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Oct 24, 2023

Eine dauerhafte Beschichtung zur Verhinderung von Spannungskorrosionseffekten auf die Oberflächenfestigkeit von getempertem Glas

Termine: 17. November 2022 Autoren: Gregorio Mariggiò, Sara Dalle Vacche, Roberta

Datum: 17. November 2022

Autoren: Gregorio Mariggiò, Sara Dalle Vacche, Roberta Bongiovanni, Christian Louter und Mauro Corrado

Quelle: Glass Structures & Engineering Band 6, (2021) | https://doi.org/10.1007/s40940-021-00161-x

Hier wird die Haltbarkeit einer innovativen Polymerbeschichtung untersucht, die kürzlich von den Autoren entwickelt wurde, um Spannungskorrosion in getempertem Glas zu verhindern. Die Beschichtung verfügt über über die Dicke hinweg abgestufte funktionelle Eigenschaften und ist so optimiert, dass sie eine sehr gute Haftung auf Glas und ein ausgezeichnetes hydrophobes Verhalten auf der der Umgebung ausgesetzten Seite bietet und so eine gute Barriere gegen Feuchtigkeit bildet, die der Auslöser für Spannungskorrosion ist . Im Hinblick auf die Alterung werden drei Szenarien analysiert: (i) zyklische Belastung, erreicht durch wiederholte Belastung beschichteter Proben; (ii) natürliche Bewitterung, durchgeführt durch Einwirkung von atmosphärischen Einflüssen auf beschichtete Proben; (iii) künstliche Bewitterung, die durchgeführt wird, indem beschichtete Proben fluoreszierenden UV-Lampen, Hitze und Wasser ausgesetzt werden.

Die Haltbarkeit der Beschichtung wird indirekt auf der Grundlage ihrer verbleibenden Wirksamkeit bei der Verhinderung von Spannungskorrosion beurteilt, indem die mit dem koaxialen Doppelringtest erhaltene Biegefestigkeit von gealterten beschichteten Glasproben mit der von unbeschichteten und frisch beschichteten Proben verglichen wird . Die erhaltenen Ergebnisse belegen, dass die vorgeschlagene Formulierung nahezu unempfindlich gegenüber zyklischer Belastung ist, eine sehr gute Leistung bei natürlicher Bewitterung beibehält, während sie gegenüber künstlicher Bewitterung etwas empfindlicher ist.

Spannungskorrosion, auch statische Ermüdung genannt, ist ein bekanntes Phänomen, das sich auf getempertes Glas auswirkt. Es besteht in einer Verringerung der Materialfestigkeit, die durch die kombinierte Wirkung von aufgebrachter Spannung und Feuchtigkeit auf das Silica-Netzwerk, aus dem Glas besteht, verursacht wird. Die Entdeckung der statischen Ermüdung von Glas geht auf das Ende des 19. Jahrhunderts zurück, als Grenet feststellte, dass die Festigkeit von Glas von der Belastungsgeschwindigkeit oder der Belastungsdauer abhängt (Grenet 1899).

Seitdem und insbesondere in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben mehrere Arbeiten dazu beigetragen, die Auswirkungen von Wasser und Wasserdampf auf die unterkritische Ausbreitung von Mikrorissen zu messen (Wiederhorn 1967; Wiederhorn und Bolz 1967) und chemische und chemische Verfahren zu entwickeln physikalisch basierte Modelle zur Beschreibung des Phänomens der Spannungskorrosion (Charles und Hillig 1962; Michalske und Freiman 1983). Die am meisten akzeptierte Theorie zur Erklärung dieser Phänomenologie beinhaltet die chemische Reaktion von Wassermolekülen mit dem Siliciumdioxidnetzwerk, die an der Spitze von Oberflächenfehlern stattfindet, obwohl auch andere Interpretationen angeboten wurden (Gy 2003).

Zu den in der Literatur vorgeschlagenen Lösungen für ein solches Problem gehören unter anderem: Polymer- und Metallbeschichtungen für Glasstäbe und Silica-Lichtleiter (Bouten 1987; Kurkjian et al. 1993; Chen et al. 1995), Silikonfett zur Kantenverstärkung von Glasplatten (Lindqvist et al. 2012) und Graphenbeschichtungen (Wang et al. 2016). Kürzlich haben die Autoren eine funktionelle Polymerbeschichtung entwickelt, die aus einem UV-härtbaren Harz, einem fluorierten Methacrylat-Comonomer und einem koreaktiven Silan-Primer besteht und so optimiert ist, dass sie eine gute Barriere gegen Wasserdampf, Hydrophobie, Transparenz und Haftungseigenschaften bietet (Dalle Vacche et al. 2019b; Mariggiò et al. 2020). Unter den vielen verfügbaren photohärtbaren fluorierten Monomeren und Oligomeren (Vitale et al. 2015) zeichnet sich das in dieser Arbeit verwendete Produkt durch eine Perfluorpolyetherkette aus, die ein omniphober Baustein ist, sich jedoch von Perfluoralkylprodukten unterscheidet, von denen einige derzeit verboten sind ungiftiges und nicht bioakkumulierbares ACToR (ACToR 2015q3 2021).

Laut einer früheren Studie der Autoren führt das Aufbringen der Beschichtung zu einer Erhöhung der Biegefestigkeit, was einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,8 % entspricht, was 92 % für neues Glas und 62 % für gealtertes Glas entspricht. Neben der sehr guten Leistung gegen Spannungskorrosion weist die entwickelte Beschichtung im Vergleich zu anderen Verstärkungstechniken und Beschichtungen einige Vorteile auf: Sie ist lösungsmittelfrei, hat eine sehr schnelle Aushärtungszeit, verbraucht wenig Energie und lässt sich leicht integrieren Die kontinuierlichen Produktionsanlagen für Flachglas stehen ebenso zur Verfügung wie für In-situ-Anwendungen. Daher könnte es bei der Herstellung neuer Strukturelemente, die langfristig erheblich hohen Belastungen ausgesetzt sind, sowie bei der Verstärkung bestehender Elemente Anwendung finden.

