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Wissenschaftler von INNOVENT haben gemeinsam mit der Wolf-Dierk Lohnitz glas + spiegel KG und der
Firma Noviatex Verbundgläser mit einer textilen Zwischenlage aus Basaltfasern entwickelt.

Durch eine Kombination moderner Methoden der Oberflächenaktivierung und -modifizierung mit der Verbundglasherstellung konnte neben einer im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Stabilität auch ein einzigartiger gestalterischer Effekt im Verbundglas durch die charakteristische Oberflächenbrillanz der eingela-gerten Basalttextilien erzeugt werden.

Bei Verbundglas handelt es sich um eine Kombination aus mindestens zwei Glasscheiben, die durch eine klebfähige Zwischenschicht verbunden ist, was zu einer erhöhten Stabilität und Widerstandfähigkeit der Verglasung führt. Einsatzgebiete sind unter anderem im Schall- und Brandschutz sowie Sicherheitsbereich zum Schutz vor Durchwurf, Durchbruch oder Durchschuss.

Mittlerweile werden neben der reinen Verbundherstellung auch Zwischenschichten mit verschiedenen gestalterischen oder funktionalen Aufgaben in den Glasverbund integriert. Ein besonders
vielversprechendes Verstärkungsmaterial, sowohl aus gestalterischer als auch funktioneller Sicht, ist die Basaltfaser. In Form von textilen Halbzeugen ermöglichen Basaltfasern, Funktionalitäten wie Festigkeit und Stabilität in den Verbund zu legen und bieten gleichzeitig eine charakteristische Optik durch ihren Goldglanz.

Die Herausforderungen war allerdings die Entwicklung eines Verarbeitungsverfahrens um Funktionalität und Optik zu vereinen. Bisherige Anwendungen von Basaltfasern in transparenten Verbunden nutzen ausschließlich die Laminiertechnik mit Flüssigharzen. Durch das Tränken mit Flüssigkomponenten geht jedoch der Goldglanz des Textils verloren, da die zur Glanzerhaltung notwendige Luft vollständig aus dem Textil verdrängt wird.

Ziel des Kooperationsprojektes war es daher, Verbundgläser mit textiler Zwischenschicht aus Basaltfasern mit einer verbesserten Verbundfestigkeit unter Erhalt der charakteristischen Oberflächenbrillanz des Textils zu entwickeln. Basaltfäden und -textilien sind entsprechend ihres Herstellprozesses und ihrer späteren Anwendung mit einer Schlichte und weiteren Präparationshilfsmitteln umhüllt. Kommerziell erhältliche Gewebe ohne entsprechende Vorbehandlung sind für eine Einbindung in Verbundglas daher nicht geeignet, da sonst eine ungenügende Benetzung und Haftung an der Laminierfolie die Folge ist.

Es verbleiben beim Verbundprozess zu viele Hohlräume in der Gewebeschicht, wodurch dann Wasser über den Randspalt in den Glasverbund aufgenommen werden kann. Das führt wiederum zu einer negativen Beeinflussung von Optik und Gebrauchseigenschaften.

Waschen notwendig
Es war dementsprechend erforderlich, in einem ersten Schritt der Verfahrensentwicklung einen Waschprozess der Textilien durchzuführen, um einen definierten Ausgangszustand auf den Basaltoberflächen zu schaffen. Zur Stabilisierung der Geweberänder erfolgte vor dem Zuschnitt und Waschen zudem die Applikation einer lösemittelbeständigen Polymerbeschichtung im Randbereich, welche eine Beschädigung der Textilien während des Waschprozesses verhinderte.

Durch einen sich anschließenden zweistufigen Beschichtungsprozess erfolgten anschließend eine Hydrophobierung sowie eine Ausrüstung mit haftvermittelnden Reagenzien. Gleichzeitig wurde in diesem Prozess die für die Verbundglasherstellung notwendige Ausrichtung und Verschiebefestigkeit im Gewebe erzeugt Gewebe, die nach dieser Methode behandelte wurden, waren sehr gut schneidfähig und ließen sich im Vakuumlaminierverfahren gut verarbeiten. Durch die modifizierten Basaltfaseroberflächen wurde ein verbesserter Kontakt zur Verbundfolie hergestellt, ohne jedoch die zur Glanzerhaltung und Lichtreflexion notwendigen kapillaren Hohlräume vollständig aus der Textiloberfläche zu entfernen.

Individuelle Gewebeoptik
Die hergestellten Verbundglasmuster mit Basaltfaserzwischenlage wiesen eine individuelle Gewebeoptik inklusive des charakteristischen Basaltglanzes auf. Übliche Verarbeitungsschritte, wie der Zuschnitt der Verbundgläser mittels Wasserstrahltechnik, konnten problemlos durchgeführt werden, ohne dass dabei Wasser über die Seitenränder in das Verbundmaterial eindrang. Auch bei Wasserlagerungstests über mehrere Tage, sowie beim Schleifen oder Polieren wurden keine Defekte festgestellt. Die Prüfung bei hoher Temperatur sowie der Kugelfalltest wurden erfolgreich absolviert. Ebenso konnte eine erhöhte Bruchkraft im Vierpunktbiegeversuch ermittelt werden. Neben der Einbindung von textilen Flächengebilden können ebenfalls Einzelfäden in Cordstruktur bzw. Netze, Faserabschnitten oder Einzelfilamentfasern für künstlerische Effekte hinter Glas eingesetzt werden.

Anwendungsmöglichkeiten für Verbundgläser mit Basalttextilien könnten z.B. Raumteiler, Verkleidungen, Paneele, gläserne Fußbodenelemente, Glasmöbel, Brüstungselemente für Balkone und ähnliches sein, wo die Kombinationen von Glas und Basalt funktionell und zugleich wirkungsvoll zur Geltung kommen. Aber auch die Anwendung von gerichteten Einzelfäden oder Netzen aus Basalt im Verbund mit Glas bieten Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise könnte hierdurch der Ersatz von korrosionsanfälligem Drahtglas möglich werden.

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Pressemitteilung von INNOVENT vom 21. November 2018