14 I Der Baustoff Glas

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1 14 I Der Baustoff Glas

2 Der Baustoff Glas 1. Geschichtliche Entwicklung 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 Glasperlen, 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 keramischer 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 gerollt bis die gewünschte Form erreicht war. Danach wurde das Werkstück abgekühlt, der Hilfskern 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 Kobaltverbindungen in die Schmelzmasse erreicht wurden. Um 1000 v. Chr. war die Glasmacherkunst im Niltal von Alexandria bis Luxor, zwischen Euphrat und Tigris, im Irak, in Syrien, auf Zypern und Rhodos verbreitet und es entstand in der Folge eine Art vorgeschichtliche Glasindustrie. Lotuskelch Thutmosis III/ Staatliches Museum Ägyptischer Kunst, Fotografin: Marianne Franke Bild: Lotuskelch mit Namen Thutmosis III. Ältestes sicher zu datierendes Glasgefäß. Neues Reich, 18. Dynastie, um 1450 v. Chr. Staatliches Museum Ägyptischer Kunst, München 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 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 hergestellt werden. Die Glasmacherpfeife wird auch heute noch, trotz immenser technischer Fortschritte, für die Herstellung von Spezialgläsern, zum Beispiel Echtantikglas, praktisch in unveränderter Form verwendet. Der Baustoff Glas I 15

3 Verbreitung im römischen Reich Mit der Besetzung Syriens durch die Römer (64 v. Chr.) gelangte die Kunst des Glasmachens in deren Hände und mit der Verbreitung im ganzen Römischen Reich entwickelte sich eine erste Blütezeit 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 Sakralbaukunst mit Glasfenstern versehen. In der Gotik (ca ) genoss Glas in der sakralen Architektur unvorstellbare Wertschätzung, die sogar diejenige von Gold überstieg. In der Kathedrale von Chartres (Bauzeit ) 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 Alpen, 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 Spitzenqualität. 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 außergewöhnlichen 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

4 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 wurde auf eine glatte vorgewärmte Kupferplatte ausgegossen und mit einer wassergekühlten Metallwalze 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 genannte Gewächshaus, auch als Orangerie oder Palmenhaus bekannt. Die Gebäudehülle bestand lediglich aus Eisen und Glas, wobei das Glas zum ersten Mal statische Funktionen als Aussteifungselement übernahm. Einen Höhepunkt erlebte diese Glasarchitektur mit dem Bau des Kristallpalastes 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 einzelnen Glasscheiben. 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

5 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 Verfahren, 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 Glastafeln mit absolut planparallelen Oberflächen gelang 1959 dem Engländer Alastair Pilkington mit der Entwicklung des Floatglasverfahrens. Floatglas ist die heute am meisten verwendete Glasart. Herstellung von Floatglas 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. Informationen zur Herstellung finden Sie in Kapitel Floatglaswerk Osterweddingen 18 I Der Baustoff Glas

6 3. Basisgläser 3.1. Floatglas Floatglas ist die heute am häufigsten verwendete Glasart. Der Floatprozess erlaubt eine wirtschaftliche Herstellung von klar durchsichtigem Glas mit planen Oberflächen in den Dicken von 2 bis 19 mm. Floatglas ist als Standardfloatglas, mit leichter Grünfärbung sowie als extraweißes Glas ohne Eigenfarbe erhältlich. Weiterführende Informationen finden Sie in Kapitel 4. Floatglas farbig Durch Zusatz von Metalloxiden lässt sich farbiges Floatglas herstellen, wobei die ganze Glasmasse durchgefärbt wird. Dies führt dazu, dass die Intensität der jeweiligen Farbe mit der Glasdicke gekoppelt ist. Theoretisch wäre eine Vielzahl von Farbtönen möglich, aus praktischen Gründen bleibt die erhältliche Palette jedoch auf wenige Töne beschränkt (grün, grau, bronze, blau). Unter Sonneneinstrahlung werden farbige Gläser wegen der hohen Strahlungsabsorption sehr stark erwärmt, wodurch sich das thermische Bruchrisiko erhöht. Farbige Floatgläser müssen daher in der Praxis oft vorgespannt werden. Die Tafelgröße beträgt 3210 x 6000 mm. Farboxide und ihre Wirkung nach Dr. Fahrenkrog (Auszug) Farboxid Wirkung Eisenoxid Nickeloxid Kobaltoxid Grün Grau Blau Al Falassi, Dubai, UAE Der Baustoff Glas I 19

