projekt mission material … Glas - burg-halle.deenglich/mission_material_recherche/source/...glas.pdf · projekt mission material … Glas Meilensteine der Glasgeschichte 7. Jahrtausend

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Glasprojekt mission material …

Glas

Glas (germanisch) glasa:das Glänzende das Schimmernde

ursprüngliche Bezeichnung für Bernstein

Recherche: Daniela S. Träbert, ID

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GlasMeilensteine der Glasgeschichte

7. Jahrtausend v. Chr. kalkhaltiger Sand als Glasur auf Keramiken entdeckt

Glasmacherpfeife und Glashütten

Entdeckung des Bleikristalls �676 in England

Bauglas in der Architektur seit Beginn des �9. Jh.

�950er Jahre Entwicklung des Floatverfahrens

Hochleistungswerkstoffe in Automobilindustrie

Nanopartikel machen Glas kratz- und feuerfest

Glasfasern zur Übertragung digitaler Daten

Dünngläser für Displays und Flachbildschirme

Glasmenbranen als Lautsprecherrömisches Tropffläschchen in Form eines Gladiatorenhelms, �.Jh. n.Chr.

Meilensteine der Glasgeschichte


GlasMaterialeigenschaften

Struktur

amorpher Werkstoff;entsteht bei schneller Abkühlung der anorganischen Schmelze ohne Bildung eines Kristallgitters

Eigenschaften

chemische Resistenz, geringe elektrische Leitfähigkeit > Gebrauchsgegenstände, techn. und chem. Anwendungen

geringe Zugfestigkeit und Bruchdehnung > spröde, schlagempfindlich, leicht zerbrech-lich

geringe Wärmeausdehnung und hohe Tempe-raturwechselbeständigkeit > Konstruktions-werkstoff


GlasEinteilung der Glassorten

Einteilung nach chem. Zusammensetzung Kalknatronglas, Borosilikatglas, Bleiglas, Alumosilikatglas, Phosphatglas, Boratglas, Glaskeramik

Einteilung nach Fertigungsprinzipien Flachgläser, Hohlgläser, Glasrohre, Schaumgläser, Glaswolle, Glasfasern, Farbgläser

Einteilung nach Verwendung Verpackungs- und Wirtschaftsgläser Schutz- und Isoliergläser Sicherheitsgläser Baugläser optische Gläser (Blei-, Kron- u. Flintgläser)

BorosilikatglasHohlglasWirtschaftsglas


GlasKenngrößen für Glaswerkstoffe

Lichtdurchlässigkeit T (Transmission) Prozentsatz des sichtbaren Lichtes, das eine Glasscheibe durchdringen kann

Wärmeverlustkoeffizient U-Wert Wärmeisolation, Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperaturdifferenz

b-Faktor (Durchlassfaktor der Sonnenenergie) Gesamtenergiedurchlassgrad eines Isolierglases

Emissivität Energieabsorption und Strahlungsabgabe einer Materialoberfläche

Low-E Beschichtung wirkt der Absorption von Energie entgegen und erzeugt hohe Wärmedämmung

g-Wert Energieabgabegrad einer Verglasung

Lichtreflexionsfaktor R Anteil auftreffender Strahlung, der vom Glas nach außen reflektiert wird

Kenngrößen für Glaswerkstoffe

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Glas Glaszusammensetzung

Zusammensetzung

Hauptbestandteil: Siliziumoxid (Quarzsand, Bergkristall), für Härte und Festigkeit verant-wortlich

Flussmittel: Natriumkarbonat, Kaliumkarbonat (setzen den Schmelzpunkt herab); Kalzi-umkarbonat (erhöht die Härte und die chem. Beständigkeit); Bor (verbessert die therm. und elektr. Eigenschaften)

Schmelzbeschleuniger: Nitrate, Sulfate; Färbungsmittel: Me-talloxide; Trübungsmittel

Quarzsandabbau


Glas Herstellung von Glas

Herstellung von Glas

Rohstoffe werden zerkleinert, gemischt und verschmolzen900˚C Komponenten backen zusammen�500˚C Klare, flüssige Schmelze entsteht;

der Abkühlungsvorgang ist das wichtigste am gesamten Prozess, er hat einen entschei-denden Einfluss auf die charak-teristischen Eigenschaften; eine falsche Abkühlung kann zu lokalen Kristallisationen führen, welche das Glas trüben


Glas Verfahren der Flachglasproduktion

Floatverfahren

Schmelze durchläuft auf Zinnband unterschiedliche Temperaturbereiche, langsames spanungsfreies abkühlen, nach Abkühlung wird das Glasband im Kühlofen weiter abgekühlt, Nachbearbeitung nicht erforderlich, mög-liche Dicken: 0,� bis �5mm, bis zu �m breit