Während in einer früheren Arbeit (Mariggiò et al. 2020) die Wirksamkeit der Beschichtung bei der Verhinderung von Spannungskorrosion innerhalb weniger Tage nach dem Auftragen auf das Glassubstrat nachgewiesen wurde, ist die Analyse ihrer Haltbarkeit das Hauptziel des vorliegenden Beitrags. In diesem Zusammenhang wurden drei Szenarien analysiert, um die meisten möglichen Alterungsquellen zu berücksichtigen, denen ein Glasstrukturelement ausgesetzt sein könnte: (i) zyklische Belastung, die dadurch entsteht, dass beschichtete Proben zyklischen Belastungen ausgesetzt werden, um die Beschichtung wiederholt zu beanspruchen und zu bewerten Auftreten von Mikrorissen, die die Wasserdampfsperrwirkung verringern können; (ii) natürliche Bewitterung, durchgeführt durch Einwirkung von atmosphärischen Einflüssen auf beschichtete Proben; (iii) künstliche Bewitterung, die durchgeführt wird, indem beschichtete Proben fluoreszierenden UV-Lampen, Hitze und Wasser ausgesetzt werden.

Das Versuchsprogramm bestand aus der Vorbereitung eines Satzes beschichteter Glasproben für jede Art von Alterung, der Alterung der Proben und ihrer mechanischen Prüfung mit dem Ziel, die Haltbarkeit der Beschichtung durch die Bewertung ihrer verbleibenden Wirksamkeit bei der Verhinderung von Spannungskorrosion zu beurteilen . Die Materialien und die Verfahren zur Alterung und Prüfung werden im vorliegenden Abschnitt erläutert.

Materialien

Die Formulierung der Beschichtung, deren Einzelheiten bei Dalle Vacche et al. zu finden sind. (2019b) besteht aus einem Kohlenwasserstoff-Acrylharz (Ebecryl® 130, von Allnex Belgium SA, Drogenbos, Belgien) und einem Photoinitiator (Darocur® 1173, von BASF, Deutschland), dem eine kleine Menge (1 phr) eines Fluorids zugesetzt ist Methacrylat (Fluorolink® MD700, von Solvay Specialty Polymers, Bollate Milano, Italien). Auf die Glasoberfläche wurde ein Silan aufgetragen, um die Haftung zwischen der Beschichtung und dem Substrat zu verbessern. Das Silan war das 3-(Acryloyloxy)propyltrimethoxysilan, 94 %, geliefert von Alfa Aesar (Thermo Fisher (Kandel) GmbH, Karlsruhe, Deutschland).

Die hier beschriebene Formulierung wurde ausgewählt, um der Beschichtung abgestufte Zusammensetzungseigenschaften zu verleihen und so innerhalb einer einzigen Schicht eine gute Barriere gegen Wasserdampf, Hydrophobie, Transparenz und Haftung am Substrat zu gewährleisten, wie sie zur Verhinderung der Spannungskorrosion von Glas erforderlich sind. Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Beschichtung wurden in früheren Arbeiten untersucht (Dalle Vacche et al. 2019a, b) und sind der Einfachheit halber in Tabelle 1 zusammengefasst. Insbesondere sind in Tabelle 1 die Wasserdampfdurchlässigkeit WVTR₂₅, der Wasserkontaktwinkel θWasser und die Haftfestigkeit τ der Beschichtung aufgeführt.

Tabelle 1 Eigenschaften der Beschichtung –Tisch in voller Größe

Zur Herstellung der Proben wurden quadratische Natronkalk-Silikatplatten verwendet. Zur Beurteilung der chemischen Zusammensetzung des Glases wurde eine FTIR-ATR-Spektroskopie (Fourier Transform InfraRed Attenuated Total Reflection) durchgeführt. Die Infrarotspektren (IR) des in dieser Studie verwendeten Glases werden mit denen eines Objektträgers aus eisenarmem Natron-Kalk-Quarzglas verglichen. Die beiden in Abb. 1 gezeigten Spektren überlappen perfekt. Darüber hinaus sind die Absorptionsspitzen bei 910 cm⁻¹ und 768 cm⁻¹ repräsentativ für die symmetrische und asymmetrische Schwingung der Si-O-Si-Bindung (Amma et al. 2015).

Vorbereitung von Prüfkörpern

Die Oberfläche der Glasproben wurde vor dem Aufbringen der Beschichtung mit einem Silan-Haftvermittler behandelt. Die Silylierung des Glases erfolgte durch 5-minütiges Eintauchen der Proben in eine wässrige Silanlösung bei Raumtemperatur. Die Silankonzentration betrug 0,2 Vol.-%. Um die Silanolkondensation zu unterstützen, wurden die behandelten Proben 30 Minuten lang in einem Ofen bei 100 °C getrocknet. Sobald der Silylierungsprozess abgeschlossen war, wurde die Oberfläche der Glasproben mit einer drahtumwickelten Stange mit der Beschichtung bedeckt und mit einem 5000-EC-UV-Flutlampensystem (Dymax Corporation, Torrington, CT, USA) mit Quecksilber mittlerer Intensität ausgehärtet Glühbirne gemäß dem in Dalle Vacche et al. beschriebenen Verfahren. (2019b). Nach der Bestrahlung wurde ein transparenter Festfilm mit einer Dicke von etwa 50 µm erhalten. Die Beschichtung wurde auf der Luftseite der Flachglasproben aufgebracht, während auf der Zinnseite eine selbstklebende Folie aufgebracht wurde, um die Bruchstücke nach dem Bruch der Proben zusammenzuhalten.

Zyklische Belastung

Ein Satz von 22 beschichteten quadratischen Glasproben mit einer Kantenlänge von l = 120 mm und einer Nenndicke von h = 4 mm wurde mithilfe des koaxialen Doppelringaufbaus zyklischen gleichbiaxialen Biegebelastungen ausgesetzt. Ein solcher Aufbau, wie in Abb. 2 dargestellt, besteht aus zwei Stahlringen mit unterschiedlichen Durchmessern: Der größte trägt die Proben, während der kleinste dazu dient, eine Kraft normal zur Oberfläche der Probe auszuüben, wodurch eine entsteht biaxialer Biegespannungszustand in der quadratischen Probe. Die Durchmesser der Stütz- und Lastringe, DS bzw. DL, wurden als Funktion der Abmessungen der Proben gemäß der Norm ASTM C1499-19 (2019) definiert. Im Einzelnen betrugen sie DS=90 mm und DL=40 mm für l=120 mm und h=4 mm.

