S-Glas und R-Glas sind sogenannte Hochfestgläser, also besonders leistungsfähige Varianten der normalen Glasfaser. Es handelt sich technisch um dieselbe Glasfamilie unter verschiedenen Namen: S steht für Strength (Festigkeit), eine vor allem in den USA gebräuchliche Bezeichnung von Herstellern wie AGY und Owens Corning; R steht für Reinforcement (Verstärkung), die in Europa übliche Bezeichnung mit Ursprung bei Saint-Gobain/Vetrotex (in Japan heißt es T-Glas). Im Alltag des Formenbaus sind sie praktisch gleichwertig: hochfeste Glasfasern, deren Glasschmelze anders zusammengesetzt ist als beim Standard-E-Glas. S-Glas (genauer S-2-Glas) ist ein Magnesium-Aluminium-Silikat-Glas, R-Glas ein Calcium-Aluminium-Silikat-Glas.
Im Vergleich zum gewohnten E-Glas (dem Brot-und-Butter-Glas im GFK) liefert Hochfestglas spürbar mehr: rund 40 bis 70 Prozent höhere Zugfestigkeit (Widerstand gegen Auseinanderreißen) und grob 15 bis 25 Prozent mehr Steifigkeit (E-Modul, also Widerstand gegen Verformung). Die Dichte bleibt dabei fast gleich, das Material wird also nicht nennenswert schwerer. Genau deshalb ist es bei hochbelasteten oder gewichtskritischen Bauteilen interessant. Alle Zahlen sind Richtwerte und hängen vom konkreten Produkt und Datenblatt ab.
Für den GFK-Formenbau ist Hochfestglas eine Brücke zwischen E-Glas und Carbon: Wo normales Glas an seine Grenze kommt (etwa bei stark beanspruchten Funktions- oder Lehrenteilen, Aufnahmen oder dünnwandigen, belasteten Werkzeugbereichen), Kohlefaser aber zu teuer wäre oder ihre elektrische Leitfähigkeit und Sprödigkeit stören, ist S-/R-Glas oft die wirtschaftliche Lösung. Es lässt sich genau wie E-Glas verarbeiten.
Kennwerte
Richtwerte – maßgeblich ist das Datenblatt des konkreten Produkts.
| Dichte | ca. 2,46 bis 2,55 g/cm³ (Richtwert; S-2-Glas eher 2,46–2,49, R-Glas tendenziell etwas höher) |
|---|---|
| Zugfestigkeit (Einzelfaser/Filament) | ca. 4.400 bis 4.900 MPa (Richtwert je nach Typ; S-2-Glas bis ~4.890, R-Glas eher ~4.400) |
| Zug-E-Modul | ca. 86 bis 90 GPa (Richtwert; grob 15–25 % mehr als E-Glas) |
| Bruchdehnung | ca. 5 bis 5,7 % (Richtwert, Einzelfaser) |
| Temperaturbeständigkeit der Faser | reine Faser bis ca. 750 °C (Richtwert; im Verbund begrenzt fast immer das Harz) |
| Erweichungspunkt | ca. 1.050 bis 1.060 °C (Richtwert) |
| Chemische Basis | S-2-Glas: Mg-Al-Silikat (etwa SiO2 64–66 %, Al2O3 24–25 %, MgO ~10 %); R-Glas: Ca-Al-Silikat (CaO-Al2O3-SiO2) |
| Preis (Orientierung) | deutlich teurer als E-Glas (grob ein Mehrfaches), aber klar günstiger als Carbon |
Eigenschaften & Verhalten
- Sehr hohe ZugfestigkeitMit rund 4.400 bis 4.900 MPa (Richtwert) reißt Hochfestglas deutlich später als E-Glas (ca. 3.400 MPa). Das bedeutet höhere Reserven bei Zug- und Stoßbelastung.
- Höhere SteifigkeitDer E-Modul von ca. 86 bis 90 GPa liegt über dem von E-Glas (ca. 73 GPa). Bauteile verformen sich unter Last weniger, bleiben aber zäher und weniger spröde als Carbon.