Gussglasverfahren

Formgebung der flüssigen Glasmasse erfolgt zwischen mit Wasser ge-kühlten Formwalzen, glatte und spannungsfreie Oberflächen entstehen, Einwalzen von Drahteinlagen für Sicherheitsgläser ist möglich

Ziehverfahren

Glasband wird durch feuerfeste Düse aus der Schmelze nach oben ge-zogen, drehende Walzenpaare befördern die Glasmasse in 6-8m hohen Kühlschacht, Dicke des Flachglases wird von der Ziehgeschwindigkeit bestimmt, Hohl- und Flachgläser, keine Nachbearbeitung nötig

Drahtglas mit Quadratnetz


Glas Verfahren der Hohlglasproduktion

Maschinelle Blasverfahren

Pneumatisch gesteuerte Preßluft, zuerst wird ein Vorformling erstellt, dieser wird erneut erwärmt und dann in die gewünschte Formgeometrie geblasen; Saug-Blasen, Blas-Blasen, Press-Blasen

Mundblasverfahren

Glasmacherpfeife und Atemluft

Pressverfahren

Glasschmelze wird zweiteilig in die Form gedrückt, Abstand der Werkzeugformhälften bestimmt die Bauteildicke; häufig dickwandige Formteile, Linsen, Einmach- und Brillengläser

Press-Blas-Verfahren

Blas-Blas-Verfahren


Glas

�D Glasgravur

Be- und Verarbeitungsprinzipien

Zerspanenede Glasbearbeitung:Bohrungen mit Diamantbohrern d=�mm und Rohrbohrern d=�00mm Wasserstrahl-, Laserschneiden, Schnitt-werkzeuge mit Diamantkorn oder Stahl-rad, Kunststein- oder Diamantglassägen;Glasveredelung durch Glasschliff, Gravie-ren, Sand- oder Pulverstrahlverfahren, Feu-erpolieren, Ätzen

Umformen:Biegen in Biegeöfen; Senk-, Pressvorgänge

Fügen:Verschweißen, Kupferlöten, Kleben, durch Glas- oder Metallbauteile verbinden, Lini-en- und Punkthalterungen

Glasbearbeitung

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GlasBe- und Verarbeitungsprinzipien

Oberflächenbehandlungund -beschichtung

Mattiertechniken (Sandstrahl, Schleifen, Ätzen), Farbauftrag, Erstellen von Siegelflächen, Be-schichtungstechniken, Sol-Gel-Technik, Glaspulveremail, Glas-malerei, Siebdruck, Laminieren, Overlayfolie

links: metallische Pigmente auf Glasrückseiterechts: mattiertes Glas, Nanobe-schichtung (Anti-Fingerprint-Schutzschicht)

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GlasDie einzelnen Glaswerkstoffe

Kalknatronglas

größte Gruppe aller genutzten Gläser, Gebrauchsglas

gute mechan. Eigenschaften, porenfreie glatte Oberfläche, gute Lichtdurchlässig-keit, hohe chem. Resistenz gegen Flüssig-keiten und leichte Säuren, hohe Wärme-ausdehnung (Zerspringen bei schnellem Temperaturwechsel), Erweichungstem-peratur von 700˚C (geeignet für Erwär-mung von Nahrungsmitteln)

Flaschen, Trinkgläser, Fensterscheiben, Spiegelflächen, Glühbirnen, Leuchtkör-per, Brillenglas, LinsenGlasfasern (Schleuderziehen oder Blasen)

Floaten, Ziehen, Walzen, Blasen, Pressen



Borosilikatglas

Handelsnamen: Pyrex, Jenaer Glas, Duran

hohe chem. Resistenz und Hitzebestän-digkeit, geringe Wärmedämmung, gute Temperaturwechselbeständigkeit, wenig spröde, stoßfest, Einsatztemperatur bis 500˚C (Jenaer Glas)

feuerfestes Glas für Backformen, Brat-pfannen oder Teekannen; Reagenzgläser, Kolben, Glasrohrleitungen, Thermometer, Glühbirnen, Ampullen, Glasfasern, Si-gnalleuchten, Verkehrsleitanlagen

Handelsformen: � bis �5mm dick; �,�m lang und �,�m breit möglich

Der SchussHelmut Gutjahr



Bleiglas

leicht schmelzbar, hohe Dichte, hohes spezifisches Gewicht, hervorragende Iso-latoren von elektrischem Strom