7 3. Fensterglas Unter dem Begriff Fensterglas wird heute ein Glas bezeichnet, das im Ziehverfahren hergestellt wurde. Fensterglas und Floatglas haben die gleiche chemische Zusammensetzung und weisen dieselben physikalischen Eigenschaften auf. Die Bedeutung von Fensterglas beschränkt sich heute praktisch auf den Renovationsmarkt für historisch wichtige Gebäude. Die Ziehstreifen, die der Glasoberfläche etwas Lebendiges verleihen, sind bei der Rekonstruktion oder Erneuerung von historischen Fensterpartien sehr gefragt Ornament- oder Gussglas Ornamentgläser sind Gläser mit einer ein- oder beidseitig, mehr oder weniger ausgeprägt strukturierten Oberfläche. Bei der Herstellung durchläuft die Glasmasse zur Formgebung ein oder mehrere Walzenpaare, die die gewünschte Prägung erzeugen. Das Glas verliert dadurch zwar seine klare Durchsichtigkeit, eignet sich aber genau deshalb als Sichtschutz mit hoher Lichtdurchlässigkeit. Die thermische und statische Belastbarkeit von Ornamentgläsern ist im Allgemeinen geringer als die von Floatglas. Einige Strukturgläser lassen sich vorspannen, zu VSG laminieren oder zu Isolierglas zusammenbauen. Die Verarbeitung ist abhängig von der Art und dem Verlauf der Struktur sowie von den fabrikationstechnischen Gegebenheiten. Gemengeeinfüllung Schmelzofen Walzen (Glasstruktur) Kühlzone Zuschnitt Spez. 32 weiß Mastercarré weiß Spiegelrohglas Str. 200 weiß Auswahl aus der Ornamentglaskollektion von Glas Trösch. Alle Ornamentgläser finden Sie unter 20 I Der Baustoff Glas

8 3.4. Drahtornament-, Drahtglas und poliertes Drahtglas Ornamentglas kann mit einer Drahtnetzeinlage versehen werden, die während des Herstellungsprozesses in das noch flüssige Glas eingelegt wird. Bei mechanischer Zerstörung hält das Drahtnetz die Bruchstücke zusammen, wodurch sich ein gewisser Schutz gegen herabfallende Splitter ergibt. Drahtornamentglas hat eine strukturierte Oberfläche Drahtglas hat zwei glatte Oberflächen Poliertes Drahtglas (früher Drahtspiegelglas) hat zwei polierte Oberflächen Achtung Auch Drahtglas ist wesentlich bruchanfälliger als Floatglas und keineswegs ein Sicherheitsglas. Drahtglas 3.5. Borosilikatglas Enthält einen Zusatz von 7 15 % Boroxid. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist im Vergleich zu Float-, Fenster- und Ornamentglas sehr viel niedriger. Borosilikatglas hat daher eine wesentlich höhere Temperaturwechselbeständigkeit und außerdem eine hohe Beständigkeit gegen Laugen und Säuren. Eingesetzt wird es, wenn hohe Temperaturbeständigkeit gefordert wird Glaskeramik Glaskeramiken sind keine Gläser im eigentlichen Sinn, da sie einen teilweisen oder vollkommenen mikrokristallinen Aufbau haben. Trotzdem können sie absolut glasklar sein. Sie besitzen eine außerordentlich hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Bekannt sind sie im Bau vor allem als Keramikkochfelder Strahlenschutzglas Besteht zu einem hohen Prozentsatz aus Bleioxid, das Röntgenstrahlen absorbiert. Es wird daher oft auch als Bleiglas bezeichnet. Strahlenschutzglas besitzt eine hohe Dichte (je nach Bleigehalt bis 5 g/cm 3 ) und ist deshalb bis doppelt so schwer wie Floatglas. Charakteristisch für Strahlenschutzglas ist außerdem eine leichte Gelbfärbung. Seine Wirksamkeit gegen Röntgenstrahlen wird mit dem so genannten Bleigleichwert angegeben. Das Einsatzgebiet liegt insbesondere in Krankenhäusern und in der Forschung und Entwicklung. Generell überall, wo klare Durchsicht erwünscht ist, aber optimaler Strahlenschutz gewährleistet werden muss. Der Baustoff Glas I 21

