Glas und Praxis

Glas und Praxis

Kompetentes Bauen und Konstruieren mit Glas

Inhaltsverzeichnis I 1

4. Auflage

Herausgeber: Glas Trösch Holding AG, Beratung, Bützberg © Copyright 2012 by Glas Trösch AG, Bützberg Grafische Bearbeitung: TEAM ABSATZFÖRDERUNG GmbH, DE-Filderstadt Druck: Merkur Druck AG, Langenthal ISBN 978-3-033-03575-0

Rechtliche Ansprüche können aus dem Inhalt dieses Buches nicht abgeleitet werden. Stand: 08.2012

Vorwort

Dieses Buch beschreibt die Werte und Eigenschaften unserer Produkte und enthält Empfehlungen über deren richtige Anwendung. Es erläutert die Produktionsmethoden, zeigt physikalische Zusammenhänge und gibt Hinweise auf die Besonderheiten des Baustoffes Glas. Allen Planern, Verarbeitern und Bauherren soll damit ein zusammenhängendes Verständnis für Glas vermittelt werden.

Das Buch erscheint in vierter Auflage. Wie alle aktuellen Informationen und Datensammlungen ist „Glas und Praxis“ kein abschliessendes Werk. Forschung und Entwicklung gehen weiter.

Die Produkte unterliegen durch Innovation einer ständigen Verbesserung. Das Buch wird deshalb periodisch überarbeitet und neu aufgelegt.

Glas Trösch Holding AG, Beratung 4922 Bützberg

1.

1. Inhaltsverzeichnis

2. Das Unternehmen Glas Trösch

3. Der Baustoff Glas

4. Glaskennwerte und physikalische Grundbegriffe

5. Vorgespanntes Glas

6. Verbundsicherheitsglas

7. Gestalten mit Glas

8. Sonderfunktionen

9. Schutz und Sicherheit mit Glas

10. Schallschutz

11. Brandschutzglas

12. Glasbeschichtungen

13. Isolierverglasungen

14. Spezialanwendungen

15. Anwendungen: Konstruktiver Glasbau, Systeme

16. Anwendungen Interieur

17. Anwendungstechnik I (Planung & Montage)

18. Anwendungstechnik II (Abnahme & Unterhalt)

19. Weitere Anwendungshinweise

20. Sachwortverzeichnis

21. Produktverzeichnis

1. Inhaltsverzeichnis

3

2. Das Unternehmen Glas Trösch

12

3. Der Baustoff Glas

14

3.1. Geschichtliche Entwicklung 3.2. Herstellung von Floatglas

15 18 23 23 25 27 29 30 33 34 34 34 36 36 37 37 37 37 38 38 38 38 38 39 39 39 41 41 42 44 44 44 44 44 44 44 45 40

3.3. Physikalische und chemische Eigenschaften von Flachglas

3.3.1. Definition und Zusammensetzung 3.3.2. Mechanische Eigenschaften

3.3.3. Thermische Eigenschaften 3.3.4. Chemische Eigenschaften

3.3.5. Strahlungsphysikalische Eigenschaften

3.3.6. Weitere Eigenschaften

3.3.7. Zusammenfassung der wichtigsten technischen Kennwerte von Floatglas

3.4. Basisgläser

3.4.1. Floatglas 3.4.2. Fensterglas

3.4.3. Ornament- oder Gussglas

3.4.4. Drahtornament-, Drahtglas und poliertes Drahtglas

3.4.5. Borosilikatglas 3.4.6. Glaskeramik

3.4.7. Strahlenschutzglas 3.4.8. Kristallspiegelglas

3.4.9. Kristallglas

3.4.10. Kieselglas (Quarzglas)

3.4.11. Verfügbare Dicken verschiedener Gläser 3.5. Allgemeine Bemerkungen zum Bauen mit Glas

3.5.1. Sicherheitsgläser müssen geplant und vorgeschrieben werden

3.5.2. Auch die stärksten Gläser können brechen

3.5.3. Gläser sollten mit vernünftigem Aufwand ersetzt werden können

4. Glaskennwerte und physikalische Grundbegriffe

4.1. Glas und Sonnenstrahlung

4.2. Der Treibhauseffekt

4.3. Strahlungsphysikalische Wirkungsweise

4.4. Glaskennwerte

4.4.1. Lichttransmission/Lichttransmissionsgrad (LT) 4.4.2. Lichtabsorption/Lichtabsorptionsgrad (LA) 4.4.3. Lichtreflexion/Lichtreflexionsgrad (LR)

4.4.4. Strahlungstransmission/Strahlungstransmissionsgrad (ST) 4.4.5. Strahlungsabsorption/Strahlungsabsorptionsgrad (SA) 4.4.6. Strahlungsreflexion/Strahlungsreflexionsgrad (SR) 4.4.7. Gesamtenergiedurchlass/Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert)

4 I Inhaltsverzeichnis

1.

4.4.8. Beschattungskoeffizient 4.4.9. Selektivitätskennzahl

45 46 46 46 46

4.4.10. Allgemeiner Farbwiedergabeindex (R a )

4.4.11. UV-Transmission

4.5. Der U-Wert

5. Vorgespanntes Glas

48

5.1. Einscheibensicherheitsglas SWISSDUREX ESG 5.2. ESG mit Heat-Soak-Test SWISSDUREX ESG-H 5.3. Teilvorgespanntes Glas SWISSDUREX TVG

49 52 53 56 57 58 59 59 59 60 61 62 65 69 70 71 72 73 74 74 75 75 76 77 78 79 80 81 82 64

5.4. Bedrucken und Beschichten mit Farbe – SWISSDUREX DECO 5.4.1. Siebdruck auf Glas SWISSDUREX DECO SC 5.4.2. Digitaldruck auf Glas SWISSDUREX DECO PRINT 5.4.3. Druck auf Glas im Walzverfahren SWISSDUREX DECO RC

5.4.4. Spritzen von Glas SWISSDUREX DECO BC 5.4.5. Lackieren von Glas SWISSDUREX DECO BRUSH

5.5. Alarmglas SWISSDUREX ALARM

5.6. Bearbeitung von thermisch vorgespannten Gläsern

5.7. Chemisch vorgespanntes Glas

6. Verbundsicherheitsglas

6.1. Verbundsicherheitsglas SWISSLAMEX VSG

6.2. Farbiges Verbundsicherheitsglas

6.2.1. SWISSSATIN

6.2.2. SWISSLAMEX COLORPRINT 6.2.3. SWISSLAMEX DESIGN

6.2.4. SWISSLAMEX DECO

6.2.5. SWISSLAMEX DECO BRUSH 6.2.6. SWISSLAMEX DECO PRINT

6.3. Verbundsicherheitsglas für Spezialanwendungen

6.3.1. SWISSLAMEX SCREEN 6.3.2. SWISSLAMEX TRANSOPAC

6.4. Verbundsicherheitsglas mit Inlayers

6.4.1. SWISSLAMEX COOLSHADE 6.4.2. SWISSLAMEX OUTVIEW

6.4.3. SWISSLAMEX STEEL

6.4.4. SWISSLAMEX WOOD und SWISSLAMEX STONE

6.4.5. SWISSLAMEX TISSUE

7. Gestalten mit Glas

84

7.1. Glaslösungen für individuelle Bedürfnisse

85 87 87

7.2. Basisgläser

7.2.1. Floatglas

Inhaltsverzeichnis I 5

7.2.2. Ornamentglas

88 88 89 89 90 90 91 91 91 91 92 93 97 97 98 99

7.3. Glaskante

7.4. Optische Eigenschaften

7.4.1. Licht streuen 7.4.2. Farbe erzeugen

7.4.3. Muster/Bild/Dekor erzeugen

7.4.4. Oberflächen strukturieren/mattieren

7.4.5. Lichtreflexion erzeugen 7.4.6. Lichtreflexion verhindern

7.5. Bearbeitungsprozesse zur Veränderung der optischen Eigenschaften

7.5.1. Beschichten und/oder Einfärben 7.5.2. Belegen der Glasoberflächen

7.5.3. Abtragen/Aufrauen der Glasoberflächen

7.5.4. Zusammenfügen, Einbauen von speziellen Schichten

7.6. Designgläser

7.6.1. Eigenschaften

7.7. Design Collection GRAPHIC und NATURE

103 104 105 105 106 107 108 109 111 112 116 117 117 118 120 121 123 125 127 110

7.8. Collection BASIC

7.9. Trendfarben

7.10. Glas im Garten – SWISSGARDEN

7.10.1. Sicht-, Wind- und Schallschutz im Garten

7.10.2. Draussen vor Regen, Hagel und Schnee geschützt – mit SWISSROOF 7.10.3. Sicherheit bei jedem Schritt und Tritt – mit SWISSSTEP 7.10.4. Geländer und Brüstungen aus Glas – mit SWISSRAILING