Die zyklische Belastung wurde durch eine Sägezahnwelle mit einer Mindestlast von 1031 N, einer Höchstlast von 1915 N und einer Frequenz von 3 Hz definiert (siehe Abb. 3). Die kraftgesteuerte zyklische Belastung wurde über 20.000 Zyklen durchgeführt. Die zyklischen Belastungsparameter sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2 Zyklische Belastungsparameter (Last- und Spannungsamplitude sind definiert als ΔQ=Qmax−Qmin bzw. Δσ=σmax−σmin) -Tisch in voller Größe

Die biaxiale Zugspannung σ₁(t), die im zentralen Teil der Proben auf der Beschichtungsseite auftritt, wurde aus der Last Q(t) mithilfe der folgenden Gleichung berechnet, bereitgestellt von ASTM C1499-19 (2019). ):

Dabei ist: Q(t) die zeitlich veränderliche Belastung, h die Nenndicke der Probe, DS und DL die Durchmesser der Stütz- bzw. Lastringe, D der Durchmesser der Glasprobe und ν=0,22 die Poissonzahl von Glas. Bei einem rechteckigen Probekörper ist D der Durchmesser eines Kreises, der die charakteristische Größe der Platte wie folgt ausdrückt:

Wo:

und l₁ und l₂ sind die Längen der Kanten. Die Ermüdungslastparameter wurden so gewählt, dass die Dehnung der Beschichtung maximiert wird, ohne dass es durch Ermüdung oder auch nur durch einfache statische Belastungen zum Bruch der Probe kommt. Der Mittelwert von σ₁(t) und die Spannungsamplitude werden durch Anwendung von Gl. berechnet. (1) und in Tabelle 2 aufgeführt. Ein großer Wert der Mittelspannung und eine niedrige Spannungsamplitude wurden gewählt, um während des gesamten zyklischen Belastungstests ein hohes Maß an Zugspannung auf der Beschichtungsseite aufrechtzuerhalten, eine Bedingung, die für die Aktivierung erforderlich ist Spannungskorrosion.

Um zudem eine möglichst raue Umgebungsbedingung zu reproduzieren, wurden der Stützring und die Probe während der gesamten Versuchsdauer in Wasser getaucht (siehe Abb. 2c). Der pH-Wert des Wassers wurde mithilfe von pH-Streifen im gesamten Bereich (1–14) überwacht und das Wasser immer dann ersetzt, wenn die Farbe des pH-Streifens von der des Neutralwerts (7) abwich, um jegliche Auswirkungen auf die Reaktion zwischen Wassermolekülen und zu vermeiden Glas. Die zyklischen Belastungstests wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.

Natürliche Verwitterung

Ein Satz von 15 beschichteten quadratischen Glasproben mit einer Länge von 120 mm und einer Höhe von 4 mm wurde vom 4. Februar 2019 bis zum 30. Juni 2020 510 Tage (17 Monate) lang atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt, um die Haltbarkeit der Beschichtung gegenüber natürlichen Einflüssen zu beurteilen Verwitterung. Die Proben wurden auf einem Rahmen montiert, der horizontal auf dem Dach eines Gebäudes des Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi, 24, Turin (Breite: 45,0628, Länge: 7,6621, Höhe: 254 m ü. M.) angebracht war (siehe Abb. 4). Die tatsächlichen Schwankungen der Temperatur und der maximalen Bestrahlungsstärke (SRmax) von Spitze zu Spitze lagen zwischen 38,8 °C (Sommer) und −1,5 °C (Winter) bzw. zwischen 1256 W/m² (Sommer) und 33 W/m² (Winter). Im gesamten Beobachtungszeitraum betrug die durchschnittliche relative Luftfeuchtigkeit 63,46 %, während der Tagesniederschlag mit 92,66 mm seinen Höhepunkt erreichte. Die täglichen Schwankungen der Witterungsbedingungen, denen die Proben ausgesetzt waren, sind in Abb. 5 dargestellt. Die Anzahl der Expositionstage pro Saison und die durchschnittlichen Bewitterungsparameter sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Tabelle 3 Natürliche Bewitterungsparameter: durchschnittliche relative Luftfeuchtigkeit (ARH), durchschnittliche maximale Temperatur (ATmax), durchschnittliche maximale Bestrahlungsstärke (AImax) –Tisch in voller Größe

Die Daten über die Umweltbedingungen stammen von der Meteorologischen Station für Atmosphärenphysik am Fachbereich Physik der Universität Turin, Via Pietro Giuria, 1, Turin (Lat: 45.0521, Long: 7.6814). Am Ende der Bewitterungszeit wurden alle Proben vom Dach entfernt, analysiert und mit dem koaxialen Doppelringaufbau getestet.

Tabelle 4 Künstliche Bewitterungsbedingungen pro Zyklus –Tisch in voller Größe

Künstliche Bewitterung

Ein Satz von 19 beschichteten quadratischen Glasproben mit einer Länge von 75 mm und einer Höhe von 3 mm wurde künstlich bewittert, um die langfristigen Auswirkungen von Licht, Wärme und Feuchtigkeit auf die mechanischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften der Beschichtung festzustellen. Die Bewitterung wurde mit einer UV-beschleunigten Bewitterungsausrüstung durchgeführt, die von den Labors Cromology Italia SpA (Porcari, Italien) zur Verfügung gestellt wurde. Aufgrund des Fehlens einer spezifischen Norm wurde die Bewitterung nach dem Verfahren der EN ISO16474-3:2013 (2013) durchgeführt, der Referenznorm für die Prüfung der Haltbarkeit von Farben und Lacken, die den Umweltbedingungen im Freien ausgesetzt sind.

Die Bewitterungszyklen dauerten jeweils 8 Stunden und bestanden aus zwei Belichtungsperioden: (i) 4 Stunden UV-Bestrahlung und Trocknung bei 60 °C und (ii) 4 Stunden UV-Bestrahlung und Kondensation bei 50 °C. Die Bestrahlungsstärke der UV-Lampe betrug 0,83 W/m²/nm bei 340 nm. Kondensierende Luftfeuchtigkeit gilt als die beste Möglichkeit, einen Feuchtigkeitsangriff im Freien zu simulieren, da der größte Teil dieser Feuchtigkeit das Ergebnis von Tau ist. Der Einfachheit halber sind die künstlichen Bewitterungsbedingungen in Tabelle 4 zusammengefasst.

Die Bewitterungszyklen wurden 7 Wochen lang (1176 Stunden) durchgeführt. Anschließend wurden die Proben aus der Alterungsmaschine entnommen, analysiert und mit dem koaxialen Doppelringaufbau getestet. Um den Verlauf der Alterung zu verfolgen, wurde jede Woche der künstlichen Bewitterung eine Probe entnommen und durch visuelle Inspektion analysiert.

Charakterisierungsmethoden

Nach den Alterungsprozessen wurde die beschichtete Oberfläche aller Glasproben visuell untersucht, um Fehler in der Beschichtung zu identifizieren und zu lokalisieren. Anschließend wurden je nach Alterungsprozess unterschiedliche Analysen durchgeführt.

