Transluzente Materialien: Glas - Kunststoff - Metall 9783955530273, 9783920034089

Table of contents :
Transluzenz – Materialisierung des Lichts
Baustoff Glas
Der Werkstoff
Glasarten
Glaseigenschaften
Die Glasfassade
Die Glasscheibe
Oberflächenbehandlungen
Mehrschichtige Glasscheiben
Das Isolierglas
Konstruktiver Glasbau
Glas-Skelettbau
Konstruktive Verklebungen
Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas
GFK-Glas-Verbundsysteme
Kunststoff
Plattenhalbzeuge
Herstellung
Materialien und Eigenschaften
Standardisierte Halbzeuge
Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten
Der Traum von der freien Form
Alleskönner für die Zukunft?
Membranwerkstoffe im Hochbau
Membranwerkstoffe
Oberflächenbeschichtungen
Anforderungen und Anwendungen
Materialeigenschaften
Unbeschichtete Gewebe
Beschichtete Gewebe
Folien
Bauen mit ETFE-Folien
Konstruktionsprinzipien
Herstellung und Verarbeitung
Mechanische Eigenschaften
Bauphysikalische Eigenschaften
Planung
Montage
Genehmigungsfähigkeit
Bemessung
Diaphane metallische Werkstoffe
Diaphane metallische Gebäudehüllen
Allgemeine Hinweise
Metallische Werkstoffe
Legierungen
Oberflächen
Diaphane Halbzeuge aus Feinblechen
Metallische Gewebe
Innovative Baustoffe und Bauprodukte: Wann benötigt man eine Zustimmung im Einzelfall?
Normen
Herstellerverzeichnis
Glas
Kunststoffe
Membrane
Metall
Sachregister
Bildnachweis

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∂ Praxis

Transluzente Materialien Glas Kunststoff Metall

Frank Kaltenbach (Hrsg.)

Edition Detail

∂ Praxis

Transluzente Materialien Glas Kunststoff Metall

Frank Kaltenbach (Hrsg.)

Edition Detail

Autoren: Andrea Compagno, Dipl.-Ing. Joachim Achenbach, Dipl.-Ing. Werner Sobek, Prof. Dr.-Ing. Lucio Blandini, Dipl.-Ing. Frank Maier, Dipl.-Ing. Jan Knippers, Prof. Dr.-Ing. Stefan Peters, Dipl.-Ing. Frank Kaltenbach, Dipl.-Ing. Karsten Moritz, Dipl.-Ing. Rainer Barthel, Prof. Dr.-Ing. Stefan Schäfer, Prof. Dipl.-Ing. Manfred Gränzer, Dr.-Ing.

Herausgeber: Frank Kaltenbach, Dipl.-Ing. Redaktion: Heike Werner, Dipl.-Ing. Christos Chantzaras, cand. Arch. © 2003 Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München Ein Fachbuch aus der Redaktion DETAIL ISBN 3-920034-08-2 Gedruckt auf säurefreiem Papier, hergestellt aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. Alle Rechte vorbehalten, einschließlich das des auszugsweisen Abdrucks, der Übersetztung der fotomechanischen Wiedergabe und der Mikrokopie. Die Übernahme des Inhalts und der Darstellungen, ganz oder teilweise, in Datenbanken und Expertensysteme ist untersagt. DTP & Produktion: Peter Gensmantel, Cornelia Kohn, Andrea Linke, Roswitha Siegler Druck: Aumüller Druck KG, Regensburg 3. Auflage 2012 1000 Stück

Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG Hackerbrücke 6, D-80335 München Telefon: +49 / 89 / 38 16 20-0 Telefax: +49 / 89 / 39 86 70 Internet: www.detail.de

∂ Praxis Transluzente Materialien

Inhalt Frank Kaltenbach

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Andrea Compagno

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Baustoff Glas Der Werkstoff – Glasarten – Glaseigenschaften – Die Glasfassade – Die Glasscheibe – Oberflächenbehandlungen – Mehrschichtige Glasscheiben – Das Isolierglas

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Konstruktiver Glasbau Glas-Skelettbau Konstruktive Verklebungen Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas GFK-Glas-Verbundsysteme

Frank Kaltenbach

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Kunststoff – Plattenhalbzeuge Herstellung – Materialien und Eigenschaften – Standardisierte Halbzeuge – Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten – Der Traum von der freien Form – Alleskönner für die Zukunft?