8. Sonderfunktionen

8.1. EUROGLAS PV Solargläser für Photovoltaik

8.2. SWISSFORM Bogenglas

8.2.1. Gebogenes Einfachglas SWISSFORM

8.2.2. Gebogenes Einscheibensicherheitsglas SWISSDUREX FORM 8.2.3. Gebogenes Verbundsicherheitsglas SWISSLAMEX FORM

8.2.4. Gebogenes Isolierglas SILVERSTAR FORM

8.3. Alarmgesicherte Isolierverglasungen 8.4. Aquarien und Poolverglasungen

8.5. Veränderbares Glas SWISSLAMEX TRANSOPAC

8.6. Strahlenschutzgläser

8.7. Verglasungen für den Fahrzeug- und Flugzeugbau

9. Schutz und Sicherheit mit Glas

128

9.1. Passive und aktive Sicherheit

129 131 132 132 133

9.2. Gläser mit Sicherheitseigenschaften 9.3. Passive Sicherheit in der Praxis

9.3.1. Brüstungsverglasungen

9.3.2. Schräg-, Dach- und Überkopfverglasungen

6 I Inhaltsverzeichnis

9.3.3. Glasböden

135 136 136 138 140 140 141 141 142 146 147 147 148 148 148 149 150 150 153 154 154 156 157 157 158 158 158 159 159 162 167 168 168 171 174 175 176 177 180 181 144 166

9.3.4. Verglasungen in Sportstätten

9.3.5. Konstruktiver Glasbau

9.3.6. Passive Sicherheit – Anwendungsempfehlungen

9.4. Aktive Sicherheit in der Praxis

9.4.1. Durchwurf- und durchbruchhemmende Verglasungen

9.4.2. Alarmgläser SWISSALARM

9.4.3. Durchschusshemmende Verglasungen

9.5. Sicherheitseigenschaften von Gläsern

10. Schallschutz

10.1. Lärmquellen und Wahrnehmung 10.2. Messkurven und ihre Bedeutung

10.2.1. Prüfverfahren

10.2.2. Schalldämmkurve und bewertetes Schalldämmmass

10.2.3. Spektrum-Anpassungswerte C und C tr

10.3. Geltende Normen und Verordnungen

10.3.1. Die Lärmschutzverordnung des Bundes

10.3.2. Die SIA-Norm 181

10.4. Definitionen – Begriffsbestimmungen zum Schallschutz 10.5. Funktion und Aufbau von Schalldämm-Isoliergläsern

10.6. Merkmale von Schalldämm-Isoliergläsern

10.6.1. Verbundsicherheitsglas mit Schalldämmfolie (VSG P)

10.7. Zusammenhänge Isolierglas – Fenster – Fassade 10.8. Schallschutz kombiniert mit anderen Funktionen

10.8.1. Schallschutz und Wärmedämmung 10.8.2. Schallschutz und Sicherheit 10.8.3. Schallschutz und Sonnenschutz 10.8.4. Schallschutz und Sprossen

10.9. Übersicht Schalldämmgläser

10.9.1. Schalldämmung Floatgläser 10.9.2. Schalldämmung Sicherheitsgläser

11. Brandschutzglas

11.1. Brandschutzvorschriften in der Schweiz

11.1.1. Klassifizierung von Bauteilen nach VKF 11.1.2. Klassifizierung von Bauteilen nach SN EN 13501 11.1.3. Brandschutzanwendung und Prüfnachweis

11.2. Akkreditierte Prüfstelle von Glas Trösch

11.3. FIRESWISS Brandschutzgläser

11.3.1. Brandschutzglas FIRESWISS – Klassifizierung E 11.3.2. Brandschutzglas FIRESWISS FOAM – Klassifizierung EI 11.3.3. Brandschutzglas FIRESWISS COOL – Klassifizierung EW

11.3.4. Multifunktionale Brandschutzgläser

Inhaltsverzeichnis I 7

12. Glasbeschichtungen

184

12.1. SILVERSTAR Glasbeschichtungen

185 190 191 192 193 195 195 196 197 197 198 200 201 205 205 207 210 211 213 213 215 215 218 219 222 223 224 226 228 229 230 231 232 232 235 236 236 238 239 241 241 204

12.2. SILVERSTAR Wärmedämmschichten

12.3. SILVERSTAR Sonnenschutzschichten 12.4. SILVERSTAR COMBI Beschichtungen 12.5. LUXAR Entspiegeltes Glas (HY-TECH-GLASS)

12.5.1. LUXAR Entspiegeltes Glas als Einfachverglasung 12.5.2. LUXAR Entspiegeltes Glas als Isolierglas

12.5.3. Entspiegeltes Glas LUXAR CLASSIC

12.6. Spezielle Beschichtungen

12.6.1. Wärmedämm-Isolierglas mit Beschichtung SILVESTAR FREE VISION T

12.6.2. Beschichtung SILVERSTAR SUNSTOP Night Vision

12.6.3. Verspiegeltes Glas – Spionspiegel 12.6.4. Verspiegeltes Glas – Teilerspiegel

13. Isolierverglasungen

13.1. Grundlagen, Energiegewinn, Wohnkomfort

13.1.1. Isolierglas

13.1.2. Energiegewinn und Behaglichkeit 13.1.3. Energieeinsparung beim Isolierglas

13.2. Isolierglas Randverbundsystem

13.2.1. ACS Randverbund 13.2.2. ACSplus Randverbund 13.2.3. Was ist eine Wärmebrücke?

13.2.4. Linearer Wärmedurchgangskoeffizient

13.3. Wärmedämmung

13.3.1. Der U-Wert nach SN EN 674/673

13.3.2. Emissivität (Low-E) 13.3.3. Der U-Wert des Fensters

13.3.4. SILVERSTAR Wärmedämm-Isolierglas 13.3.5. Isolierglas SILVERSTAR E-Linie 13.3.6. Isolierglas SILVERSTAR ZERO E 13.4.1. Funktion von Sonnenschutz-Isoliergläsern 13.4.2. Technologie Sonnenschutz-Isoliergläser 13.4.3. Der Einfluss der Schichtposition 13.4.4. SILVERSTAR Sonnenschutz-Isolierglas 13.4.5. COMBI Beschichtung SILVERSTAR SELEKT

13.4. Sonnenschutz

13.4.6. COMBI Beschichtung SILVERSTAR SUPERSELEKT 60/27 T 13.4.7. COMBI Beschichtung SILVERSTAR COMBI 13.4.8. Sonnenschutz-Isolierglas SILVERSTAR SUNSTOP 13.4.9. Kombinationsmöglichkeiten von Sonnenschutz-Isoliergläsern