Zur Beurteilung der Oberflächeneigenschaften der beschichteten Glasproben wurden vor und nach der natürlichen Bewitterung statische Kontaktwinkelmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit denen von unbeschichtetem Glas verglichen. Es wurde ein Krüss DSA100-Instrument (KRÜSS GmbH, Hamburg, Deutschland) verwendet, ausgestattet mit Videokamera und Bildanalysesoftware, mit der Technik des sessilen Tropfens. Als Testflüssigkeit wurde Wasser verwendet und die Tropfen hatten eine Größe von 10 μl. Fünf Messungen wurden an unbeschichteten Glasproben durchgeführt, sieben an frisch beschichteten Glasproben und zehn an natürlich verwitterten beschichteten Glasproben, die mit Wasser und Seife gewaschen und nach der Belichtung mit destilliertem Wasser gespült wurden. Es ist zu beachten, dass die Kennzeichnung „frisch beschichtete Glasproben“ die Proben kennzeichnet, die innerhalb weniger Tage nach dem Aufbringen der Beschichtung getestet wurden.

Die Transparenz der natürlich verwitterten beschichteten Glasproben wurde ebenfalls mit einem UV-sichtbaren Spektrophotometer JENWAY 6850 UV/Vis (Cole-Parmer, Stone, UK) beurteilt.

FTIR-ATR-Spektroskopie wurde verwendet, um die Entwicklung der Beschichtungsalterung für die künstlich bewitterten beschichteten Proben zu verfolgen. Zu diesem Zweck wurde diese Analyse an Proben durchgeführt, die einer Alterung von 1, 2, 3, ... bis zu 7 Wochen ausgesetzt waren. Jede Woche wurde eine Probe aus der Bewitterungsmaschine entnommen und bis zum Ende der siebten Woche dunkel und trocken gelagert, dann wurde die FTIR-ATR-Spektroskopie auf alle Proben angewendet. Aus diesem Grund wurden nur die 13 der ursprünglich 19 Proben, die die siebte Woche der Alterung erreichten, mechanisch getestet, um die Leistung der gealterten Beschichtung zu beurteilen.

Nach den oben genannten zerstörungsfreien Untersuchungen wurden an allen beschichteten Glasproben mechanische Tests durchgeführt, um die verbleibende Wirksamkeit der gealterten Beschichtung beim Schutz der Glasoberfläche vor Spannungskorrosion zu bewerten. Der koaxiale Doppelringaufbau wurde gemäß der Norm ASTM C1499-19 (2019) verwendet (siehe Abb. 2). Die Abmessungen der Stütz- und Lastringe für Proben mit der Kantengröße l = 120 mm und der Dicke h = 4 mm betrugen DS = 90 mm und DL = 40 mm, wie bereits in Abschn. 2.1 erläutert. 2,3, während DS und DL für Proben mit L = 75 mm und H = 3 mm 60 mm bzw. 30 mm betrugen.

Während der Belastungstests wurden die Proben und der Stützring in einen mit Wasser gefüllten Tank gelegt, um eine raue Umgebung mit konstanter Luftfeuchtigkeit zu schaffen. Die mechanischen Prüfungen wurden mittels einer servohydraulischen MTS-Universalprüfmaschine mit einer Kraftmessdose von 10 kN durchgeführt. Eine konstante Verschiebungsrate wurde angewendet, um in den Proben eine Spannungsrate von 0,15 MPa/s bis zum Versagen zu induzieren. Anstelle einer konstanten Belastung wurde eine niedrige Belastungsrate gewählt, um bestimmte und angemessen begrenzte Testzeiten zu gewährleisten und einen quantitativen Vergleich zwischen unbeschichteten und beschichteten Glasproben zu erleichtern. Falls die Spannungskorrosion durch die Beschichtung vollständig verhindert wird, würden die beschichteten Glasproben bei konstanter Belastung tatsächlich niemals brechen.

Der Wert von 0,15 MPa/s, der einen Bruch der Proben innerhalb von 6 bis 14 Minuten verursachte, wurde auf der Grundlage von Beweisen gewählt, dass eine solche Rate niedrig genug ist, um die Auswirkungen von Spannungskorrosion aufzudecken (Lindqvist et al. 2012; Mariggiò et al. 2020). Die Biegefestigkeit σf wurde aus der Bruchlast Qf mittels Gl. berechnet. (1) und die Ergebnisse wurden mit denen von frisch beschichteten und unbeschichteten Glasproben verglichen, berichtet in Mariggiò et al. (2020). Beispiele für das Rissbild, das typischerweise mit dem koaxialen Doppelringversuch erhalten wird, sind in Abb. 6 für zwei Extremwerte der Biegefestigkeit dargestellt: Je höher die Biegefestigkeit, desto kleiner ist die durchschnittliche Fragmentgröße. Es ist zu beachten, dass der Test nur dann gültig ist, wenn der Bruchursprung innerhalb der Grundfläche des Belastungsrings liegt.

Statistische Analyse von Festigkeitsdaten

Die zufällig verteilten Mikrorisse auf der Glasoberfläche und deren zufällig verteilte Geometrie und Tiefe bewirken eine sehr starke Streuung der Glasbiegefestigkeit. Daher wurde eine statistische Schlussfolgerung der Festigkeitsdaten durchgeführt.

Die Glasfestigkeitspopulation kann durch eine Weibull-Verteilungsfunktion mit zwei Parametern dargestellt werden:

Dabei ist Pf die kumulative Verteilungsfunktion des Ausfalls und β und θ die Weibull-Form- und Skalenparameter, die durch die beste Anpassung experimenteller Daten ermittelt werden. Die Weibull-Verteilungsfunktion kann durch zweimaliges Logarithmusieren linearisiert werden:

Gemäß EN 12603 (2002) werden die Parameter β und θ mit der Methode der guten linearen unverzerrten Schätzer berechnet:

Dabei ist: n die Stichprobengröße, s die größte ganze Zahl kleiner als 0,84n und die Werte von kn, geschätzt als Funktion der Stichprobengröße n, sind in Tabelle 3 von EN 12603 (2002) aufgeführt.

Festigkeitsdaten σf werden in aufsteigender Reihenfolge (i = 1 bis n) geordnet, um eine geordnete Stichprobe zu erstellen. Anschließend wird jedem Wert σi der geordneten Stichprobe mithilfe von Wahrscheinlichkeitsschätzern G^i eine Ausfallwahrscheinlichkeit zugewiesen:

Abschließend wird jeder Punkt (σf, G^i) in das Weibull-Diagramm eingetragen, das die Ausfallwahrscheinlichkeit mit der Bruchspannung in Beziehung setzt.

