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Seit den 1960er Jahren werden Aquarienscheiben mit Silikon verklebt. Es macht auch Sinn, das harte und spröde Glas mit weichen und nachgiebigen Stoffen zu kombinieren.

Silikone, genauer Silikonelastomere, gehören zu den synthetischen Polymeren. In der Aquaristik sind alterungs- und wasserbeständige Silikonelastomere gebräuchlich, die kalt aushärten.

Die besondere Eignung zur Verbindung von Glasteilen erschließt sich aus dem chemischen Aufbau. Beide Stoffe, Glas und Silikon, beruhen auf Siliziumoxid-Strukturen als wesentlichem Baustein. Daraus ergibt sich eine chemische Affinität, einzelne Molekülgruppen gehen eine Verbindung ein. Es ist also mehr als eine reine Verklebung.

Die besondere Eignung zur Verbindung von Glasteilen erschließt sich aus dem chemischen Aufbau. Beide Stoffe, Glas und Silikon, beruhen auf Siliziumoxid-Strukturen als wesentlichem Baustein. Daraus ergibt sich eine chemische Affinität, einzelne Molekülgruppen gehen eine Verbindung ein. Es ist also mehr als eine reine Verklebung.

Es gibt 2 Möglichkeiten , die Verbindung der Glasscheiben baulich sinnvoll auszuführen. Früher war die so genannte Wulstnaht eher gebräuchlich, insbesondere bei größeren Aquarien mit dickerem Glas. Heute sieht man vermehrt die so genannte Stossnaht.
Bei der Wulstnaht werden die Scheiben über Eck zusammengestellt und das sich außen ergebende Dreieck zwischen den Schmalseiten der Scheiben wird mit Silikon ausgefüllt. Zum Schutz dieser Naht wird üblicherweise an der Innenseite eine kleine Dichtnaht gezogen.
Bei der Stossnaht wird eine Scheibe mit etwas Abstand an die Schmalseite der anderen gelegt und der Leerraum zwischen den Scheiben mit Silikon verfüllt. Man kann auch das Silikon vorher auftragen und die Scheiben zusammensetzen. Auch hier wird üblicherweise innen eine kleine Dichtnaht gezogen.

Beide Methoden der Verklebung sind seit vielen Jahren üblich und bewährt. Aus Erfahrungsberichten ist keinerlei Unterschied in der Haltbarkeit zu erkennen. Beide Arten scheinen im praktischen Gebrauch gleichwertig zu sein.

Bei der Herstellung ist die Wulstnaht aufwändiger. Man muss die Glaszuschnitte passgenau zusammenfügen und fixieren und dann relativ viel Silikon aufbringen. Das lässt sich nicht so gut automatisieren, dauert relativ lange bei der Ausführung und bedingt lange Aushärtezeiten.
Für die Stossnaht wird Silikon auf die Glaszuschnitte aufgetragen, die Teile zusammengefügt und fixiert. Aufgrund der dünnen Silikonschicht ist die Aushärtezeit relativ kurz. Der ganze Vorgang ist mit einfachen Vorrichtungen leicht automatisierbar.

Nun wollen wir wissen, ob und welche Unterschiede es bei den mechanischen Eigenschaften gibt.
Dazu bedienen wir und der so genannten Finite Elemente Methode. Das hat den Vorteil, dass mechanische Spannungen und Verformungen gut visualisiert werden.

Untersucht werden 4 Nahtformen:

  • Stossnaht ohne Dichtnaht
  • Stossnaht mit Dichtnaht
  • Wulstnaht ohne Dichtnaht
  • Wulstnaht mit Dichtnaht.
Arten der Silikonnaht am Aquarium
Arten der Silikonnaht am Aquarium

4-in-1, Übersicht

Dazu modellieren wir die 4 Seitenscheiben eines Aquariums. Für die Vergleichbarkeit werden 4 exakt gleiche Glasteile ausgeführt.