13.5. Isolierglas für Dachverglasungen

13.5.1. Definition/Neigungswinkel

8 I Inhaltsverzeichnis

13.5.2. Planungshinweise

242 247 248 248 250 250 250 252 253 253 254 254 255 259 266 269 271 272 273 273 276 278 280 283 286 287 288 289 290 292 293 294 295 296 297 297 298 299 258 274

13.5.3. U-Werte geneigter Isolierverglasungen

13.6. Isolierglas Sonderausführungen

13.6.1. Isolierglas mit Sprossen

13.6.2. Isolierglas Sonderkombinationen mit Ornamentglas 13.7. Isoliergläser für Fassaden ohne äussere Abdeckprofile 13.7.1. Isoliergläser für den Einsatz ohne Abdeckprofile

13.7.2. Isoliergläser mit Einschubprofil

13.8. Fenster- und Fassadensysteme

13.8.1. Fenstersysteme 13.8.2. Fassadensysteme

13.8.2.1. Pfosten-Riegelkonstruktion

13.9. Isoliergläser für geklebte Fenstersysteme

14. Spezialanwendungen

14.1. Beschattung im Isolierglas SILVERSTAR ROLL 14.2. Mobilfunk-Strahlenschutz SILVERSTAR BIOELECTRIC 14.3. Bleiverglasungen im Isolierglas SILVERSTAR DOM

14.4. Schutz für die gefiederten Freunde

14.4.1. SILVERSTAR BIRDprotect OFFICE 14.4.2. SILVERSTAR BIRDprotect HOME 14.4.3. SILVERSTAR BIRDprotect STREET

15. Anwendungen: Konstruktiver Glasbau, Systeme

15.1. Punkthaltesystem SWISSPOINT

15.2. Rahmenlose Fassadenkonstruktionen SWISSWALL

15.3. Geklebte Glasfassaden SWISS SG 15.4. Fassadenverkleidung SWISSPANEL 15.5. Schuppenfassade SWISSSTULP

15.6. Composite Glazing

15.7. Glasvordachsystem SWISSROOF

15.8. Treppen und Böden aus Glas SWISSSTEP

15.8.1. Glaselement „Integral“ 15.8.2. Aluminium-Adapter

15.8.3. Antigliss

15.9. Geländer und Brüstungen aus Glas SWISSRAILING

15.9.1. SWISSRAILING FLAT 15.9.2. SWISSRAILING CLASSIC 15.9.3. SWISSRAILING SLIM 15.9.4. SWISSRAILING POINT 15.9.5. SWISSRAILING CLIP 15.9.6. Individuelle Systemlösungen

Inhaltsverzeichnis I 9

16. Anwendungen Interieur

304

16.1. SWISSDOOR Türsysteme aus Glas

305 306 306 307 307 308 309 310 312 312 313 313 314 315 315 315 317 317 317 318 319 319 320 321 324 327 327 327 332 333 333 337 338 338 339 339 341 342 342 345 316

16.1.1. SWISSDOOR PREMIUM 16.1.2. SWISSDOOR BASIC

16.2. SWISSDIVIDE Raumtrennsysteme

16.2.1. Raumtrennsystem SWISSDIVIDE ONE 16.2.2. Raumtrennsystem SWISSDIVIDE TWO 16.2.3. Raumtrennsystem SWISSDIVIDE TWOplus

16.3. SWISSDOUCHE Glasduschen

16.4. SWISSCULINARIA Glas in der Küche

16.4.1. SWISSCULINARIA Küchenrückwände 16.4.2. SWISSCULINARIA Abdeckungen 16.4.3. SWISSCULINARIA Küchenfronten

16.5. glaströschdesign Möbelkollektionen

16.6. Trend- und Designgläser

16.6.1. Trendfarben

16.6.2. Designglas Kollektionen

17. Anwendungstechnik I (Planung & Montage)

17.1. Verglasungsrichtlinien

17.1.1. Einleitung

17.1.2. Grundsätzliche Forderungen

17.1.3. Transport

17.1.4. Lagerung und Handhabung

17.1.5. Einbau

17.1.6. Glasfalz/Bemessung 17.1.7. Verglasungssysteme

17.1.8. Verklotzung

17.1.9. Mechanische Beanspruchung; Durchbiegebeschränkung

17.2. Spezielle Anwendungen

17.2.1. Spezielle Anwendungsbereiche für Isolierglas 17.2.2. Besonderheiten bei Einbau und Umgang mit Isolierglas

17.3. Beschläge, Verklebungen, Montage, Fugen

17.3.1. Verklebungen

17.3.2. Montage

17.4. Normen, technische Regelwerke

17.4.1. Internationale Normen ISO

17.4.2. Europäische Normen

17.4.3. Schweizerische/Europäische Normen (SN EN)

17.4.4. Schweizer Normen 17.4.5. CE-Kennzeichnung

17.4.6. Dokumentationen, technische Regelwerke

17.5. Toleranzen

10 I Inhaltsverzeichnis

18. Anwendungstechnik II (Abnahme & Unterhalt)

346

18.1. Optische Phänomene

347 347 347 347 348 348 349 349 350 350 350 350 353 354 355 358 359 359 360 361 362 362 363 365 366 367 367 368 369 358

18.1.1. Eigenfarbe

18.1.2. Farbunterschiede bei Beschichtungen

18.1.3. Sichtbarer Bereich des Isolierglas-Randverbundes

18.1.4. Isolierglas mit innenliegenden Sprossen

18.1.5. Interferenzerscheinungen (Brewstersche Ringe, Newtonsche Ringe)

18.1.6. Isolierglaseffekt (Doppelscheibeneffekt)

18.1.7. Anisotropien (Irisation)

18.2. Kondensatbildung

18.2.1. Kondensation auf Scheiben-Aussenflächen (Tauwasserbildung)

18.2.2. Kondensat raumseitig 18.2.3. Taupunktbestimmung

18.2.4. Benetzbarkeit von Glasoberflächen

18.3. Glasreinigung

18.4. Beurteilung von Glasbrüchen

18.4.1. Glasbrüche durch direkten Schlag, Stoss, Wurf oder Schuss 355 18.4.2. Glasbrüche durch Biegebeanspruchung, Druck, Sog, Verspannung und Belastung 355 18.4.3. Glasbrüche durch lokale Erwärmung oder Schlagschattenbildung 356

19. Weitere Anwendungshinweise

19.1. Glasbruch

19.2. Glasbruch durch Thermoschock

19.3. Spontanbruch bei ESG

19.4. Kratzer und Glasbruch bei Isoliergläsern 19.5. Glasbruch bei Schiebetüren und -fenstern 19.6. Störende Spiegelungen verhindern 19.7. Milchige Beläge bei Isoliergläsern

19.8. Schimmel auf Dichtstoffen

19.9. Ätzungen auf Glas für rutschfeste Oberflächen und Treppentritte

19.10. Spionspiegel

19.11. Randzone bei VSG 19.12. UV-Schutz mit VSG

19.13. Pflanzenwachstum hinter Wärmedämmverglasungen

19.14. Beurteilung sichtbehindernder Fassaden (SECO, Arbeitsbedingungen)

20. Sachwortverzeichnis

370

21. Produktverzeichnis

378

Inhaltsverzeichnis I 11

12 I Das Unternehmen Glas Trösch

2. Das Unternehmen Glas Trösch

2.