Im vorliegenden Abschnitt werden die Ergebnisse der durchgeführten Tests zur Bewertung der Auswirkungen der Alterung auf die Leistung der Beschichtung gegen Spannungskorrosion vorgestellt und diskutiert. Die Leistung der gealterten Proben wurde im Vergleich zur Leistung unbeschichteter Proben und frisch beschichteter Proben bewertet, dh Proben, die innerhalb weniger Tage nach dem Auftragen der Beschichtung getestet wurden. Die Ergebnisse sind in Dalle Vacche et al. zu finden. (2019b) und Mariggiò et al. (2020).

Nach dem Alterungsprozess wurden alle Proben gereinigt und mit bloßem Auge untersucht, um Mängel in der Beschichtung zu lokalisieren. Der Oberflächenschaden wurde visuell untersucht, indem die Probe unter normalen Deckenbeleuchtungsbedingungen auf einen Tisch gelegt wurde. Auf den beschichteten Oberflächen von zyklisch belasteten und natürlich bewitterten Proben wurden keine offensichtlichen Mängel festgestellt, während künstlich bewitterte Proben, die sechs und sieben Wochen lang exponiert waren, Risse und Delaminierung der Beschichtung aufwiesen (siehe Abb. 7).

Auswirkungen zyklischer Belastung

Die Biegefestigkeit jedes zyklisch belasteten beschichteten Probekörpers wurde mittels des koaxialen Doppelringversuchs direkt nach dem zyklischen Belastungsvorgang bewertet, um mögliche Rissheilungseffekte zu vermeiden. Das aus dem Probensatz erhaltene Weibull-Diagramm ist in Abb. 8 dargestellt und wird dort mit den Weibull-Diagrammen der Biegefestigkeit unbeschichteter und frisch beschichteter Proben verglichen.

Eine erste qualitative Analyse der experimentellen Datenpunkte legt nahe, dass die Beschichtung eine hohe Beständigkeit gegenüber zyklischer Belastung aufweist, da die Verteilung der Ausfallwahrscheinlichkeit zyklisch belasteter beschichteter Proben sehr nahe an der von frisch beschichteten Proben liegt. Gerade Linien, die die linearisierte Weibull-Verteilungsfunktion darstellen, passen gut zu den experimentellen Datensätzen, was darauf hindeutet, dass die Weibull-Verteilung zu ihrer korrekten Interpretation verwendet werden kann.

Die Kurve, die am besten zu den Datenpunkten zyklisch belasteter beschichteter Proben passt (lila dreieckige Markierungen), ist durch β^=4,34 und θ^=109,99 MPa gekennzeichnet, die Kurve unbeschichteter Proben (rote quadratische Markierungen) ist durch β^=5,16 gekennzeichnet und θ^=68,25 MPa, während die von frisch beschichteten Proben (grüne kreisförmige Markierungen) bei β^=5,60 und θ^=121,80 MPa liegt. Die Wirksamkeit der Beschichtung kann durch den Skalenparameter θ^ quantifiziert werden, der die Festigkeit darstellt, die mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 63,2 % verbunden ist.

Darüber hinaus ermöglicht der Vergleich zwischen den Weibull-Formparametern β^, sehr interessante Erkenntnisse über das Verhalten zyklisch belasteter beschichteter Proben abzuleiten. Erwartungsgemäß ist der Parameter β^, der die Steigung des linearisierten Weibull-Diagramms darstellt und somit die Festigkeitsstreuung sowie die Streuung der Größe der kritischen Oberflächenfehler beschreibt, für frisch beschichtete und unbeschichtete Glasproben nahezu gleich , wohingegen es bei zyklisch geladenen Proben unterschiedlich ist. Insbesondere sind die Datenpunkte von zyklisch belasteten beschichteten und frisch beschichteten Proben bei einer Ausfallwahrscheinlichkeit Pf > 70 % nahezu paarweise, während sie bei niedrigen Werten von Pf divergieren. Nach Ansicht der Autoren ist die Variation von β^ kein Zeichen einer Verschlechterung der Beschichtung.

Im Gegenteil, es ist ein Beweis für ein sehr gutes Verhalten der Beschichtung während des Alterungsprozesses. Gehen wir davon aus, dass die Beschichtung eine Spannungskorrosion (statische Ermüdung) während des Alterungsprozesses vollständig verhindern kann. In diesem Fall wird die Probe nur einer dynamischen Ermüdung ausgesetzt, die durch ein klassisches Paris-Erdogan-Gesetz beschrieben werden kann (Paris und Erdogan 1963). Wie jedoch allgemein bekannt ist, tritt die unterkritische Ausbreitung von Rissen durch Ermüdung nur dann auf, wenn der Spannungsintensitätsfaktor an der Rissspitze einen Schwellenwert überschreitet, bei dem es sich um eine Materialeigenschaft handelt.

Da die mittlere Spannung und die Spannungsamplitude bei allen Proben gleich waren, breiteten sich nur die größten kritischen Oberflächenfehler durch Ermüdung aus, während die kleinsten nicht ausreichend beansprucht wurden. Folglich nahm die Streuung der Größe der kritischen Defekte zu, was zu einer Verringerung des Parameters β^ führte. In diesem Zusammenhang muss angemerkt werden, dass fünf Proben während der zyklischen Belastung nach einer Anzahl von Zyklen im Bereich von 4.000 bis 15.000 brachen, was wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die kritischen Fehler groß genug waren, um sich durch dynamische Ermüdung bis zum Erreichen von 1000 °C auszubreiten der Zustand der instabilen Rissausbreitung.

Ohne Beschichtung oder im Falle einer schnellen Verschlechterung der Beschichtung wäre die Probe sowohl statischer als auch dynamischer Ermüdung ausgesetzt. Unter solchen Umständen überwiegt die Wirkung der Spannungskorrosion (statische Ermüdung) bei weitem die Wirkung der dynamischen Ermüdung, insbesondere bei kleinen Defekten. Die Rissausbreitung pro Zyklus kann durch das Evans-Gesetz beschrieben werden (Evans und Fuller 1974):

wobei g und die Rissgeschwindigkeitsparameter A und n von den Belastungsbedingungen, dem Material, der Temperatur und der Umgebung abhängen, λ die Periode der zyklischen Belastung ist und K¯I der durchschnittliche Spannungsintensitätsfaktor pro Zyklus ist

Dabei ist σ¯ die durchschnittliche Spannung, Y eine Geometrie und ein Belastungsfaktor und a die Risstiefe. Daher hängt die Rissausbreitungsgeschwindigkeit stark von der anfänglichen Risstiefe ab, da sie direkt als a⁽ⁿ/ᵃ⁾ variiert: Je tiefer der anfängliche Oberflächenfehler, desto schneller die Rissausbreitungsgeschwindigkeit.