Karsten Moritz

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Membranwerkstoffe im Hochbau Membranwerkstoffe – Oberflächenbeschichtungen – Anforderungen und Anwendungen – Materialeigenschaften – Unbeschichtete Gewebe – Beschichtete Gewebe – Folien

Karsten Moritz, Rainer Barthel

70

Bauen mit ETFE-Folien Konstruktionsprinzipien – Herstellung und Verarbeitung – Mechanische Eigenschaften – Bauphysikalische Eigenschaften Planung – Montage – Genehmigungsfähigkeit – Bemessung

Stefan Schäfer

80

Diaphane metallische Werkstoffe Diaphane metallische Gebäudehüllen – Allgemeine Hinweise – Metallische Werkstoffe – Legierungen – Oberflächen – Diaphane Halbzeuge aus Feinblechen – Metallische Gewebe

Manfred Gränzer, Frank Maier

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Innovative Baustoffe und Bauprodukte: Wann benötigt man eine Zustimmung im Einzelfall?

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Normen Herstellerverzeichnis Glas – Kunststoffe – Membrane – Metall Sachregister Bildnachweis

Joachim Achenbach Werner Sobek, Lucio Blandini Werner Sobek, Frank Maier Jan Knippers, Stefan Peters

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Transluzenz – Materialisierung des Lichts

»...wir Japaner bringen auf der Außenseite der Zimmer, in die die Sonnenstrahlen ohnehin nur mit Mühe eindringen, zusätzlich noch Schutzdächer oder Veranden an, um das Licht noch mehr fernzuhalten und um zu bewirken, dass sich nur der diffuse Widerschein vom Garten her durch die Papierfenster ins Innere stehlen kann. So besteht das ästhetische Element unserer Räume in nichts anderem als eben in dieser mittelbaren, abgestumpften Lichtwirkung.« aus: »Lob des Schattens« Tanizaki Jun´chiro

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Transluzenz – Materialisierung des Lichts Das Interesse vieler Architekten widmet sich in den letzten Jahren nicht nur der Schaffung spannungsvoller Räume, sondern konzentriert sich in besonderem Maße auf die Gestaltung von Oberflächen, auf haptische Qualitäten, Farblichkeit und Textur. Fassaden werden sensibel überhöht zu künstlerischen Gebilden, die aufgrund ihres Abstraktionsgrades auf ungewohnte Weise in einen Dialog mit Ihrer Umgebung eintreten. Um eine Tageslichtnutzung hinter solch homogenen Hüllen zu ermöglichen, bieten sich transluzente Materialien an, die von außen über alle Unregelmäßigkeiten des Rohbaus hinweg ein gleichmäßiges Erscheinungsbild erzeugen, gleichzeitig aber nach innen das Licht durchlassen und – wo erwünscht oder gesetzlich vorgeschrieben – einen Ausblick ins Freie gestatten. Nicht mehr das wohlproportionierte Verhältnis von geschlossener Fläche zu Öffnung, sondern die Reflexions- und Transmissionseigenschaften des Fassadenaufbaus werden zum architektonischen Thema. Bewegt sich die Architektur in unserer zunehmend virtuellen Wahrnehmungskultur von der Sinnlichkeit des Materials zur Sinnlichkeit des Lichts? Das »freie Spiel der Körper im Licht«, wie Le Corbusier die Architektur definierte, würde dann zum Spiel des materialisierten Lichts als Bestandteil entmaterialisierter Baukörper. Der Begriff Transluzenz leitet sich aus den lateinischen Begriffen »trans« (durch) und »lux« (Licht) ab und bedeutet, dass Licht durch Materie hindurchdringt. Im Gegensatz zu transparenten Materialien, die zusätzlich zur Lichdurchlässigkeit auch eine klare Durchsicht ermöglichen, ist dies bei transluzenten Schichten nicht der Fall. Transluzente und transparente Materialien werden unter dem Begriff der diaphanen (griech.: durchscheinend), Baustoffe zusammengefasst. Der Manipulation des Lichts wurde immer schon eine mystische Bedeutung zugesprochen. Abgesehen von technischen Unzulänglichkeiten, die einen klaren Durchblick verhinderten wie z.B. bei den in der Vorzeit verwendeten Tierhäuten werden transluzente Materialien vor allem in der Sakralarchitektur seit jeher eingesetzt. Oft wird die heiligste Stelle bei vielen Kirchen über das Fenster hinter dem Altar mit dünn geschnittenen transluzenten Onyx-, Marmor- oder Alabasterschei-