Qualität seit vier Generationen

Unternehmergeist, Qualitätsdenken und Risikobereitschaft: Diese Pfeiler stehen für das solide Fundament, auf dem das Familienunternehmen Glas Trösch steht und kontinuierlich weiter auf- gebaut wird. Den Grundstein dazu legte Johann Friedrich Trösch (1874–1954) im Jahre 1905. Die 2. Generation mit Rudolf Friedrich Trösch (1907–1992) erweiterte das Produktionsprogramm mit den ersten Spiegeln, Glasschiebetüren und Tablaren. Mit der 3. Generation unter den Gebrüdern Heinz und Erwin Trösch (1954–2001) entwickelte sich Glas Trösch zu einem führenden Familien- unternehmen in Europa und einem bedeutenden Arbeitgeber im Oberaargau. Isolierglas ist eine wichtige Neuentwicklung dieser Zeit. Es werden weitere Produktionsstätten in der Schweiz und in Deutschland in Betrieb genommen. Die 4. Generation unter dem heutigen CEO und Verwaltungsratspräsidenten Erich Trösch baut eigene Floatwerke und gewährleistet damit die konzernunabhängige Eigenversorgung mit Float- glas. Bis heute liegt der Fokus auf erstklassiger Qualität und permanenter Kundenorientierung. Damit will Glas Trösch als führendes Familienunternehmen in Europa für die Herstellung und Verarbeitung von Flachglas wahrgenommen werden. Zufriedene Kunden, engagierte Mitarbeitende, fortlaufende Innovation, kontinuierliches Wachs- tum und umweltbewusste Produktion sind die wichtigen Träger der bewährten Firmenphilosophie – seit vier Generationen. Die Glas Trösch Gruppe beschäftigt heute über 4800 Mitarbeiter in über 60 Betrieben in der Schweiz und Europa. Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich in Bützberg, Schweiz. Glas Trösch ist in drei Tätigkeitsfeldern aktiv. Der Unternehmensbereich EXTERIEUR umfasst das Angebot Fenster-, Fassaden- und Dachverglasungen, Sicherheits- sowie Brandschutzglas und HY-TECH-GLASS. Der Bereich INTERIEUR bietet Glaslösungen für zu Hause, Büro, öffentlichen Raum und Gastronomie. Das Sortiment im Tätigkeitsfeld AUTOMOTIVE schliesslich umfasst unter anderem Auto-, Eisenbahn-, Bus-, LKW- und Flugzeugverglasungen.

In der Schweiz sind mehr als 20 Unternehmen unter dem Dach von Glas Trösch vereint, um Glas- produkte und Lösungen in höchster Qualität zu fertigen.

Das Unternehmen Glas Trösch I 13

Fabrikationsgebäude SWISSLAMEX, Bützberg/Fotograf: Hans Ege

14 I Der Baustoff Glas

3. Der Baustoff Glas

3.1. Geschichtliche Entwicklung

3.

Glas gilt als einer der ältesten von Menschen künstlich hergestellten Werkstoffe. Das Rätsel um den Ursprung der Glasherstellung ist jedoch bis heute ungelöst. Die ältesten Glasfunde, als Glasuren von Keramiken, sollen bis auf das 7. Jahrtausend v. Chr. zurückgehen. Ab der Zeit um 3500 v. Chr. kann von einer eigentlichen Glasproduktion gesprochen werden in Form von Glas- perlen, später auch Ringen und kleinen Figuren, die in Gussformen hergestellt wurden. Um 1500 v. Chr. wurde die Sandkerntechnik entwickelt. Dabei wurde ein an einer Stange befestigter kera- mischer Kern als Negativform in die Schmelzmasse getaucht und um die eigene Achse gedreht bis die zähflüssige Glasmasse daran haften blieb. Die Masse wurde dann auf einer Platte ge- rollt bis die gewünschte Form erreicht war. Danach wurde das Werkstück abgekühlt, der Hilfs-

kern entfernt und die rohen Glaskörper durch Polieren und Schleifen veredelt. Auf diese Weise entstanden, zu dieser Zeit immer noch undurchsichtige jedoch farbige, kleine Vasen, Trinkgefässe und Schalen, wobei die Farben durch Beigabe von Kupfer- und Kobaltverbin- dungen in die Schmelzmasse erreicht wurden. Um 1000 v. Chr. war die Glasmacherkunst im Niltal von Alexandria bis Luxor, zwischen Euph- rat und Tigris, im Irak, in Syrien, auf Zypern und Rhodos verbreitet und es entstand in der Folge eine Art vorgeschichtliche Glasindustrie. Bild: Lotuskelch mit Namen Thutmosis’ III. Ältestes sicher zu datierendes Glasgefäss. Neues Reich, 18. Dynastie, um 1450 v. Chr. Staatliches Museum Ägyptischer Kunst, München

Lotuskelch Thutmosis‘ III/Foto: Marianne Franke

Glasmacherpfeife Mit der Erfindung der Glasmacherpfeife durch syrische Handwerker um 200 v. Chr. wurde die Glasherstellung auf eine neue Stufe gehoben. Das einfache Instrument, ein etwa 100 – 150 cm langes Eisenrohr, ermöglichte die Herstellung von dünnwandigen durchsichtigen Hohlgefässen in grosser Vielfalt. Der Glasbläser nimmt einen Posten flüssiges Glas aus der Schmelze auf und bläst diesen zu einer Kugel. Durch die Weiterentwicklung zum Zylinderstreckverfahren konnten bereits im 1. Jahrhundert n. Chr. flache Glastafeln bis zu einer Grösse von ca. 90 x 200 cm her- gestellt werden. Die Glasmacherpfeife wird auch heute noch, trotz immenser technischer Fort- schritte, für die Herstellung von Spezialgläsern, zum Beispiel Echtantikglas, praktisch in unver- änderter Form verwendet.

Der Baustoff Glas I 15

Verbreitung im römischen Reich Mit der Besetzung Syriens durch die Römer (64 v. Chr.) gelangte die Kunst des Glasmachens in de- ren Hände und mit der Verbreitung im ganzen Römischen Reich entwickelte sich eine erste Blüte- zeit der Glaskultur mit der Gründung von Glashütten in Italien. Bereits kurz nach Christi Geburt wurden in Rom die ersten Fensterscheiben in Bürgerhäusern eingebaut und etwa 50 Jahre später entstanden die ersten Römischen Glashütten nördlich der Alpen in Köln und Trier.

Mit der Glasmacherpfeife wird ein Posten zähflüssiges Glas entnommen

Kathedrale St. Vitus in Prag, Tschechien

Um 540 n. Chr. wurde mit der Hagia Sophia in Konstantinopel ein erstes grosses Werk der Sak- ralbaukunst mit Glasfenstern versehen. In der Gotik (ca. 1150 – 1500) genoss Glas in der sakralen Architektur unvorstellbare Wertschätzung, die sogar diejenige von Gold überstieg. In der Kathed- rale von Chartres (Bauzeit 1194 – 1260) wurden 5000 m 2 farbige Glasfenster eingesetzt. Venezianische Glasmacherkunst Vom 9. bis zum 13. Jahrhundert wurde Glas vor allem in Klosterhütten hergestellt. Danach löste sich die Glasherstellung von den Klöstern, es entstanden erste Waldglashütten nördlich der Al- pen, die zuerst nomadisierend ihren Standort (nach dem Vorhandensein von Holz) wechselten und ab dem 18. Jahrhundert sesshaft wurden. Die Glaserzeugnisse aus diesen Hütten galten wegen des stark eisenoxidhaltigen Sandes und der damit verbundenen Grünfärbung nicht als Spitzen- qualität. Beispiele in der Schweiz für solche Waldglashütten sind die „Verrerie près de Roche“ (1776) und die „Glasi Hergiswil“. Absolute Spitzenqualität in Sachen Glaserzeugnissen kam vom 15. bis 17. Jahrhundert aus Venedig. Der Erfolg des venezianischen Glases beruhte auf seiner ausser- gewöhnlichen Reinheit und Farblosigkeit. Den venezianischen Glasmachern, die seit 1280 in einer Glasmacherinnung organisiert waren, gelang die Entdeckung eines Entfärbungsmittels aus der Asche einer Strandpflanze. Mit der Androhung von martialischen Strafen konnten sie dieses und andere Geheimnisse der hohen Kunst des Glasmachens über eine lange Zeit unter Ihresgleichen halten und kamen damit nicht nur zu Ruhm sondern auch zu ansehnlichem Vermögen.