Hier wird ein Beispiel angeführt, um die Tatsache hervorzuheben, dass die meisten zyklisch belasteten Glasproben während der zyklischen Belastung gebrochen wären, wenn sie nicht mit der entwickelten Beschichtung bedeckt gewesen wären. Die zyklisch belasteten beschichteten und frisch beschichteten Proben wurden mit Glasplatten aus derselben Charge hergestellt und wir können daher vernünftigerweise davon ausgehen, dass sie die gleiche anfängliche Dichte und Größe der Oberflächendefekte aufwiesen. Unter der Annahme, dass frisch beschichtete Glasproben nicht von Spannungskorrosion betroffen waren, kann die Größe des kritischen Oberflächenfehlers, der zum Bruch führt, durch die Beziehung zwischen Bruchspannung und Rissgröße ermittelt werden, die aus der linearen elastischen Bruchmechanik abgeleitet wird :

wobei der Wert der Bruchzähigkeit Kᶦᶜ, der für Kalknatronglas zwischen 0,72 und 0,82 MPa m¹/² liegt, für dieses Beispiel auf 0,75 MPa m¹/² festgelegt ist und die Geometrie und der Belastungsfaktor Y für die gerade Vorderseite gleich 1,12 sind ebene Kantenrisse in einem halbunendlichen Körper (Overend und Zammit 2012). Die Biegefestigkeit des frisch beschichteten Glases bezogen auf eine Ausfallwahrscheinlichkeit Pf≤63,2 % beträgt σf≤θ^FC=121,80 MPa und somit nach Gl. (11) Daraus lässt sich ableiten, dass 63,2 % der statistischen Grundgesamtheit der kritischen Oberflächendefekte eine Anfangstiefe von ≥ 9,62 μm aufweisen. Für konstante Umgebungsbedingungen ist der Parameter A in Gl. (9) kann ausgedrückt werden als (Haldimann et al. 2008):

wobei v₀=30 mm/s und n=16 repräsentativ für Glas sind, das dauerhaft in Wasser eingetaucht ist (Haldimann 2006). Evans und Fuller (1974) zeigten, dass für eine sägezahnförmige Spannungswelle der g-Parameter in Gl. (9) kann wie folgt angenähert werden:

wobei ΔKI die Amplitude des Spannungsintensitätsfaktors pro Zyklus ist. Durch die Festlegung der anfänglichen Tiefe des kritischen Oberflächenfehlers acr = 9,62 μm und der Periode λ = 1/3 s wird die Implementierung von Gl. (9) zeigt in einem numerischen Algorithmus, dass eine Glasprobe innerhalb von 13 Zyklen versagen würde, wie in Abb. 9 dargestellt, wenn sie zyklischen Belastungsbedingungen wie in Abschn. 1 beschrieben ausgesetzt würde. 2.3 und in Tabelle 2 zusammengefasst. Dieses Beispiel zeigt, dass viel mehr als fünf Proben innerhalb von 20.000 Zyklen gebrochen wären, wenn an den abgedeckten Glasproben Spannungskorrosion aufgetreten wäre.

Sicherlich ist Gl. (9) kann nur angewendet werden, wenn der Spannungsintensitätsfaktor den Schwellenwert für unterkritisches Risswachstum, KI,th, überschreitet, der nach Haldimann (2006) mit 0,25 MPa m¹/² angenommen werden kann. Die Abmessung des anfänglichen Oberflächenfehlers, bei dem keine Unterausbreitung auftritt, kann durch Gleichung berechnet werden. (11), indem KIC durch KI,th und σf durch die mittlere Spannung der zyklischen Belastung σ¯=50 MPa ersetzt wird. Für das vorliegende Beispiel ergibt sich ath = 6,34 µm. Wäre die Beschichtung nicht aufgetragen worden, hätten daher nur die Glasproben mit acr≤ath=6,34 μm die zyklische Belastung überstanden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Beschichtung nicht nur beständig gegenüber zyklischer Belastung ist, sondern auch zur Ableitung des rein dynamischen Ermüdungsverhaltens von Glas genutzt werden kann, das aufgrund der damit einhergehenden statischen Ermüdung nicht anders erreicht werden kann.

Wirkung der natürlichen Verwitterung

An den natürlich verwitterten beschichteten Proben wurde eine Analyse der sichtbaren Spektren durchgeführt, um die Transparenz zu bewerten, eine der eigenartigsten und geschätztesten Eigenschaften von Glas, auch bei strukturellen Anwendungen. Der Prozentsatz der Durchlässigkeit von Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts ist in Abb. 10 dargestellt, wo er mit denen von unbeschichtetem Glas und frisch beschichtetem Glas verglichen wird. Bei allen Glasproben liegt die Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich bei mehr als 60 %, was bedeutet, dass die Transparenz des Glases, die ohne Beschichtung etwa 90 % beträgt, deutlich reduziert ist, aber immer noch über dem Wert der minimal akzeptablen Verglasung liegt Transmission, die laut einer Studie von Boyce et al. (1995) liegt im Bereich von 25 % bis 38 %.

Die Benetzbarkeit der beschichteten Oberfläche der Glasproben wurde durch Messungen des statischen Kontaktwinkels mit Wasser geschätzt. Mit zunehmendem Kontaktwinkel der Tröpfchen mit der Oberfläche nimmt die Hydrophobie zu (Arkles 2006). Die durchschnittlichen Wasserkontaktwinkel für unbeschichtetes Glas, frisch beschichtetes Glas und natürlich verwitterte beschichtete Glasproben sind in Tabelle 5 aufgeführt. Während das Glas durch Wasser gut benetzbar ist und nach Anwendung eines vereinfachten Reinigungsprotokolls einen Kontaktwinkel von 23,9° aufweist Auf der getesteten Oberfläche weist das frisch beschichtete Glas einen Kontaktwinkel von 103,2° auf: Dieser liegt weit über 90° und zeigt an, dass die Oberfläche ziemlich hydrophob ist, wie man es von einer Gradientenbeschichtung erwarten würde, bei der die Fluorkomponente bevorzugt an der Oberfläche konzentriert ist. Nach 510 Tagen natürlicher Bewitterung nimmt die Benetzbarkeit der Beschichtung zu und der Kontaktwinkelwert beträgt nur noch 60°.