9 3.8. Kristallspiegelglas Bezeichnung für gegossenes und gewalztes, auf beiden Seiten planparallel geschliffenes Glas. Mit klarer Durchsicht und fehlerfreier Optik, farblos oder farbig (Abgelöst durch Floatglas) Kristallglas Bezeichnung für meist bleihaltiges, geschliffenes Hohlglas (kein Flachglas!) Kieselglas (Quarzglas) Kieselglas besteht aus reinem Siliziumoxid. Es wird oft auch als Quarzglas bezeichnet, was aber eine etwas irreführende Bezeichnung ist, da es nicht eine kristalline Struktur wie ein Quarz, sondern wie bei Gläsern üblich, eine amorphe Struktur aufweist. Kieselglas besitzt eine hohe Durchlässigkeit für utraviolette Strahlung, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und damit eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Anwendung: Optik, Lampenproduktion, Halbleiterfertigung, Lichtleitkabel und Isolationsmaterial in elektronischen Bauteilen Verfügbare Dicken verschiedener Gläser EUROFLOAT 3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm auf Anfrage EUROWHITE 3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm auf Anfrage 4. Allgemeine Bemerkungen zum Bauen mit Glas Die glastechnologische Entwicklung der letzten Jahrzehnte führte dank vielfältiger Weiterverarbeitungs- und Veredelungsprozessen zu verbesserten mechanischen Festigkeiten und zu wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften. Die stetige Weiterentwicklung der Produktionsanlagen bringt immer größere verfügbare Abmessungen hervor und damit findet das Bauen mit Glas in den letzten Jahren eine ständig wachsende Beliebtheit unter Architekten, Planern und Bauherren. Gleichzeitig nimmt auch das Wissen über Glas und seine Anwendungsmöglichkeiten bei Baufachleuten ständig zu. Oft werden aber in der Euphorie grundlegende Regeln zu wenig beachtet. 22 I Der Baustoff Glas

10 4.1. Sicherheitsgläser müssen geplant und vorgeschrieben werden Die Glasindustrie bietet eine große Palette von Gläsern mit Sicherheitseigenschaften an. Aus naheliegenden ökonomischen Gründen werden jedoch, wenn keine Sicherheitsanforderungen definiert sind, normale Floatgläser verwendet. Dies führt leider oft zu sicherheitsrelevanten Missverständnissen mit gefährlichen Folgen. Eine seriöse Planung setzt daher zwingend eine Nutzungsvereinbarung zwischen Architekt und Bauherrschaft voraus. In dieser werden neben der Festlegung der Art der Nutzung der verschiedenen Gebäudeteile, die Sicherheitsanforderungen (aktive und/oder passive) an die Verglasungen festgelegt. Die Nutzungsvereinbarung bildet die Grundlage zur Bestimmung der erforderlichen Glasqualität zusammen mit dem Glasfachmann. 4. Auch die stärksten Gläser können brechen Glas ist zwar ein hochfestes, leider aber sprödbrechendes Material. Der Werkstoff verhält sich nahezu vollkommen elastisch und verfügt über keine Plastifizierungsmöglichkeiten, die es ihm erlauben würden, Spannungsspitzen zu verlagern wie das etwa bei Metallen möglich ist. Diese Eigenschaft macht Glas in einem gewissen Sinne unberechenbar. Es ist daher immer davon auszugehen, dass Glas durch einen unvorhersehbaren äußeren Einfluss (z. B. Steinschlag oder Hitzeeinwirkung, usw.) brechen kann. Die Garantieleistungen des Glaslieferanten schließen daher in der Regel das Bruchrisiko aus. Deshalb ist der Abschluss einer speziellen Glasbruchversicherung zur materiellen Deckung von Glasbruchschäden üblich. Um zu verhindern, dass bei einem Glasbruch Personen gefährdet oder gar verletzt werden können, sollte in jedem Fall die Überlegung was passiert bei oder nach einem Glasbruch?, in die Planung mit einbezogen und die notwendigen planerischen Vorkehrungen getroffen werden. Oft kann durch den Einsatz von speziellen Verbundsicherheitsgläsern diesem Sicherheitsrisiko Rechnung getragen werden Gläser sollten mit vernünftigem Aufwand ersetzt werden können Die verbesserten physikalischen, statischen, konstruktiven und sicherheitstechnischen Eigenschaften, insbesondere aber Einfach- und Isoliergläser mit bis dahin undenkbaren Abmessungen, erlauben dem Planer eine immense Gestaltungs- und Umsetzungsvielfalt, die oft bis an ihre Grenzen ausgenutzt wird. Da Gläser aber nach deren Einbau, wie unter Punkt 4. erläutert, durch unvorhersehbare äußere Einflüsse brechen oder ihre ästhetische Vollkommenheit (z. B. durch Verkratzungen) einbüßen können, ist es unumgänglich, sich mit der Frage der Austauschbarkeit der Verglasungen auseinanderzusetzen. Umsichtige Planer und Gestalter sorgen dafür, dass einzelne Gläser jederzeit, auch nach Bauvollendung mit einem vernünftigen Aufwand ersetzt werden können. Dabei sollte das Augenmerk insbesondere auf eine einfache Montier- und Demontierbarkeit sowie auf sinnvolle Zugänglichkeit (Zufahrt, Erreichbarkeit mit Kranausleger, usw.) für die Ersatzverglasung gelegt werden. Auch dieses Detail gehört zum nachhaltigen Bauen und Planen. Der Baustoff Glas I 23