Die Innenflächen werden mit 2 kPa Druck beaufschlagt, was einer Wassertiefe von 20 cm entspricht. Dabei wäre ein recht regelmäßiges Lastbild zu erwarten. Weil Zug- und Scherspannungen auftreten ist die Betrachtung der Vergleichspannung nach van Mises sinnvoll. Die angegebenen Zahlenwerte gelten natürlich nur für dieses Modell und sind nur für Vergleichszwecke aussagefähig.

Nun ist es naheliegend, die 4 so entstandenen Ecken mit den 4 Nähten zu versehen.

Silikonnähte 4-in-1
Silikonnähte 4-in-1

Dieses Übersichtsmodell, 4-in 1 gewissermaßen, gibt einen guten Überblick über die Eigenschaften der verschiedenen Nahtformen. Es treten einige durchaus interessante und signifikante Tendenzen zu Tage.
Wir sehen das Spannungsmaximum unmittelbar im Bereich der Stossnaht ohne Dichtnaht, allerdings nicht im Silikon, sondern in der Glasscheibe.

Lastbild 4-in-1
Lastbild 4-in-1

Ein Blick auf das Verformungsbild zeigt wie sich die verschiedenen Nahtformen verhalten.
Die Stossnaht ist relativ steif, zumindest in Zugrichtung. Dadurch wird die Scheibe quasi eingespannt und sohin belastet.
Die Wulstnaht ist nachgiebiger und gestattet dadurch bessere Verformbarkeit der Scheiben. Die Last wird ohne Zwängung weitergeleitet.

Verformung 4-in-1
Verformung 4-in-1

Nun wollen wir sehen, ob die Tendenzen des 4-in-1 Modells realistisch sind. Dazu werden 4 Modelle erstellt und jedes mit einer einzigen Nahtart verbunden, wie es auch bei realen Aquarien der Fall ist. Es hat sich gezeigt, dass die innere Dichtnaht auch Einfluss auf Verformung und Spannungsverlauf hat. Deswegen werden die 2 Hauptnahtarten erweitert um 2 Unterarten.
Die Zahlenwerte werden anschließend tabellarisch aufgelistet und verglichen.



Reine Stossnaht ohne Dichtnaht

Auch bei dieser Anordnung von 4 Stoßnähten zeigen sich die Eckbereiche relativ steif und belastet. Am Silikon selbst zeigt sich ein ungleichmäßiges Lastbild, hervorgerufen durch die Verformung der Glasscheibe. Interessanterweise ist die auftretende maximale Spannung relativ klein im Vergleich zu den anderen Nahtformen.

Stossnaht ohne Dichtnaht
Stossnaht ohne Dichtnaht
Silikon Stossnaht
Silikon Stossnaht

 Stossnaht mit Dichtnaht

Hier ist das Glas im Eckbereich entlastet, die Kraftüberleitung ist weniger abrupt. Obwohl die Dichtnaht sehr wohl Kräfte aufnimmt, weist das Silikon im Übergang von der Stoß- zur Dichtnaht ein höheres Spannungsmaximum auf als bei der reinen Stossnaht.

Stossnaht mit Dichtnaht
Stossnaht mit Dichtnaht
Silikon Stossnaht mit Dichtnaht
Silikon Stossnaht mit Dichtnaht


Wulstnaht ohne Dichtnaht

Diese Nahtform ist elastischer als die Stoßnähte, das Glas ist praktisch nicht eingespannt, wie das Lastbild zeigt. Dafür entsteht eine Spannungsspitze an der Nahtwurzel.

