren äußeren Einflusses bedarf.

Verbund-Sicherheits-Glas (VSG)

VSG besteht aus zwei Glasscheiben, die beidseitig auf eine zähelastische Folie geklebt werden und von dieser zusammengehalten werden. Das Material der Folie ist PVB (Polyvinylbutyral). Die einzelnen Scheiben sind 1,8 bis 2,5 mm stark. Die Folie ist etwa 0,76 mm stark. Die Gesamtstärke der Scheiben beträgt etwa 5 mm.

Das Glas wird nach der Herstellung nicht mehr nachbehandelt. Zur Tönung und gegen UV-Strahlung können entsprechende Folien in die Scheibe eingebracht werden. Auch Antennen und Sensoren können in die VSG integriert werden.

Beim Bruch von VSG entsteht ein spinngewebeartiges Bruchmuster, das sich jedoch nicht über die gesamte Scheibe ausdehnt. Die Folie verhindert ein Ablösen der Glasbruchstücke.

VSG ist mechanisch weniger belastbar als ESG. Dennoch werden Front- und Heckscheiben bei modernen Fahrzeugen eingeklebt um die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erhöhen. Glas ist also ein mittragendes Bauteil.