- Niedrige DichteMit ca. 2,46 bis 2,55 g/cm³ ist Hochfestglas kaum schwerer als E-Glas. Das ergibt eine sehr gute gewichtsbezogene Festigkeit (spezifische Festigkeit).
- Gute Schlag- und ImpactzähigkeitGlasfaser bricht weniger schlagartig als Carbon und nimmt mehr Energie auf. Das macht S-/R-Glas beliebt für schlag- und ballistisch belastete Teile.
- Hohe Temperaturbeständigkeit der FaserDie reine Faser hält bis rund 750 °C (Richtwert). Im fertigen Bauteil ist aber fast immer das Harz der begrenzende Faktor, nicht die Faser.
- Elektrisch isolierendAnders als Carbon leitet Glas keinen Strom. Das ist ein Vorteil bei Antennen-, Radar- oder elektrisch sensiblen Bauteilen und vermeidet Kontaktkorrosion an angrenzenden Metallteilen.
Vorteile
- Deutlich höhere Festigkeit und etwas höhere Steifigkeit als E-Glas bei nahezu gleicher Dichte
- Klar günstiger als Carbon, daher gutes Preis-Leistungs-Verhältnis im Mittelfeld
- Zäher und schlagfester als Carbon, bricht weniger spröde
- Elektrisch isolierend (kein Risiko von Kontaktkorrosion oder Störung von Funk/Radar)
- Verarbeitung identisch zu E-Glas, kein Umlernen nötig
Grenzen
- Mehrfach teurer als Standard-E-Glas; lohnt nur dort, wo die Mehrleistung wirklich gebraucht wird
- Steifigkeit bleibt weit unter Carbon (E-Modul ca. 86–90 gegen rund 230 GPa und mehr bei Carbon) – für maximale Steifigkeit ungeeignet
- Begrenzte Verfügbarkeit und kleinere Auswahl an Geweben/Gelegen gegenüber E-Glas; oft längere Lieferzeiten
- Wie alle Glasfasern abrasiv (verschleißt Werkzeuge und Pumpen); im Verbund wird die Temperaturgrenze letztlich durch das Harz bestimmt, nicht durch die Faser
Verarbeitung & Praxis
- Wird wie E-Glas verarbeitet: Handlaminat, Infusion (Vakuuminjektion), Prepreg oder Nasspressen sind alle möglich; keine Spezialausrüstung nötig.
- Schlichte (Haftvermittler-Beschichtung der Faser) beachten: Es gibt Typen für Epoxid und für Polyester/Vinylester. Immer die zum Harz passende Schlichte wählen, sonst leidet die Faser-Matrix-Haftung.
- Lieferformen sind Gewebe, unidirektionale und multiaxiale Gelege sowie Roving. Für maximale Festigkeit in Lastrichtung sind UD-Gelege erste Wahl.
- Hochfestglas spielt seine Vorteile vor allem in der Verstärkungslage aus: oft als gezielte Verstärkung in E-Glas- oder Mischlaminaten, nicht zwingend im ganzen Bauteil.
- Sauber entlüften und tränken: Wie bei jedem Glaslaminat sind eingeschlossene Luftblasen und schlecht benetzte Bereiche Schwachstellen, die die hohe Faserfestigkeit zunichtemachen.
- Schneiden und Schleifen erzeugt feinen Glasstaub: Absaugung, Schutzbrille und FFP2/FFP3-Maske tragen; der Staub ist mechanisch reizend für Haut, Augen und Atemwege.
Typische Einsatzgebiete
- Hochbelastete oder schlaggefährdete Bauteile in Luftfahrt und Motorsport
- Wehrtechnik und ballistischer Schutz (Helme, Panzerungen)
- Druckbehälter, Tanks und rotierende Teile mit hoher Zugbelastung
- Hochwertiger Sport- und Freizeitsektor (Bogen, Skier, Stangen)
- Im Formenbau: gezielte Verstärkungen an stark beanspruchten Werkzeug- und Funktionsbereichen, wo E-Glas zu schwach und Carbon zu teuer ist
- Anwendungen mit elektrischer Isolation (Antennenabdeckungen, Radome)