Wulstnaht ohne Dichtnaht
Wulstnaht ohne Dichtnaht
Silikon Wulstnaht ohne Dichtnaht
Silikon Wulstnaht ohne Dichtnaht


Wulstnaht mit Dichtnaht

Hier tritt klar zutage, dass die Dichtnaht Last übernimmt und die eigentliche Naht deutlich entlastet. Ähnlich wie bei der Stossnaht mit Dichtnaht entsteht auch hier eine Spannungsspitze im Übergang der beiden Nähte. Diese Spitze ist jedoch ganz am Rand und örtlich eng lokalisiert. Die Einschätzung als so genannte Kontaktspannung, eine Eigenheit der FEM-Netze, ist durchaus zulässig und die reale Spannungsspitze geringer als angezeigt.

Wulstnaht mit Dichtnaht
Wulstnaht mit Dichtnaht
Silikon Wulstnaht mit Dichtnaht
Silikon Wulstnaht mit Dichtnaht

Auswertung

Die sich aus den einzelnen Modellen ergebenden Zahlenwerte haben wir nun in einer kleinen Tabelle zusammengestellt.

NahtformSpannung NahtVerformung NahtSpannung GlasVerformung Glas
Stossnaht ohne Dichtnaht0,09 MPa0,04 mm1,38 MPa0,05 mm
Stossnaht mit Dichtnaht0,17 MPa0,03 mm2,34 MPa0,08 mm
Wulstnaht ohne Dichtnaht0,18 MPa0,05 mm2,38 MPa0,11 mm
Wulstnaht mit Dichtnaht0,09 MPa0,03 mm2,33 MPa0,08 mm

Die günstigste, aber auch aufwändigste Nahtform ist die Wulstnaht mit innenliegender Dichtnaht.
Mit geringem Abstand fast gleichauf die Stossnaht o h n e Dichtnaht.
Deutlicher der Abstand der Stossnaht mit Dichtnaht.
Am Ende der Tabelle die Wulstnaht ohne Dichtnaht.

Was sagt uns diese kleine Gegenüberstellung?

Eigentlich gar nichts, weil alle Nahtformen tausendfach ausgeführt wurden und sich in der Praxis bewährt haben. Es ist egal, ob die Sicherheit 10 oder 100 beträgt.

Dieser Artikel kann und soll eine kleine Hilfe sein, wenn es darum geht bei Neukauf die Qualität eines Glasbeckens visuell zu beurteilen oder bei Selbstbau entsprechende Überlegungen bezüglich Ausführung anzustellen.


Last Updated on 26. Juli 2019 by KRH

4 thoughts on “Glasaquarium mit Stossnaht oder Wulstnaht?”

  1. Hallo Herr Krobath,

    ich danke ihnen für ihre Einschätzung meines Vorhabens. Bezgl. eines geeigneten Silikonklebers bin ich auf Ottoseal S28 gestoßen (ich hoffe die Namensnennung hier ist rechtens). Ein häufig verwendeter Aquariensilikon, welcher auch für eloxiertes Aluminium gut geeignet ist. Entsprechenden Primer zur Alu-Vorbehandlung gibt es auch.
    Was mir noch Gedanken bereitet ist die Anordnung der Kleberaupen. Der Hersteller empfiehlt längs, von oben nach unten. Da der Druck der Aquarienscheiben aber zur Seite geht, würden quer aufgebrachte Kleberauben in Druckrichtung verlaufen, was ein Vorteil sein könnte. Allerdings sind die einzelnen Raupen und deren Kontaktfläche Glas/Alu wiederum kleiner.
    Aber wie ihre aufschlussreichen Grafiken zu den unterschiedlichen Nähten veranschaulichen, verhält sich die Physik nicht immer so, wie man es vermuten würde.