EU-Richtlinien: Bleiglas �8% Bleioxid, Blei-kristallglas ��% Bleioxid (besonders hohe optische Qualität)

vorzugsweise Luxusartikel, Trinkgläser, Karaffen, Schalen, Vasen, Kerzenständer, Strasssteine; Strahlenschutz, z.B. Rönt-genstrahlung (65% Bleioxid)

sehr gutes Schleifen, Schneiden, Gravie-ren; Feuerpolieren, Einfärben der äußeren Glasschicht



Kieselglas

technisch genutzter Glaswerkstoff, trans-parente Form Quarzglas

hohe Belastbarkeit, extrem Druckfest, sehr hitzebeständig, hohe Temperatur-wechselbeständigkeit, bis 900˚C ein-setzbar, geringe Wärmedämmung, gute chem. Resistenz, resistent gegen die Durchlässigkeit von UV-Strahlung

Laborgeräte, chem. Apparate, Optik (La-ser), Elektrotechnik, Spaceshuttle-Fenster, Ofenfenster

schwierige Bearbeitung, muschelförmige Bruchstellen



Glaskeramik

weder Glas amorpher Struktur, noch Keramik kristalliner Struktur

feuerfest, extrem hart, kratzfest, mechan. hoch belastbar, verschleißfest

Kochfelder (Ceran),Sichtfenster für Kamine und Öfen, Außenverkleidung von Raumfahrzeugen

Naturglas

Blitzeinschläge in sandige Böden, Erstar-ren und Abkühlen von Lava (Obsidian, Bimsstein), Meteoriteneinschläge

Obsidian Oregon


GlasEinsatzbereiche

Sicherheitsgläser

sind Flachgläser mit hoher Sta-bilität, die splitterfrei brechenEinscheibensicherheitsglas ESG, teilvorgespanntes Glas TVG, Verbundsicherheitsglas VSG, begehbares Glas, Panzerglas, Drahtglas


GlasEinsatzbereiche

Schutzgläser

Isolierglas (Wärmedämmung, Schall-schutz)LichtlenksystemeWärmeschutzgläserBrandschutzflachglas

Baugläser

GlasbausteineProfilbaugläserGlaswolleSchaumglas


GlasEinsatzbereiche

Glasfasern

dünne Fasern, die beim Auseinanderziehen von ge-schmolzenem Glas entstehen

Verstärkung von Kunststoffen und mineralischen Werk-stoffen wie Beton, Licht- und Datenleitung

Glasfaserkabel: flexible Hohl-leiter, bestehen fast völlig aus Quarz, mit Glas niedriger Lichtbrechung ummantelt; Lichtstrahlen (Reflexion ka-nalisieren), digitale Daten (Umwandlung elektrischer Signalimpulse in Lichtwellen)


GlasEinsatzbereiche

Solarzellen

Solarpaneele mit dekorativem und besonderem funktio-nellen Potential

Glasflocken werden aus Kristallen gebildet, die dicksteund somit effizienteste Schicht ergibt den typischen Blauton


GlasEinsatzbereiche

Glas als Tragwerk

Mikro- und mesoklimatische Bedingungen unter zwei-schaligem Glasdach, Kurtherme Bad Elster, �999, Arch.: Behnisch und Partner

Tragwerksgeometrie, -struktur, Netzbildung und Ele-mentierung greifen bei der Formfindung von Glastrag-werken zusammen, hier: Tetra-Glasbogen

Sphärisch gekrümmte Verglasung der „Besucherkap-seln“ am London Eye, �999, Arch.: D. Marks, J. Barfield


GlasEinsatzbereiche

Glas im zeitgenössichen SchmuckGorgolio (Halsschmuck)Giorgio Vigna �00�geblasenes Glas, Kupfer, Silber

Kette aus Glastränen der weinenden Frau (Halskette)Wendy Ramshaw �989/98Vor der Lampe geblasenes Glas, geschwärzter Stahl


GlasDesign- und Produkt-Geschichte(n)

Blasen vor der Lampe

es ist nicht genau bekannt, wann das Glasblasen vor der Lampe zum ersten Mal ver-wendet wurde�9�0 durch Borosilikatglas Aufschwung für das Blasen vor der Lampe

Öl- und EssigflascheTony Papaloizou�998



Gussglas mit sandgestrahltem Hohlraum

das Glas wird während des Er-hitzens sirupartig und nimmt beim Abkühlen die Gestalt und Oberfläche der Gussform andieses simple Verfahren geht bis auf die alten Ägypter zu-rück

... �5W-Birne wird empfohlen

Block LampHarri KoskinenDesign House, Stockholm�995



Verschmelzen und Ver-formen (Slumping)

vielfarbige Schalen hergestellt durch das �000 Jahre alte Millefiori-Verfahren

Objekte werden aus dünn ge-schnittenen, bunten Glasteilen hergestellt

Murano-Glasschale


Glas

Kiln-Cast-Verfahren (Ofenguss)