Dieser Wert ähnelt dem einer Beschichtung aus reinem Harz ohne Zusatz des fluorierten Comonomers (Dalle Vacche et al. 2019a) und bedeutet somit, dass sich die Oberflächenzusammensetzung durch die Außeneinwirkung verändert hat. Dies steht im Einklang mit neueren Studien, die die Umlagerung von Polymeren in Abhängigkeit von der Umgebung untersuchen. Wenn Beschichtungen, die eine geringe Menge einer fluorierten Komponente enthalten, hergestellt und an trockener Luft gehalten werden, entmischen sich die fluorierten Ketten an der Beschichtungsoberfläche und sorgen für Hydrophobie. Wenn die Beschichtung mit einem polaren Lösungsmittel wie Wasser in Kontakt kommt, können sich die fluorierten Anteile leicht neu anordnen und zu einer Erhöhung der Benetzbarkeit führen (Trusiano et al. 2019).

Tabelle 5 Statische Kontaktwinkel von Wasser –Tisch in voller Größe

Die Weibull-Diagramme für unbeschichtete, frisch beschichtete und natürlich verwitterte beschichtete Glasproben sind in Abb. 11 dargestellt. Die Datenpunkte natürlich verwitterter beschichteter Proben (hellblaue Dreiecke) werden durch eine Weibull-Verteilungsfunktion mit β^=3,63 gut angepasst θ^=102,54 MPa. Obwohl der θ^-Wert für natürlich bewitterte beschichtete Proben größer ist als der für unbeschichtete Proben und sehr nahe an dem für frisch beschichtete Proben liegt, hat die Verringerung des β^-Werts einen recht negativen Effekt, insbesondere auf die Bewertung der Designbiegung Festigkeit, also ein charakteristischer Wert mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von weniger als 5 %.

Unsere Vermutung ist, dass die Abnahme von β^ wiederum auf eine Variation der kritischen Defektgrößenverteilung zurückzuführen ist und nicht auf eine verminderte Leistung der Beschichtung. Im letzteren Fall sollte die Weibull-Kurve tatsächlich eine einfache Verschiebung gegenüber den Referenzkurven ohne Änderung der Steigung erfahren. Obwohl die auf die natürlich verwitterten beschichteten Proben aufgetragene Beschichtung nach der Bewitterung nicht sichtbar beschädigt war, könnten Hagel- und andere Schadstoffeinwirkungen zu neuen und größeren Fehlern auf der Oberfläche der Glasproben geführt haben (Jenkins und Mathey 1982; Corrado et al. 2017). Dadurch nahm die Streuung der Defektpopulation in natürlich verwittertem beschichtetem Glas zu, was zu einem Rückgang des β^-Wertes führte.

Ein konsistenterer Vergleich hätte mit natürlich bewitterten, unbeschichteten Glasproben durchgeführt werden müssen, die denselben Witterungsbedingungen ausgesetzt waren. Leider wurde ein solcher Probensatz nicht in die vorliegende Studie einbezogen. Der Übersichtlichkeit halber ist in Abb. 11 jedoch eine hypothetische Weibull-Verteilung für die Biegefestigkeit natürlich bewitterter unbeschichteter Glasproben dargestellt (gestrichelte blaue Linie). Da natürlich verwitterte, unbeschichtete und beschichtete Proben eine ähnliche Oberflächendefektdichte und -größe aufweisen sollten, haben die beiden Verteilungen den gleichen β^-Wert. Der Parameter θ^ für die hypothetische Verteilung wurde unter der Annahme bestimmt, dass die natürlich verwitterten unbeschichteten und beschichteten Wahrscheinlichkeitsverteilungen genauso weit voneinander entfernt sind wie die unbeschichteten und frisch beschichteten Verteilungen. Unter dieser Hypothese zeigt sich die vorteilhafte Wirkung der Beschichtung auch bei niedrigen Werten der Ausfallwahrscheinlichkeit.

Wirkung künstlicher Bewitterung

Abbildung 12 zeigt die FTIR-ATR-Spektren, die zu verschiedenen Bewitterungszeiten auf der Beschichtungsoberfläche gesammelt wurden. Während des gesamten Verwitterungsprozesses kommt es zu einem stetigen Anstieg der Bande bei 3700–3100 cm⁻¹ (Bereich A) und der Schulter bei 1640 cm⁻¹ (Bereich C): Die Signale stehen im Zusammenhang mit den Schwingungen der −OH-Gruppen und kann auf eine Wasseradsorption an der Beschichtung hinweisen (Wang et al. 2004). Die Verbreiterung des C=O-Peaks im Bereich von 1850–1650 cm⁻¹ (Bereich B) kann mit Oxidationsphänomenen, dh einer Zersetzung der Beschichtung in Gegenwart von Luft unter Licht, zusammenhängen.

Interessante Informationen können gesammelt werden, wenn man die Dublettbande bei 1634 cm⁻¹ und 1618 cm⁻¹ (Peaks D und E) und die Bande bei 810 cm⁻¹ (Peak F) beobachtet, die für frisch beschichtetes Glas vorhanden sind und nach einer Woche Exposition verschwinden. Diese Signale sind auf die Doppelbindung der Methacrylatgruppe zurückzuführen, die das für die Herstellung der Beschichtung verwendete Oligomer charakterisiert und durch die Reaktion der Doppelbindungen einer Aushärtung unterzogen wird. Daher ist die Beschichtung am Ende des Aushärtungsprozesses nicht vollständig vernetzt (Vorhandensein der oben genannten Bänder); während nach den ersten beiden Alterungswochen, wenn diese Spitzen verschwinden, die Umwandlung abgeschlossen ist (Dalle Vacche et al. 2019a; Bongiovanni et al. 2012).

Tabelle 6 Statistische Daten der Versuchsergebnisse –Tisch in voller Größe

Wie in Abschn. erläutert. 2.5 hatten die Proben zur Analyse der Auswirkungen künstlicher Bewitterung eine Kantenlänge l = 75 mm und eine Dicke h = 3 mm statt 120 mm bzw. 4 mm. Ein Vergleich mit der Versagenswahrscheinlichkeit von Proben mit l=120 mm und h=4 mm wäre nicht schlüssig gewesen und daher wurde ein Satz von 18 unbeschichteten Proben mit der Größe 75 mm mit dem koaxialen Doppelringaufbau getestet. Die Weibull-Diagramme für die Biegefestigkeit unbeschichteter Proben mit einer Größe von 75 mm und künstlich bewitterter beschichteter Glasproben sind in Abb. 13 dargestellt. Um die oben erwähnte Inkonsistenz zwischen Proben unterschiedlicher Größe hervorzuheben, wurde die Weibull-Verteilungsfunktion von beschichtete Proben mit l=120 mm ist auch in Abb. 13 dargestellt (rote gestrichelte Linie).