    Viele Grüße
    J. Neumann

    1. hi
      Schön dass sie einen passenden Kleber gefunden haben. Ich denke, die Orientierung der Raupen hat keine wesentliche Bedeutung. Bei technischen Verklebungen gehe ich immer von vollflächigem Auftrag aus. Die Raupen werden beim Anbringen der Winkel am Glas flachgedrückt und somit ohnehin vollflächig. Kleine Fehlstellen sind angesichts der hohen Sicherheit zu vernachlässigen.
      lg
      krh

  2. Hallo Herr Krobath,

    beim Googeln bin ich auf Ihre überaus informative Seite gelangt. Der Grund war, dass ich nach Hinweisen suche, ob zusätzliche Winkelleisten an den vier senkrechten Ecken eines Aquariums etwas bewirken oder nicht. Ich bin Ihnen sehr dankbar, wenn Sie mir Ihre Einschätzung darüber mitteilen würden.
    Zum Hintergrund: Eine der vier senkrechten Sicherheitsnähte meines Aquariums (L 200 x B 60 x H 70 cm, 8 Jahre alt) ist stellenweise am äußeren Rand von Algen unterwandert und lose. Laut Aquaristikhändler ist das kein ernsteres Problem. Er rät mir, das Wasser so weit wie möglich abzulassen, die losen, veralgten Bereiche abzuschneiden und mit Silikon zu überkleben. Allerdings befürchte ich, dass bei nur teilweiser Neuversiegelung auf Grund von Kapillarität erneut Wasser unter das Silikon gelangt. Und Silikon auf Silikon wird allgemein auch nicht empfohlen.
    Jetzt ist meine Überlegung, die Ecken von außen mit Alu-Winkelschienen (z.B. 80 x 40 mm, längerer Schenkel auf Seitenscheibe) zu bekleben um eine zusätzliche Sicherung der Nähte zu erzielen. In Aquaristik-Foren gehen die Meinungen zur Effektivität solcher Winkelschienen leider weit auseinander.
    Ich vermute jedoch, dass die Klebefläche einer Winkelschiene im Verhältnis zu den Verklebten Glaskanten des Aquariums viel größer ist und theoretisch stabiler sein sollte. Allerdings erwähnen Sie in Ihrem Beitrag ‚Glasaquarium mit Stoß- oder Wulstnaht‘, dass zwischen Glas und Silikon einzelne Molekülgruppen eine Verbindung eingehen. Möglicherweise ist das bei meiner angedachten Aktion nicht der Fall und die Klebung weniger haltbar.
    Ich bin auf Ihre Meinung sehr gespannt und würde mich über ein (gerne auch kurzes) Feedback freuen.

    Viele Grüße
    J. Neumann

    1. Hallo Herr Neumann,
      Mit ihrem Problem sind sie wohl nicht alleine. Es kann schon vorkommen, dass Algen in kleinsten Ritzen siedeln und durch ihr Wachstum das Silikon vom Glas ablösen. Das kann schon recht lange dauern oder auch ganz zum Stillstand kommen.
      Dass sie sich bei 840 Bruttolitern Gedanken machen kann ich gut nachvollziehen.
      Nacharbeiten am Silikon wird wohl eine Zeit lang helfen, allerdings kann man künftige Entwicklung nicht voraussagen und schließlich kann niemand mit Sicherheit sagen inwieweit sich der Schaden einem punktuell kritischen Bereich bereits angenähert hat. Da gefällt mir die Lösung mit außen angeklebtem Winkel doch sehr gut. Auch optisch würde mich blanke Alu-Winkel an den Ecken nicht stören.
      Bei der Klebeverbindung haben sie völlig recht , da geht es um die Größe der Klebefläche, weil ein Kleber üblicherweise nur relativ geringe Festigkeitswerte hat. In ihrem Fall hätte die Klebeverbindung bei einer Schenkellänge von 50mm – abhängig vom eingesetzten Kleber – eine Sicherheit von etwa >4 bei völligem Versagen der bestehenden Silikonnaht. Bezüglich Kleber für Alu auf Glas kann ich ihnen keinen Rat geben, günstig wäre wasserbeständiger dauerelastischer Montagekleber, aus optischen Gründen möglichst transparent.

      Eine schöne dauerhafte Lösung wäre für mich eine Kombination der beiden Methoden:
      Das Silikon sanieren und zusätzlich Aluwinkel anbringen.
      Viel Erfolg!
      krh

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