Chemisch vorgespanntes Glas im Wiki: Eigenschaften, Anwendungen und mehr

Auch durch chemische Vorspannung lassen sich Oberflächendruckspannungen erzeugen. Hierbei werden durch Ionenaustauschvorgänge an der Oberfläche, z.B. bei Kalk-Natron-Silikatglas kleinere Natrium-Ionen gegen die ca. 30 % größer Kalium-Ionen ausgetauscht, und somit eine Vorspannung erzielt. Der Vorspannprozess findet in einer Lösung mit geschmolzenem Kaliumsalz knapp unterhalb der Transformationstemperatur statt. Der Ionenaustausch erfolgt in eine Tiefe von bis zu 300 μm.
Die Vorspannung kann sehr hohe Werte erreichen, die chemisch vorgespannte Gläser für Spezialanwendungen interessant machen. Beispielsweise werden sehr dünne Gläser für optische Linsen, elektrische Lampen oder Präzisionsgeräte, die thermisch kaum vorgespannt werden können, häufig chemisch vorgespannt.

Die Materialfestigkeit von chemisch vorgespanntem Glas ist sehr stark abhängig von der Dauer des Vorspannprozesses. Bei einem 24-stündigen Prozess wird normalerweise nur eine Tiefe der Druckzone von ca. 20 mm erreicht. Bei dieser geringen Druckzonentiefe ist die Anfälligkeit für Oberflächenschäden, welche die Biegefestigkeit drastisch herabsetzen können, wesentlich höher als bei thermisch vorgespannten Gläsern. Eine lange Prozessdauer bedingt allerdings hohe Kosten, die chemisch vorgespanntes Glas im Glaserei nur in besonderen Anwendungsfällen attraktiv machen. Ein Beispiel hierfür sind gebogene Gläser mit spezieller Geometrie, die nicht thermisch vorgespannt werden können.
Chemisch vorgespannte Gläser können nachträglich geschnitten werden. Die Schnittkante besitzt nach dem Schneiden jedoch nur noch etwa die Festigkeit von normalem Glas ohne Vorspannung.
Der Wert der Biegefestigkeit für chemisch vorgespanntes Glas wird in E DIN EN 12337 mit 150 N/mm²angegeben. Die praktische Festigkeit schwankt bei chemisch vorgespanntem Glas aber aus den oben genannte Gründen sehr stark und der in der Norm angegebene Wert bezieht sich auf die Festigkeit von ungeschädigtem Glas.