ben mystifiziert. In der Gotik wurden gesamte Wandflächen durch Glasfenster in transzendentales Licht aufgelöst, wie es am konsequentesten bei der Sainte Chapelle in Paris zu sehen ist. Seit der Aufklärung, das Wort leitet sich von »klar« ab, haben sich entsprechend dem technischen Fortschritt zunehmend transparentere Scheiben durchgesetzt – das »dunkle Mittelalter« sollte überwunden werden. In den östlichen Kulturkreisen wird das Modulieren des Lichts und die Verschattung von Fenstern seit jeher kultiviert. Textilien und Papier gehören dort zu den traditionellen transluzenten Materialien. Islamische Fassaden zeichnen sich durch das so genannte Muscharabîya- Gitterwerk aus, das je nach Region aus geschmiedetem Eisen, gedrechseltem Holz oder gemeißeltem Naturstein besteht. Besonders ausgeprägt ist das Spiel zwischen innen und außen in der japanischen Architektur: die transluzenten Papierschiebewände erlauben in geöffneter Stellung den direkten Zugang zur Natur, geschlossen bieten sie eine undurchsichtige, lebendig leuchtende Oberfläche. Dieses Konzept des fließenden Raumes hat seit Beginn des 20. Jahrhunderts die moderne Architektur des Westens wesentlich beeinflusst. Bei Frank Lloyd Wright sind die Verglasungen ähnlich den japanischen Papierwänden kleinteilig ausgebildet. Perforierte Dachüberstände, bunte Glasfenster, gelochte Betonsteinfassaden und Oberlichter aus matt schimmerndem Fiberglas schaffen einen Filter vom Hell zum Dunkel. Im Gegensatz dazu wählte Mies van der Rohe die Scheiben seiner Bauten klar und so groß wie möglich, um die Trennung zwischen innen und außen gänzlich aufzuheben. Bei der damals üblichen Einscheibenverglasung mit dem im Vergleich zu heutigen Isolierverglasungen erstaunlich hohen Lichttransmissionswert und Energiedurchlassgrad entstand der Eindruck im Freien zu sein. Inzwischen stehen Architekten, Innenarchitekten und Designern neue Baustoffe in einem breiten Spektrum von absoluter Transparenz bis hin zu fast opaker Transluzenz zur Verfügung. Diese Produkte erfüllen nicht nur die zunehmend komplexeren Anforderungen und Vorschriften sondern ermöglichen ein gestalterisches Potenzial, das noch lange nicht ausgeschöpft ist. Glas zeigt sich mit immer neuen Veredelungstechniken nach wie

vor als vielseitiger Baustoff, der in zunehmendem Maß auch konstruktiv d.h. ohne zusätzliche Unterkonstruktion eingesetzt werden kann. Kunststoffplatten erreichen inzwischen die geforderten Dämmeigenschaften im Hinblick auf Wärme-, Schallund Brandschutz. Membrane werden nicht nur als transluzente Zeltdächer eingesetzt, sondern können in Form von hochtransparenten, ultraleichten Folien als beinahe unsichtbare Gebäudehüllen eingesetzt werden. An transluzenten metallischen Halbzeugen stehen heute nicht nur perforierte Bleche und Streckmetalle zur Verfügung, unterschiedlichste Gewebe bieten auch hier die Möglichkeit große Spannweiten zu überbrücken und den Grad der Transluzenz je nach Maschenweite und Webart zu dosieren. Oft können die komplexen Anforderungen nicht von einer dieser Materialgruppen alleine erfüllt werden. Für hohe bauphysikalische Standards wird bevorzugt Glas eingesetzt. Funktionen wie Sonnenschutz, Blendschutz, Sichtschutz, oder gestalterische Vorgaben können mit Kunststoffplatten, Membranen oder perforierten Metallblechen erfüllt werden. Auch Verbundwerkstoffe, die die positiven Eigenschaften mehrerer Materialien nutzen, werden immer häufiger. Der Trend zu transluzenten Materialien lässt sich an einem Großprojekt deutlich machen. Für die Eindeckung des Olympiadaches in München wurde 1972 hochtransparentes Acrylglas gewählt, was der Idee der Offenheit der »heiteren Spiele« sehr entgegen kam. Der »Hexenkessel«, der Nachfolgebau des Stadions für die Fußball WM 2006 soll dagegen durch seine Abgeschlossenheit das Massenerlebnis verdichten. Als Fassadenund Dachbekleidung haben die Architekten Herzog & de Meuron teils transluzente teils transparente ETFE-Folienkissen vorgesehen, die – nachts farbig hinterleuchtet – völlig entmaterialisiert wirken und den Baukörper in eine leuchtende Landmarke von städtebaulichem Ausmaß verwandeln. Frank Kaltenbach

