Glas-Zusammenfassung Flashcards
Historie des Glases
Steinzeit
vulkanisches Naturglas als Schneidewerkzeug
Historie des Glases
3500-1500 v.Chr.
- ältester Fund von künstlich hergestellten Glas aus ägyptischen Königsgräbern
- Mesopotamien: mit Sandkerntechnik hergestellte Hohlgläser
Historie des Glases
7 Jhd. v.Chr
ältestes überliefertes Glasrezept des assyrischen Königs Assubanipal
Historie des Glases
1 Jhd. v.Chr
Erfindung Glasmacherpfeife, Möglichkeit Glas höher zu erhitzen
• Revolution in der Glasherstellung
• verschiedene Formen möglich
Historie des Glases
Bis 300 n.Chr
Römer verbreiten Glasmacherkunst
• 2000 Jahre kaum Veränderung
Historie des Glases
1914
Fourcault-Verfahren (Verfahren des Glasziehens)
Historie des Glases
1959
Floatglas-Verfahren (durch Sir Alastair Pilkington)
• Glasherstellung im industriellen Maßstab
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Glas
- Stoff im festen
- nichtkristallinen Zustand
- anorganisch
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Fernordnung
- unter festem Winkel und in regelmäßigen Abständen periodische Anordnung von Atomen
- Ionen
- Molekülen
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Nahordnung
• Winkel und Abstände nur auf jedes einzelne Atom geordnet
• Einheiten sind verbunden weisen aber keine Regelmäßigkeiten auf
=> Flüssigkeiten
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Feststoffe ohne ausgeprägte Fernordnung
• amorph, „Gläser“ (flüssiger Zustand durch schnelles Abkühlen „eingefroren“)
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Netzwerkhypothese nach Zachariasen
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- Glas hat dieselben Bindungszustände und Struktureinheiten wie Kristall
=> wegen geringer Energieunterschied zwischen Glas und Kristall - Grundbaustein: SiOunter4
- Bildung ungeordnetes SiOunten2
- Netzwerk
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Netzwerkbildner
- Kationen
* die netzwerkbildendende Polyeder aufbauen
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Netzwerkwandler
- Alkalien, Erdalkalien (z.B. Na+, Ca^2+)
* Alkalioxide (Natrium- oder Calciumoxid) Aufspaltung Netzwerk Schwächung Glasstruktur
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
Stabilisatoren
• Zwischenoxide wie Aluminiumoxid,… Reduzierung der Viskosität,
Verbesserung der Verarbeitbarkeit bei niedrigen Temperaturen
• können als Netzwerkwandler und -bildner fungieren
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR
am häufigsten eingesetzte technische Gläser
- Kalk-Natron-Glas
* Borosilikaglas
DIE GLASHERSTELLUNG (FLOATGLAS-VERFAHREN)
Datei
Mechanische Eigenschaften
Dichte
- Glas vergleichbare Dichte wie Beton
=> ABER deutlich höhere Druck-, Zug-, Biegezugfestigkeit
Mechanische Eigenschaften
Härte
- Floatglas versagt spröde, schlagartig
=> Erhöhung Sicherheit: Glashärtung, Verbundglas
Mechanische Eigenschaften
Zugfestigkeit
+ Tabelle
- theoretische Zugfestigkeit höher als tatsächliche Zugfestigkeit
- Krater und Mikrorisse
=> erhöhte Spannungen ab Rissspitzen - strukturelle Defekte
Thermische Eigenschaft
+ Tabelle
- nicht brennbar oder entflammbar, jedoch flüssig ab 1400°C
Thermische Eigenschaft
Brandschutzglas
Borosilikatglas
- geringerer Wärmeausdehnungskoeffizient
* höhere Bruchbeanspruchung
Chemische Beständigkeit
- Glas ist gegenüber fast allen Chemikalien beständig Ausnahme: Flusssäure
- hohe Korrosionsbeständigkeit
- bei technischen Gläsern: Netzwandler (Na2O, CaO, MgO) können gezielt Verarbeitbarkeit, Schmelztemperatur, Glashärte beeinflusse
Chemische Beständigkeit
Schäden
- (stehende) wässrige Lösungen mit erhöhter Belastung aus Industrieabgase oder Ableitung von kalkhaltigem Wasser => Verwitterungserscheinungen auf Glasoberfläche
- Basische (alkalische) Lösungen greifen Si-O-Netzwerk an => Abtrag der Oberfläche => Glasscheiben werden „blind“
=> Entstehung: längeres Einwirken feucht - warmer Luft, stehendem Kondenswasser, Industrieabgasen
Optische Eigenschaften
Wellenlängen
- Wellenlängen unter 380 nm (ultravioletter Bereich): lichtundurchlässig
- Wellenlängen zwischen 380 nm und 780 nm (sichtbarer Spektralbereich): transparent
- Wellenlängen über 5000 nm (langwelliger, infraroter Bereich): lichtundurchlässig
Optische Eigenschaften
- Lichttransmissionsgrad g abhängig von der Dicke des Glases, bei VG abhängig von Scheibenzahl
- Glasfärbung Zugabe von Metallen (Cu^2+, Mn^3+, Fe^2+)
- Glasentfärbung Zugabe Sauerstoff oder Salpeter