16 I Der Baustoff Glas

Erstes Gussglasverfahren 1599 wurde in Leiden/Holland das erste verglaste Gewächshaus erstellt. Zunehmend wurde nun Glas nicht nur in Kirchen und Klöstern verwendet, sondern auch für Stadthäuser, Palais und Schlösser und damit steigerte sich die Nachfrage. Der immer grösser werdende Bedarf und die Monopolstellung Venedigs trieb die Glashütten an, nach neuen Produktionsverfahren zu suchen. Um 1688 wurde in Frankreich das Gussglasverfahren entwickelt. Die zähflüssige Glasmasse wur- de auf eine glatte vorgewärmte Kupferplatte ausgegossen und mit einer wassergekühlten Me- tallwalze zu einer Tafel ausgewalzt. Das neue Verfahren war wesentlich produktiver als bisherige und erzeugte deutlich ebenere Tafeln, die anschliessend geschliffen und poliert wurden. Die so genannten „grandes glaces“ massen 120 x 200 cm, waren von hoher Qualität und in verschiedenen Dicken erhältlich. Gewächshäuser in England Am Anfang des 19. Jahrhunderts entstand, insbesondere in England, ein neuer Bautyp, das so ge- nannte „Gewächshaus“, auch als Orangerie oder Palmenhaus bekannt. Die Gebäudehülle bestand lediglich aus Eisen und Glas, wobei das Glas zum ersten Mal statische Funktionen als Ausstei- fungselement übernahm. Einen Höhepunkt erlebte diese Glasarchitektur mit dem Bau des „Kris- tallpalastes“ für die erste Weltausstellung 1851 in London. Der von Joseph Paxton konzipierte Gebäudekomplex mit auch für heutige Massstäbe riesigen Abmessungen (Länge 600 m, Breite 133 m, Höhe 36 m) bestand aus einer Eisenkonstruktion, ausgefacht mit 300000 einzelnen Glas- scheiben. Die klaren reduzierten Eisenkonstruktionen und der offene Raum wurden Grundlage für die moderne Glasarchitektur.

Kristallpalast, London

Im 19. Jahrhundert wurden auf allen Gebieten der Glasherstellung Fortschritte erzielt. So wurde zum Beispiel das Guss- und Walzverfahren kontinuierlich weiterentwickelt zu immer grösseren Scheibenabmessungen (1958 waren Abmessungen von 2,50 x 20 m möglich). Weiter wurde das Zylinderglasblasen unter Einsatz von Pressluft verbessert. Glaszylindergrössen von 12 m Höhe und 80 cm Durchmesser wurden möglich und damit theoretische Scheibengrössen von ca. 2,50 x 11,50 m. Guss- und Rohglas wird im Prinzip noch heute im Walzverfahren hergestellt.

Der Baustoff Glas I 17

Vom Ziehglas zum Floatglas Nach 1900 gelang es dem Belgier Emile Fourcault ein Verfahren zur Herstellung von Glas zu entwickeln, bei dem das Glas direkt aus der Glasschmelze gezogen wird. Das Ziehglasverfahren wurde 1902 patentiert, aber erst gut zehn Jahre später konnte es industriell verwendet werden. Damit konnten blanke Glasscheiben hergestellt werden, die klar durchsichtig sind, ohne dass sie geschliffen und poliert werden müssen. Neben dem von Fourcault, war ein weiteres Verfah- ren, das vom Amerikaner Irving Colburn entwickelte Libbey-Owens-Verfahren von Bedeutung, bei dem das Glas nicht senkrecht in die Höhe, wie bei Fourcault, sondern über eine Biegewalze in die Waagerechte umgelenkt wurde. Ab 1928 produzierte die Pittsburgh Plate Glass Company nach einem Verfahren, das Vorteile der beiden vorgenannten vereinte, dies bedeutete insbesondere eine weitere Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit. Der entscheidende Schritt zur wirtschaftlichen Herstellung von qualitativ hochwertigen Glasta- feln mit absolut planparallelen Oberflächen gelang 1959 dem Engländer Alastair Pilkington mit der Entwicklung des Floatglasverfahrens. Floatglas ist die heute ammeisten verwendete Glasart. Floatglas wird in einem langen, stetigen Fluss hergestellt, dabei entsteht ein unendliches, nie abreissendes Glasband, das je nach Glasdicke und Kapazität der Anlage täglich bis 30 Kilometer wächst. Nur höchste Präzision über die ganze Produktionsstrecke von mehreren hundert Metern kann die hohe Qualität von EUROFLOAT Gläsern garantieren. 1995 hat Glas Trösch die erste Floatanlage in Burnhaupt im benachbarten Elsass in Betrieb ge- nommen. In der Zwischenzeit sind weitere Anlagen in Deutschland in Haldensleben und Oster- weddingen sowie im polnischen Ujazd dazugekommen. Alle Werke haben zusammen eine Tages- kapazität von ca. 3000 Tonnen Floatglas, das zu beschichtetem Glas, Isolierglas, Sicherheitsglas und weiteren Produkten verarbeitet wird. Produktion, Weiterverarbeitung und Montage sind so- mit in einer Hand. 3.2. Herstellung von Floatglas

Floatglaswerk Osterweddingen, Deutschland

18 I Der Baustoff Glas

Der wichtigste Grundstoff zur Herstellung von Floatglas ist Quarzsand, ein Material, das in der Natur im Überfluss vorhanden ist und auch zukünftigen Generationen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen wird. Dazu braucht es Soda, Dolomit (Kalk) und weitere Rohstoffe in kleinerer Menge. Zur Verbesserung des Schmelzvorganges werden dem Gemisch ca. 20 % saubere Glas- scherben beigegeben. Diese Rohstoffe gelangen als Gemenge in den Schmelzofen und werden dort bei einer Temperatur von ca. 1550 °C geschmolzen. Das flüssige Glas wird dem Floatbad aus flüssigem Zinn zugeleitet. Auf dem geschmolzenen Zinn „floatet“ die Glasmasse in Form eines endlosen Bandes. Infolge der Oberflächenspannung des Glases und der planen Oberfläche des Zinnbades bildet sich ein planparalleles, verzerrungsfreies Glasband von hoher optischer Quali- tät. Im Kühltunnel und im anschliessenden offenen Rollengang wird das Glasband kontinuierlich von 600 auf 60 °C abgekühlt, mittels Laser auf Fehler kontrolliert und anschliessend zu Glastafeln von 6000 x 3210 mm zugeschnitten.

Schema Flaotglasprozess

1 Gemengeeinfüllung

2 Schmelzofen ca. 1550 °C

3 Floatbad

4 Kühlzone

5 Zuschnitt

1 Gemengeeinfüllung Das Gemenge wird vollautomatisch gewogen und eingefüllt. Dabei werden pro Tag je nach Wan- nengrösse bis zu 12000 t Grundstoffe eingefüllt.

Anlieferung des Sodas, Dolomits

Gemengehaus

Scherbenlos

Anlieferung des Sandes

Mischen

Wannenvorsilo

Dosieren

Verwiegen

Ofen

Der Baustoff Glas I 19

2 Schmelzen Schmelzen des Gemenges in der Wanne bei einer Temperatur von 1550 °C. Anschliessend folgt die Läuterungszone, die das Glas mit 1100 °C verlässt. In der Schmelzwanne befinden sich ständig bis zu 1900 t Glas.