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Autoren:

Andrea Compagno, Dipl.-Ing. Architekt, Fassadenplanung und Beratung, Zürich Lehrstuhl für Bautechnik, Accademia di Architettura, Università della Svizzera Italiana UNISI, Mendrisio und Visiting Professor, Illinois Institute of Technology, IIT, Chicago www.compagno.ch Joachim Achenbach, Dipl.-Ing. Architekt Freier Architekt, Stuttgart www.achenbach-architekten.com Werner Sobek, Prof. Dr.-Ing. Bauingenieur Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Universität Stuttgart www.uni-stuttgart.de/ilek Lucio Blandini, Dipl.-Ing. Bauingenieur Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Universität Stuttgart www.uni-stuttgart.de/ilek Frank Maier, Dipl.-Ing. Landesstelle für Bautechnik Baden-Württemberg, Fachgebiete Brandschutz, Glas, Prüfingenieure. www.lgabw.de/lfb Jan Knippers, Prof. Dr.-Ing. Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE), Universität Stuttgart http://itke.architektur.uni-stuttgart.de Stefan Peters, Dipl.-Ing. Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE), Universität Stuttgart http://itke.architektur.uni-stuttgart.de Frank Kaltenbach, Dipl.-Ing. Architekt Fachredakteur der Zeitschrift DETAIL, Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München www.detail.de Karsten Moritz, Dipl.-Ing. Bauingenieur Dipl.-Ing. Architekt Lehrstuhl für Tragwerksplanung, Technische Universität München www.lt.arch.tu-muenchen.de Rainer Barthel, Prof. Dr.-Ing. Bauingenieur Lehrstuhl für Tragwerksplanung, Technische Universität München www.lt.arch.tu-muenchen.de Stefan Schäfer, Prof. Dipl.-Ing. Architekt Institut für Massivbau, Fachgebiet Konstruktives Gestalten und Baukonstruktion, Technische Universität Darmstadt, www.massivbau.tu-darmstadt.de/konges/index.html Manfred Gränzer, Dr.-Ing. Leiter der Landesstelle für Bautechnik Baden-Württemberg www.lgabw.de/lfb

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Glas

Baustoff Glas Der Werkstoff – Glasarten

Baustoff Glas – Entwicklungen und Tendenzen Andrea Compagno

Zahlreiche Fortschritte in der Glastechnologie liefern uns einen Baustoff, der architektonische, ökonomische und ökologische Vorzüge vereint. Diese Entwicklungen wurden durch die Ölkrise der 70erJahre in Gang gesetzt, als es darum ging, Wege zu einer weniger energieaufwändigen Glasarchitektur zu finden. Der folgende Überblick zeigt die heute zur Verfügung stehenden Glasarten sowie deren Einsatzmöglicheiten. Das Innovationspotenzial auf diesem Gebiet ist noch lange nicht ausgeschöpft. Aus diesem Grund ist auch in Zukunft mit einem verstärkten Trend hin zum Baustoff Glas zu rechnen. Der Werkstoff