Die Parameter der Weibull-Verteilungsfunktionen, die am besten zu den Datenpunkten passen, sind: β^=3,0 und θ^=91,9 MPa für künstlich bewitterte beschichtete Proben (graue Dreiecke), β^=2,8 und θ^=67,5 MPa für unbeschichtete Proben (orangefarbenes Quadrat). Der Anstieg der Biegefestigkeit ist deutlich zu erkennen, allerdings völlig unerwartet, nachdem bei der ersten visuellen Prüfung der Proben eine nahezu vollständige Ablösung der Beschichtung nach siebenwöchiger künstlicher Bewitterung festgestellt wurde (siehe Abb. 7). Eine plausible Erklärung ist, dass die zur Verbesserung der Haftung der Beschichtung auf dem Substrat eingesetzten Silan-Haftvermittler die Spitzen der Oberflächendefekte erreichten und die Hydrophobie des Glases an den Stellen erhöhten, an denen die Spannungskorrosionsreaktion auftreten kann. Die Eigenschaft des Silans, die Benetzbarkeit von Glas zu verändern, indem es die Oberflächenhydrophobie induziert, wurde bereits durch mehrere Studien nachgewiesen (Dalle Vacche et al. 2019a; Arkles et al. 2009; Wei et al. 1993).

Die statistischen Daten aller in dieser Studie analysierten Probensätze sind in Tabelle 6 aufgeführt. Sie umfassen für jede Testreihe die Anzahl der Proben, die auf akzeptable Weise gebrochen sind, den Weibull-Formparameter β^ und den Weibull-Skalenparameter θ^ und der Variationskoeffizient CV^.

Die Haltbarkeit einer UV-gehärteten Polymerbeschichtung, die zur Verhinderung von Glasspannungskorrosion optimiert ist, wurde untersucht. Bezüglich der zyklischen Belastung erwies sich die Beschichtung als unempfindlich gegenüber wiederkehrenden Belastungen, wobei ihre Leistung bei der Verhinderung von Spannungskorrosion nahezu erhalten blieb. Allerdings kann die Beschichtung die auftretende dynamische Ermüdung nicht verhindern, wenn an der Spitze der Oberflächenfehler ein ausreichend hohes Spannungsniveau erreicht wird, wie es bei den in dieser Studie durchgeführten zyklischen Tests der Fall war. Das unterkritische Wachstum der kritischen Oberflächenfehler durch Ermüdung wurde durch eine Verringerung des β^-Parameters der Weibull-Verteilung für die Biegefestigkeit nachgewiesen, was daher nicht mit einer verringerten Leistung der Beschichtung zusammenhängt.

Die natürliche Bewitterung hatte ihren wesentlichen Einfluss auf die optischen Eigenschaften der Beschichtung in dem Sinne, dass sie zu einer Verringerung der Transparenz führte, diese jedoch auf akzeptablen Werten blieb. Andererseits blieb die Wirksamkeit der Beschichtung zur Verhinderung von Spannungskorrosion nahezu vollständig erhalten. Auch in diesem Fall muss die Verringerung des β^-Parameters der Weibull-Verteilung für die Biegefestigkeit mit einer Variation der Verteilung der kritischen Defektgröße aufgrund des Einflusses von Hagelkörnern und anderen Partikeln verbunden sein.

Schließlich ist der Einfluss der künstlichen Bewitterung auf die Haltbarkeit der Beschichtung stärker ausgeprägt. Bis zur fünfwöchigen Einwirkungszeit konnten keine Anzeichen einer Beschädigung der Beschichtung festgestellt werden, wohingegen diese sich nach siebenwöchiger Einwirkungszeit fast vollständig ablöste. Es ist anzumerken, dass die Bedingungen für die künstliche Bewitterung hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und UV-Licht sehr streng waren. Dennoch wurde eine nicht zu vernachlässigende Restkapazität zur Verhinderung von Spannungskorrosion beobachtet. Eine mögliche Erklärung ist, dass das zur Vorbehandlung der Glasoberfläche verwendete Silan die Spitzen der Oberflächendefekte erreichte und die Hydrophobie des Glases an den Stellen erhöhte, an denen die Spannungskorrosionsreaktion auftreten könnte.

Obwohl bisher nur die Anwendung auf der Luftseite untersucht wurde und geringfügige Änderungen in der Formulierung der Beschichtung vorgenommen werden können, um deren Haltbarkeit weiter zu verbessern, hat die aktuelle Formulierung bereits eine sehr gute Leistung gezeigt, was sie zu einem sehr guten Ergebnis macht vielversprechend für zukünftige praktische Anwendungen. Weitere Studien werden durchgeführt, um die Beständigkeit der Beschichtung gegenüber Abrieb und Kratzern zu beurteilen, ihre optische Bandlücke besser zu bewerten und ihre Leistung beim Auftragen auf die Schnittkanten von Glasplatten zu analysieren.

Danksagungen

Wir danken der Politecnico di Torino und der Compagnia di San Paolo für die finanzielle Unterstützung des Projekts „GLASS & CO – Verbesserung der effektiven Festigkeit von Strukturglas mit funktionellen Beschichtungen“. Die Autoren danken auch Eng. Luisa Gaiero für ihre Hilfe bei der Vorbereitung der Proben und Eng. Simona Bargiacchi und Dr. Luca Contiero von Cromology Italia SpA für ihren aktiven Beitrag zum Projekt GLASS & CO und insbesondere für die Durchführung der künstlichen Bewitterung der Glasproben.

Finanzierung

Open-Access-Finanzierung durch Politecnico di Torino im Rahmen der CRUI-CARE-Vereinbarung.

Informationen zum Autor

Autoren und Zugehörigkeiten

Abteilung für Bautechnik, Geotechnik und Gebäudetechnik, Polytechnikum Turin, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129, Turin, Italien – Gregorio Mariggiò und Mauro Corrado

Abteilung für angewandte Wissenschaft und Technologie, Polytechnikum Turin, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129, Turin, Italien – Sara Dalle Vacche und Roberta Bongiovanni

Institute of Building Construction, Technische Universität Dresden, August-Bebel-Straße 30, 01219, Dresden, Germany - Christian Louter

Korrespondierender Autor

Korrespondenz mit Mauro Corrado.

Ethikerklärungen

Interessenkonflikt

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte zu erklären, die für den Inhalt dieses Artikels relevant sind.