Schmelzwanne/Floatglaswerk EUROGLAS, Hombourg, Frankreich

3 Floatbad Das flüssige Glas wird auf ein Bad mit flüssigem Zinn geleitet. Durch Anpassung der Unterfläche an die völlig ebene Oberfläche des Zinnbades und gleichzeitiges Heizen von oben (Feuerpolitur) ergibt sich planparalleles Glas entsprechend dem Spiegelglas. Mit so genannten Toprolls wird die Glasdicke eingestellt, wobei die Gleichgewichtsdicke (= Glasdicke, die sich einstellt ohne äusseren Eingriff) 6 mm beträgt. Für eine geringere Glasdicke muss die zähflüssige Glasmasse beschleu- nigt, für eine grössere verzögert werden.

20 I Der Baustoff Glas

4 Kühlzone Das Glasband gelangt nach dem Verlassen des Zinnbades in den mehr als 100 m langen Rollenkühl- ofen. Es wird von ca. 600 auf 60 °C abgekühlt. Die langsame und kontrollierte Kühlung sorgt für ein spannungsfreies Erstarren der Glasmasse. Dies ist wichtig für eine problemlose Weiterverarbeitung.

Rollenkühlofen

Glas 600 °C

Wärmeabgabe des Glases an die Strömungsluft

Kühlluft von oben und unten

Glasband ist erstmalig sichtbar

Warme Luft

Kalte Luft

580 °C

480 °C

370 °C

60 °C

Zuschnitt

5 Zuschnitt Der letzte Teil der Produktionslinie wird „kaltes Ende“ genannt. Er beinhaltet die Qualitätskontrol- le und den Zuschnitt. Durch Laserstrahlen wird das gesamte Glasband kontinuierlich auf kleinste Fehler überprüft. Stellen, die nicht den hohen Ansprüchen genügen, können so augenblicklich ausgesondert werden. Danach wird das Glas auf Standardmasse (6000 x 3210 mm) geschnitten und abgestapelt. Auf einer separaten Zuschnittlinie kann das Glas direkt nach Kundenmassen weiter konfektioniert werden. Nach etwa 400 m ist aus natürlichen Rohstoffen Floatglas entstan- den – bereit zur Auslieferung, fertig zur Weiterverarbeitung.

Zuschnitt

Bandkontrollkabine

Längsschnitt

Notschneidbrücke

Bortenbruch 1 und 2

Dicken-/ Spannungs- messung

Konturenkamera

Querschnitt

Blattbrecher 1

Brechwalze

Scherbenband Fehlererkennung Laser-Bortenschneider Blattbrecher 2

Blattbrecher 3

Abstapelbereich

Der Baustoff Glas I 21

Gläser mit einer Länge von 9 Metern In den Glas Trösch Werken kann auf Wunsch Floatglas bis zu einer Grösse 9000 x 3210 mm produziert und dieses auch in der vollen Grösse mit Wärmedämm-, Sonnenschutz- oder Kombi- beschichtungen versehen oder zu Einscheiben- sicherheitsglas, Verbundsicherheitsglas und Isolierglas weiterverarbeitet werden.

Zuschnitt Floatglas

Die wichtigsten Rohstoffe zur Floatglasproduktion

Rohstoff

Nach Gewichtsprozenten

Quarzsand

~ 60 % ~ 19 % ~ 15 %

Soda

Dolomit/Kalk

Weitere Rohstoffe

~ 6 %

Plus Zusatz von sauberen Glasscherben (Recycling)

~ 20 %

Floatglas wird weiterverarbeitet zu Isolierglas Verbundsicherheitsglas (VSG) Einscheibensicherheitsglas (ESG)

Wärmedämmglas Sonnenschutzglas Bedrucktem Glas Brandschutzglas Spiegeln Etc.

und dient als Basismaterial für Fassaden, Fenster, Schaufenster, Dächer Vitrinen und andere Glasmöbel Einrichtungen im Laden- und Innenausbau

22 I Der Baustoff Glas

Glaslager EUROGLAS, Hombourg, Frankreich

3.3. Physikalische und chemische Eigenschaften von Flachglas

3.3.1. Definition und Zusammensetzung Das Glas, das wir heute als Baumaterial verwenden, wird auf Grund seiner Zusammensetzung Kalk-Natron-Glas genannt. Bei der Herstellung werden die Rohstoffe erhitzt. Durch den nach- folgenden Kühlprozess haben die Ionen und Moleküle keine Möglichkeit, sich zu ordnen. Silizium und Sauerstoff können sich nicht zu Kristallen zusammenschliessen, der ungeordnete Molekül- zustand wird „eingefroren“. Glas besteht daher aus einem unregelmässig räumlich verketteten Netzwerk aus Silizium (Si) und Sauerstoff (O), in dessen Lücken Kationen eingelagert sind. Wird Glas auf 800 – 1000 °C erhitzt und diese Temperatur eine gewisse Zeit gehalten, beginnt eine so genannte Entglasung. Dabei entstehen Siliziumkristalle, die von der eigentlichen Glasmasse ab- gesondert werden. Dieser Vorgang führt zu milchig opakem Glas. Glas ist kein Festkörper im chemisch-physikalischen Sinne, eher eine erstarrte Flüssigkeit. Die Mo- leküle sind völlig ungeordnet und bilden kein Kristallgitter. Oft wird dieser Umstand als Grund für die Transparenz des Stoffes genannt. Daneben gibt es aber noch weitere Theorien. Eine führt zum Beispiel die Transparenz auf die Tatsache zurück, dass Siliziumoxid eine sehr stabile Verbindung ist, die keine freien Elektronen aufweist, die mit der Lichtstrahlung zusammenstossen können.

Na

Na

Na

Na

Na

Na

Na

Na

Vereinfachte schematische Darstellung der Strukturen von Floatglas (links) und kristallinem SiO 2

Der Baustoff Glas I 23

Da Glas aus verschiedenen Verbindungen be- steht, gibt es keine chemische Formel dafür. Glas hat keinen Schmelzpunkt, wie wir das von anderen Stoffen, etwa von Wasser kennen, das oberhalb von 0 °C flüssig ist und unterhalb von 0 °C zu Eis kristallisiert. Bei Erwärmung geht Glas kontinuierlich von einem festen in einen viskosen und später in einen flüssigen Zustand über. Der Temperaturbereich zwischen festem, sprödem und plastisch viskosem Zustand wird oft als Transformationsbereich bezeichnet. Die- ser liegt bei Floatglas zwischen 520 – 550 °C. Als grobe Vereinfachung kann daraus der Mit- telwert (also 535 °C) abgeleitet werden, der als Transformationspunkt oder Transformations- temperatur (T g ) bezeichnet wird.

Unterkühlte Schmelze

Schmelze

Volumen

Glas

Kristall

T g

T Schm

Temperatur

Schematische Darstellung der Eigenschaftsänderungen (fest/flüssig) bei kristallinen und glasigen Substanzen

Der Umstand, dass Glas zu Recht als eingefrorene Flüssigkeit bezeichnet wird, führt oft zur Mei- nung, Glas würde auch im erstarrten Zustand stetig, wenn auch nur sehr langsam fliessen. Eine senkrecht stehende Glasscheibe würde nach einem genügend grossen Zeitraum (nach Jahrzehn- ten oder Jahrhunderten) am unteren Ende messbar dicker werden. Dem ist aber nicht so. Es gilt heute als wissenschaftlich erwiesen, dass ein Glaskörper bei Gebrauchstemperaturen seine Form durch die eigene Schwergewichtsbelastung nicht verändert, es sei denn es handelt sich um eine Durchbiegung im statischen Sinn.