BEFESTIGUNGSTECHNIK
Arten
- Punktbefestigung (Löcher im Glas)
- Klemmsysteme (an der Glasoberfläche)
- Halterung im Glas
BEFESTIGUNGSTECHNIK
bei Befestigung dürfen
- KEINE Belastungen aus Zwängen entstehen => Temperastureinwirkung, Einbau
- KEINE zusätzlichen Fehlstellen im Glas entstehen => Bohrung
=> Vermeidung Kräfte/Spannung Polster (flächig: Neopren, Bolzenlöcher: Nylon, Polyoxymethylen (POM) zwischen Glas - Glas, Glas - Stahl
SPEZIELLE GLASARTEN
ESG
Einscheiben-Sicherheitsglas
- 1933 Glaswerke Herzogenrath Aachen, „Sekurit“
- erhöhte Biege-, Schlag-, Stoßfestigkeit
- erhöhte Beständigkeit gegen Temperaturwechsel
- geringe Verletzungsgefahr durch kleine Bruchstücke
- nach Glashärtung nicht mehr bearbeitbar
SPEZIELLE GLASARTEN
ESG
Glashärtung
- Floatglas im Vorspannofen auf 600°C erhitzt, dann Abschrecken mit kalter Luft
=> Oberflächen erkalten schneller als Kernzonen
=> Druckspannungen an der Oberfläche, Zugspannungen in Kernzone
=> Druck an Oberfläche => Schließung von Kratzern, Risse
=> Mindestbiegefestigkeit von ESG aus Floatglas 120 N/mm²
SPEZIELLE GLASARTEN
ESG
Heat-Soak-Test
Heißlagerungstest
Spotanbruch durch korrodierende Nickelsulfat-Einschlüsse
SPEZIELLE GLASARTEN
ESG
ESG aus Gussglas
+ Tabelle
- gegossenes Flachglas, anschließend gewalzt oder in Form gepresst
- während Walzprozess: Einführen von Drahteinlagen => Binden Scherben im Falle eines Bruches,
Erhöhung Resttragfähigkeit
SPEZIELLE GLASARTEN
VG; VSG
Verbundglas VG
- Sammelbegriff für ein Laminat mit mindestens zwei Glasscheiben + klebefähige Zwischenschicht
- Zwischenschicht: Im Bauwesen meist Verbundfolie aus Polyvinylbutyral (PVB), Gießharz, etc
SPEZIELLE GLASARTEN
VG; VSG
Herstellung von VG
- Im Reinraum: Glasscheiben + Folie aufeinandergelegt
- unter Druck + hohe Temperatur zum Vorverbund zusammengefügt
- Autoklav (Druckbehälter): Hitze + hoher Druck => unlösbare Einheit
SPEZIELLE GLASARTEN
VG; VSG
Verbundsicherheitsglas (VSG)
- erhöhte Sicherheitsanforderungen
=> (Stoß-, Absturzsicherheit) - Mindestbruchfestigkeit: 20 N/mm²
- Mindestbruchdehnung: 250%
- Zwischenschicht (aus PVB) => Haftung Bruchstücke an Folie,
Bieten von Resttragfähigkeit,
Reduzierung Risiko der Schnittverletzung - Anwendung: Überkopfverglasung, Glasdächer, Brüstungsverglasung, begehbares Glas
Isolierglas
Definition
- Mehrscheiben-Isolierglas (MIG):
- 2-3 parallel liegende Scheiben Floatglas,
dazwischen: meistens Argon- oder Kryptongas
Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Glasfläche herabgesetzt
bzw. Wärmedämmung effizient verbessert - Trennung der Glasplatten durch Abstandhalter (Aluminium, Edelstahl, Kunststoff) am Rand
Isolierglas
Sonnenschutz
- Sonnenschutz Einfärbung und/oder Beschichtung von meist Zweischeiben-Isoliergläsern
- Metalldampfbeschichtung: - Sommer: hält kurzwellige Infrarotstrahlen ab Verhindert Aufheizung
- Winter: lässt langwellige Infrarotstrahlen durch Wärmegewinn
Isolierglas
Wärmedämmung
+ Tabelle
- Standard bei Neubauten:
- Dreifachisolierverglasung (U-Wert zwischen 0,7 – 0,5)
Isolierglas
Schalldämmung
- einfache Glasscheibe: Schalldämmung abhängig von Dicke, Frequenz, Einfallwinkel
- Verbundglas:
- Erhöhung Schalldämmung bei hohen Frequenzen
- Bei niedrigen Frequenzen: störenden Resonanzerscheinungen => kann durch zwei unterschiedlich dicke Scheiben
vermieden werden - zusätzliche Verbesserung: Füllung Scheibenzwischenraum (SZR) mit Schwergasen
Glasfasern
Bauwesen
- Verstärkung zementgebundener Materialien (Beton, …) als Kurzfaser, Roving, Textilien
- Kurzfasern Begrenzung von Rissbreiten, Glasfasern übernehmen in Beton Rolle der Stahlbewehrung (Zugkräfte)
Glasfasern
Herstellung (Düsen-Ziehverfahren)
Tabelle
Glasschmelze (1550°C)
• Schmelzwanne, speist platinlegierte Spinndüsen
• Glasschmelze durch Hochstreck-Geschwindigkeitsziehen zu Glasfilamenten (Ø = 5-20 μm) verarbeitet
• Benetzung mit Schlichte => schützt vor mechanischer + chemischer Beanspruchung
• Aufspaltung in 2 Herstellprozesse: 1. Schneidroving => Kurzfasern
2. Direktroving => Textilien, 2D oder 3D Bewehrung
Thermische Eigenschaften
Transformationsbereich
Übergang zwischen Schmelzen und Festkörper
Thermische Eigenschaften
Transformationstemperatur Tg
- Glasübergangstemperatur
- Temperatur des Einfriervorgang
- Tg = ca. 600 °C
Thermische Eigenschaften
Verhalten unterhalb Tg
spröde - elastisch
Thermische Eigenschaften
Verhalten oberhalb Tg
weich - elastisch