Float-Glas auf feuerfesten Formen in den Ofendiverse Oberflächengestaltungen

Kiln-Cast-GlasFusion Glass Designs Ltd. �997

Design- und Produkt-Geschichte(n)



Kleidung mit Glas

Kleidung, die bis zu 5�% aus Glas bestehtgroßflächig eingearbeitete Glaskügelchen zur Reflexion, �0.000 Glasperlen pro qcm, erstmals als Sicherheitsstoff für Arbeitskleidung

Black-Label-KollektionNeil Barret, Samsonite, �000



Pilkington Glass

�95� entwickelte Sir Alastair Pilkington das Floatverfahren

�00� selbstreinigendes Glas mit Antihaftbeschichtung, die UV-Licht absorbiert, um so Ab-lagerungen aufzubrechen und zu lockern

Pilkington ActivSelbstreinigendes Glas



Bodum

«Pavina»Hohlgläser aus Borosilikatglas mit Eigenschaften eines Isolierglases



Tord Boontje

«Authentics-Kollektion Table Stories» der verspielte Dekor wird mit einem computergestützten Verfahren auf die Glasoberflä-che übertragen


Glas

Biegsames Glas

Kombination von Glasfasern mit Polymerharz,Alumosilikatglas wegen Chemikalienbeständigkeit


GlasfaserstuhlAldo Bakker �00�



Technik und Glas

Scheiben aus Verbundglas, die die Flachmembrantechnik nutzenwichtigster Teil des Lautspre-chers ist die als Resonator und Lautsprecher fungierende Glasscheibe

Wandversion TechnoSoundKarl-Otto PlatzGlas Platz �000


Glas

Elektronik und Glas

IMPA touchIrlbacher Blickpunkt Glas



GlasAusblick: Innovationspotential, aktuelle Entwicklungen

Besonderes und Neuheiten

Bioglas biokompatibles Material, das für medizinische Anwendungen als Knochenersatz und Implantate genutzt wird, wird vom Körper kontrolliert abgebaut

Sinterglas Sinterglas aus Borosilikatglas, hohe Offenporigkeit, gute Temperaturwechselbeständigkeit, bei der Dialyse oder der Filtration verwendet

Dünngläser Borosilikatglas mit einer Dicke von 0,0�mm; Displaygläser, Touchscreen, Flachbildschirme, Handys, Uhren, Spielzeug, Sensoren für Messinstrumente

Intelligente Gläser Infrarotstrahlung abschirmende Glasbeschichtung für den Sommer, im Winter aber durchlässig Verbundglas mit Sichtsteuerung durch Anlegen einer äußeren Spannung



Zement mit eingelassenen, ange-schliffenen Glas- und Edelstahlkü-gelchen (Hochleistungsbeton)

Lärmisolierende Deckenpaneele, nahtlose Oberfläche aus recyceltem geschäumten Glas


Glas

Keramikfliesen mit lichtspei-chernden und rückleuchtenden Glasindikatoren, Aufladung durch Tages- oder Kunstlicht

Glasfüllstoffe zur Verringerung der Dichte von Polymeren (High-Tech-Schaum)

Ausblick: Innovationspotential, aktuelle Entwicklungen


Glas

architektonischer Textilstoff aus Glasfaserleicht, hohe Festigkeit, biegsam, schweißbar, durchscheinend und feuerbeständigschützt vor eindringender Feuchtigkeit



Glas

isolierende Glasplatten, bei deren Herstellung Hohlkapillare zwischen Gewebe-schichten aus Glaswolle gelegt werden und anschließend luftdicht in Floatglas versie-gelt werden




Glasfliesen aus bis zu �00% Altglas


Glas

Glasswear − Glass in Contemporary JewelryUrsula Ilse-Neumann, Cornelie Holzach, Jutta PageStutgart �007, Arnoldsche

Glas als Tragwerk − Entwurf und Konstruktion selbsttragender HüllenIan WurmBasel �007, Birkhäuser

Glas − Material, Herstellung, ProdukteChris LefteriLudwigsburg �00�, av-Edition

Ultra Materials − innovative Materialien verändern die WeltGeorge M. Beylerian & Andrew DentHrsg. Bradley Quinn, Preistler Verlag

Handbuch für technisches ProduktdesignHrsg. A. Kalweit, C. Paul, S. Peters, R. WallbaumSpringer-Verlag Berlin Heidelberg �006

form − The Making of DesignAusgabe ��6 September/Oktober �007

www.materialconnexion.com

Literaturverzeichnis

Documents

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