Im Vergleich zu vielen Kristallen, hat Glas eine amorphe Isotropie, d. h. die Eigenschaften sind unabhängig davon, in welcher Richtung sie gemessen werden.

Zuammensetzung von Kalk-Natron-Glas

Rohstoff

Chemische Formel

Anteil

)

69 % – 74 % 12 % – 16 % 5 % – 12 %

Siliziumdioxid Natriumoxid Calziumoxid Magnesiumoxid Aluminiumoxid

(SiO (Na

2

2 O/Soda)

(CaO) (MgO)

0 % – 6 % 0 % – 6 %

O

)

(Al

2

3

24 I Der Baustoff Glas

3.3.2. Mechanische Eigenschaften

Zug- und Druckfestigkeit Die silicatische Grundmasse verleiht dem Glas Härte und Festigkeit, aber auch die bekannte und unerwünschte Sprödigkeit. Eine Eigenschaft, der man in jedem Anwendungsfall die gebührende Beachtung schenken muss. Glas kennt, im Gegensatz etwa zu Metallen, keinen plastischen Be- reich, es ist elastisch bis zur Bruchgrenze. Der Bruch erfolgt daher plötzlich, ohne vorherige sichtbare Anzeichen. Die Druckfestigkeit von Glas ist sehr hoch, sie übertrifft diejenige von anderen Baumaterialen bei weitem, daher stellt sie bei der praktischen Anwendung von Glas am Bau kaum Probleme dar. Entscheidend ist die Zugfestigkeit, insbesondere die Biegezugfestigkeit. Es ist bekannt, dass Glasfasern eine sehr hohe Zugfestigkeit aufweisen. Es besteht jedoch ein grosser Unterschied zwischen der Tragfähigkeit einer Glasfaser und einer Glasscheibe. Die Tragfestigkeit der Glas- scheibe hängt praktisch nicht mehr vom Zusammenhalt in der chemischen Struktur ab, sondern von anderen Einflüssen. Glas ist in Wirklichkeit kein völlig kompakter Körper, sondern verfügt über zahlreiche Diskontinuitäten, als Oberflächenfehler in Form von Mikrorissen und Kerbstel- len. Letztendlich bestimmen diese die praktische Festigkeit. Bemerkenswert ist zudem, dass die Festigkeit mit der Belastungsdauer abnimmt, daher gelten in der Praxis oft unterschiedliche zu- lässige Spannungen, je nach Art der Belastungsdauer. Eine typische Kurzzeitbelastung ist z. B. Windlast, während Schneelasten längerfristig einwirken.

δ (P)

δ (P)

δ (P)

Bruch

Fliessen

Bruch

Spannung (Kraft)

Elastisch

Bruch

zul δ

Elastisch

zul δ

Holz

Glas

Stahl

Ε(Δl)

Ε(Δl)

Ε(Δl)

Elastischer Plastischer Bereich

Elast. Bereich

Elast. Plastischer Bereich

Weg-/Kraftdiagramm von Glas, Stahl und Holz im Vergleich

Theoretische und praktische Zugfestigkeit

Glasart

Zugfestigkeit

Theoretische Zugfestigkeit von Kieselglas (Bruch) 10000 – 30000 N/mm 2 Theoretische Zugfestigkeit von Kalk-Natron-Glas (Bruch) 6000 – 8000 N/mm 2 Praktische Zugfestigkeit von Kalk-Natron-Glas (Bruch) 30 – 80 N/mm 2

Der Baustoff Glas I 25

Vergleich der Festigkeiten verschiedener Werkstoffe (ca. Werte)

Werkstoff

Zulässige Biegespannung Druckfestigkeit

400 N/mm 2 400 N/mm 2 70 N/mm 2 180 N/mm 2 30 N/mm 2 25 N/mm 2

Floatglas/Spiegelglas

12 – 20 N/mm 2

Einscheibensicherheitsglas aus Floatglas 50 N/mm 2

Aluminium

70 N/mm 2 180 N/mm 2 50 N/mm 2 35 N/mm 2

Baustahl

Eiche Buche

Elastizitätsmodul

Werkstoff

Elastizität

Floatglas/Spiegelglas

70000 N/mm 2 70000 N/mm 2 70000 N/mm 2 210000 N/mm 2 12500 N/mm 2 11000 N/mm 2

Einscheibensicherheitsglas aus Floatglas

Aluminium

Baustahl

Eiche Buche

Anwendungsbezogene zulässige Spannungen Für verschiedene Glasarten zum Beispiel Geländer aus Glas sind anwendungsbezogene Spannungen zu- lässig: Aus Dokumentation „Sicherheit mit Glas“ vomSchweizerischen Institut für Glas amBau SIGAB.

Glasart

Anwendung

Zulässige Spannung

VSG aus 2 x Float VSG aus 2 x Float

4-seitig im Rahmen

22 N/mm 2 18 N/mm 2 15 N/mm 2 12 N/mm 2 30 N/mm 2 30 N/mm 2 50 N/mm 2 35 N/mm 2

Mit freier Kante

VSG Float/Ornamentglas VSG Float/Ornamentglas

4-seitig im Rahmen

Mit freier Kante

VSG aus 2 x TVG aus Floatglas VSG aus 2 x TVG aus Floatglas VSG aus 2 x ESG aus Floatglas VSG aus 2 x ESG aus Floatglas

4-seitig im Rahmen

Mit freier Kante

4-seitig im Rahmen

Mit freier Kante

26 I Der Baustoff Glas

Materialrohdichte

Werkstoff

Dichte

Kalk-Natron-Glas

2,5 g/cm 3 5,0 g/cm 3 2,6 g/cm 3 7,9 g/cm 3 2,0 g/cm 3 11,3 g/cm 3

Strahlenschutzglas RD 50

Aluminium

Stahl Beton

Blei

Merkgrösse für den Alltag: 1 m 2 Glas wiegt pro mm Dicke 2,5 kg. 1 m 2 Floatglas mit 6 mm Dicke wiegt 6 x 2,5 kg/m 2 = 15 kg/m 2 .

Oberflächenhärte Im Vergleich zu anderen Werkstoffen, etwa Holz, Metalle und Kunststoffe, besitzt Glas eine sehr harte Oberfläche.

Ritzhärte nach Mohs (HM)

Werkstoff

Ritzhärte

Apatit

5 HM

Kalk-Natron-Glas (Floatglas, Fensterglas, Ornamentglas)

5 – 6 HM

Feldspat

6 HM 7 HM

Quarz

Kratzer sind ab einer Tiefe von 100 nm (0,0001 mm) sichtbar, ab 2000 nm (0,002 mm) spürbar. Bei beschichteten Gläsern sind Kratzer bereits ab einer Tiefe von ca. 10 nm sichtbar!

3.3.3. Thermische Eigenschaften

Wärmeausdehnungskoeffizient Verglichen mit anderen Werkstoffen besitzt Glas eine geringe Wärmeausdehnung, die zudem von der Zusammensetzung abhängt. Glaskeramik z. B. weist praktisch keine Wärmeausdehnung auf, daher entfallen Spannungen, die sich aus unterschiedlich erwärmten Zonen ergeben können. (Siehe auch Temperaturwechselbeständigkeit) Der Ausdehnungskoeffizient von 9,0 x 10 -6 /K bedeutet, dass sich eine 1 Meter lange Floatglas- scheibe bei einer Erwärmung um 100 °K um 0,9 mm ausdehnt. Für Aluminium läge der analoge Wert bei 2,4 mm.

Der Baustoff Glas I 27

Wärmeausdehnungskoeffizient

Werkstoff

Wärmeausdehnung

9,0 x 10 -6 /K 3 – 4 x 10 -6 /K 0,5 x 10 -6 /K 0,0 x 10 -6 /K

Kalk-Natron-Glas (Floatglas, Fensterglas, Ornamentglas)

Borosilikatglas

Kieselglas

Glaskeramik Aluminium

24 x 10 -6 /K 12 x 10 -6 /K

Stahl Beton

10 – 12 x 10 -6 /K

Wärmeleitfähigkeit Im Vergleich zu Metallen, ist die Fähigkeit von Glas, Wärme zu leiten, zwar sehr gering, gegenüber gebräuchlichen Isolationsmaterialien jedoch hoch. Sie spielt aber in der praktischen Anwendung am Bau nur eine unbedeutende Rolle, da die ausserordentlich gute Wärmedämmung von Isolier- gläsern insbesondere auf der Wirkung von Wärmedämmbeschichtungen beruht.

Wärmeleitkoeffizient

Werkstoff

Wärmeleitkoeffizient

Kalk-Natron-Glas (Floatglas, Fensterglas, Ornamentglas)

1,0 W/mK

Aluminium

210,00 W/mK 75,00 W/mK

Stahl Beton

1,00 W/mK 0,14 W/mK 0,05 W/mK 0,04 W/mK

Holz (Fichte)

Kork

Polystyrol

28 I Der Baustoff Glas

Temperaturwechselbeständigkeit Unter Temperaturwechselbeständigkeit versteht man die Fähigkeit, einem schroffen Tempera- turwechsel zu widerstehen. Sie wird in Grad Kelvin angegeben und stellt ein Mass dar für die Wahrscheinlichkeit eines so genannten Thermoschocks, d. h. eines Bruches infolge thermischer Überbelastung. Je höher die Temperaturwechselbeständigkeit eines Glases ist, desto geringer ist die Gefahr für einen Thermoschock. Ein direkter Schluss aus der Temperaturwechselbeständig- keit auf maximal zulässige Oberflächentemperaturen auf einer Verglasung ist jedoch nicht mög- lich, da insbesondere die Temperaturverteilung massgebend ist.

Temperaturwechselbeständigkeit

Glasart

Temperaturwechsel- beständigkeit

Floatglas

40 °K 150 °K 260 °K

Einscheibensicherheitsglas (ESG)

Borosilikatglas Glaskeramik

> 300 °K

3.3.4. Chemische Eigenschaften Floatglas weist eine hohe Resistenz gegenüber fast allen Chemikalien auf. Eine Ausnahme bildet Flusssäure (HF), die zum Glasätzen verwendet wird. Auch gegen viele wässrige Lösungen ist Glas jedoch nicht absolut stabil. Sowohl saure als auch insbesondere basische Lösungen können die Oberfläche angreifen.

Einwirkung von Säure Es handelt sich um einen Ionenaustausch, bei dem z. B. Na + und Ca 2 + Ionen gegen H + Ionen ersetzt werden, ohne dass das SiO 2 -Netzwerk angegriffen wird. Daher hinterlässt dieser Pro- zess keine sichtbaren Spuren. Er wird sogar genutzt um Gläser zu veredeln, beim so ge- nannten chemischen Vorspannprozess. Einwirkung von Laugen Bei diesem Prozess reagiert die Lauge mit dem SiO 2 -Netzwerk. Es entstehen lösliche Kiesel- säuren, die Glasstruktur wird zerstört. Es blei- ben sichtbare Verätzungen zurück, etwa wenn Zementmilch auf eine Verglasung gelangt. Schon nach kurzer Standzeit wird die Ober- fläche angegriffen und es treten irreparable Schäden auf.

Na +

H + Cl -

Na + OH -

HSiO

-

3

Der Baustoff Glas I 29

Glaskorrosion im Grenzbereich von Wasser und Luft Gläser, die längere Zeit im Wasser stehen, können im Grenzbereich zwischen Wasser und Luft durch einen chemischen Prozess beschä- digt werden. Durch das Herauslösen von Nat- riumoxid (Na 2 O) kann in Verbindung mit Was- ser (H 2 O) Natronlauge (NaOH) entstehen. Bei einem Überangebot an Wasser (im Unterwas-

serbereich) wird diese Lauge sofort stark verdünnt und ist damit ungefährlich. Im Übergang zwi- schen Wasser und Luft, wo Wasser nur in geringer Menge vorhanden ist, kann sich Natronlauge in einer stärkeren Konzentration bilden und damit eine Oberflächenbeschädigung auslösen.

3.3.5. Strahlungsphysikalische Eigenschaften Eine hervorragende Eigenschaft von Glas ist seine Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung, insbe- sondere für Licht. Dieses Merkmal, verbunden mit seiner hohen Festigkeit seiner harten Ober- fläche und seiner ausserordentlich hohen Beständigkeit macht Glas zu einem einzigartigen prak- tisch nicht ersetzbaren Baustoff.

Spektrale Unterteilung der Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung

Wellenlängenbereich

Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung)

320 – 380 nm 380 – 780 nm 780 – 3000 nm

Lichtstrahlung

Infrarot-Strahlung (IV-Strahlung)

Spektrale Durchlässigkeit von Floatglas verschiedener Dicke

100

%

60

2 mm 4 mm 6 mm 10 mm

40

20

Durchlässigkeit

0

200

400

600 800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

nm

2800

Wellenlänge λ

30 I Der Baustoff Glas

Strahlungsphysikalische Daten EUROFLOAT

Nenndicke

Lichttrans- missionsgrad

Lichtreflexions- grad

g-Wert

U-Wert

3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm 15 mm 19 mm

91 % 90 % 90 % 90 % 89 % 89 % 88 % 87 % 86 %

8 % 8 % 8 % 8 % 8 % 8 % 8 % 8 % 8 %

88 % 87 % 86 % 85 % 83 % 81 % 79 % 77 % 74 %

5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,6 W/m 2 K 5,5 W/m 2 K 5,5 W/m 2 K 5,3 W/m 2 K

Strahlungsphysikalische Daten Float EUROWHITE (extraweisses Floatglas)

Nenndicke

Lichttrans- missionsgrad

Lichtreflexions- grad

g-Wert

U-Wert

3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm 15 mm 19 mm

91 % 91 % 91 % 91 % 91 % 91 % 90 % 90 % 90 %

9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 %

91 % 90 % 90 % 90 % 89 % 89 % 88 % 87 % 87 %

5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,6 W/m 2 K 5,5 W/m 2 K 5,5 W/m 2 K 5,3 W/m 2 K

Der Baustoff Glas I 31

Strahlungsphysikalische Daten Float grün

Nenndicke

Lichttrans- missionsgrad

Lichtreflexions- grad

g-Wert

U-Wert

3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm

82 % 79 % 77 % 74 % 69 % 65 %

8 % 7 % 7 % 7 % 7 % 6 %

70 % 66 % 62 % 58 % 53 % 49 %

5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,6 W/m 2 K

Strahlungsphysikalische Daten Float grau

Nenndicke

Lichttrans- missionsgrad

Lichtreflexions- grad

g-Wert

U-Wert

5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,6 W/m 2 K

3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm

64 % 56 % 50 % 44 % 35 % 27 %

6 % 6 % 5 % 5 % 5 % 5 %

71 % 66 % 61 % 57 % 51 % 45 %

Strahlungsphysikalische Daten Float bronze

Nenndicke

Lichttrans- missionsgrad

Lichtreflexions- grad

g-Wert

U-Wert

3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm

69 % 62 % 57 % 51 % 42 % 35 %

6 % 6 % 6 % 5 % 5 % 5 %

74 % 62 % 65 % 61 % 54 % 49 %

5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,8 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,7 W/m 2 K 5,6 W/m 2 K

32 I Der Baustoff Glas