Glas ist ein anorganisches Schmelzprodukt, das als erstarrte Flüssigkeit definiert wird, weil das Material durch eine kontrollierte Kühlungstechnik ohne Kristallisation vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. Durch das Fehlen einer kristallinen Struktur dringt das Licht ohne Streuung durch das Glas und es wirkt transparent. Verschiedene chemische Stoffe haben die Fähigkeit, Glas zu bilden, wie die Oxide von Silizium (Si), Bor (B), Germanium (Ge), Phosphor (P) und Arsen (As). Da die Hauptkomponente praktisch aller Glasprodukte Siliziumdioxid ist, spricht man allgemein von Silikatgläsern. Das übliche Bauglas, das so genannte Alkali-Kalk-Silikatglas, enthält Quarzsand (SiO2, 69 – 74 %), Natron (Na2O, 12 – 16 %), Kalk (CaO, 5 – 12 %) und einige Prozente an anderen Stoffen, welche die Eigenschaften oder die Einfärbung beeinflussen. Durch den Zusatz von Bor (B2O3, 7 – 15 %) anstelle von Kalk werden Borosilikatgläser hergestellt. Sie werden für den Brandschutz eingesetzt, da sie dank ihrer sehr niedrigen thermischen Ausdehnung eine wesentlich höhere Beständigkeit gegen Temperaturwechsel aufweisen. Bei der Glasherstellung werden die Rohstoffe zuerst erhitzt, bis sie zähflüssig sind, dann verarbeitet und langsam abgekühlt. Während des Kühlprozesses verhindert die hohe Viskosität der Schmelze, dass die Moleküle sich in einer kristallinen Struktur ordnen. Dieser ungeordnet erstarrte Molekülzustand wird als »eingefroren« bezeichnet. Herstellungsverfahren Glas ist zunächst ein Zufallsprodukt der Natur, das sich aufgrund großer Hitze im Erdinnern bildet und bei Vulkanaus brüchen herausgeschleudert wird. Dieses Naturprodukt, wie der Obsidian, wurde von frühen Zivilisationen beispiels10

weise als Schmuck, für Pfeilspitzen und für Gefäße verwendet. Archäologische Funde in Ägypten beweisen, dass dort bereits vor 7 000 Jahren Glas geschmolzen wurde. Vor ungefähr 5 000 Jahren entdeckten mesopotamische Handwerker, dass sich unter großer Hitze Silizium, Kalk und Metalloxide zu einer glasigen Masse verarbeiten lassen. Im 1. Jahrhundert v. Chr. schließlich entwickelten die Phönizier das Glasblasen. Etwa zur gleichen Zeit konnten die Römer durch das Gießverfahren bis zu 70 ≈ 100 cm große Glasscheiben herstellen. Mit dem Untergang des römischen Reiches gerieten diese Techniken in Vergessenheit. Im 14. Jahrhundert schließlich wurden das Butzenglas- und das Mondglasverfahren entwickelt. Das Zylinderblasund Streckverfahren entdeckte man bereits im 10. Jahrhundert, aber erst im 18. Jahrhundert war es so weit entwickelt, dass flache Glasscheiben von 180 ≈ 120 cm bis zu 210 ≈ 130 cm hergestellt werden konnten. Durch die Mechanisierung des Zylinderblasverfahrens können seit Anfang des 20. Jahrhunderts 190 ≈ 1000 cm große Glasscheiben produziert werden. Der erste kontinuierliche Fertigungsprozess war das mechanische Ziehverfahren. Dieses Verfahren wurde fast gleichzeitig von Emile Fourcault im Jahre 1904 und von Irwin W. Colburn um 1905 patentiert. Es ermöglichte die Produktion eines kontinuierlichen Glasbandes von 125 cm Breite. Alistair Pilkington entwickelte 1959 das Float-Verfahren. Dabei floss die Glasschmelze über ein flüssiges Zinnbad und bildete ein Glasband mit nahezu planer Oberfläche von 321 cm Breite. Float-Anlagen produzieren pro Stunde bis zu 3 000 m2 Flachglas mit sehr hohen optischen Eigenschaften. Glasarten

Im Bauwesen kommen verschiedene Glasarten zur Anwendung: Float- und Fensterglas Floatglas ist die am häufigsten verwendete Flachglasart. Die maximalen Bandmaße betragen 321 ≈ 600 cm mit einer Dicke von 2 bis 19 mm – Überlängen sind möglich, jedoch wesentlich teurer. Dünnglas (nur 0,6 bis1,8 mm), Fensterglas (1,8 bis 3,8 mm) und Dickglas (Glasdicken über 19 mm) werden oft im Ziehverfahren hergestellt. Charakteristisch für alle genannten Glasscheiben ist eine klare und verzerrungsfreie Durchsicht.

Baustoff Glas Glasarten

Guss- und Ornamentglas Ebenfalls als kontinuierliches Band wird Guss- und Ornamentglas produziert. Die Glasschmelze wird durch Walzen kalibriert und gegebenenfalls ein- oder zweiseitig mit einer Oberflächenstruktur geprägt. Während der Herstellung kann ein punktgeschweißtes Drahtnetz in das weiche Glasband eingelegt werden. Guss- und Ornamentgläser sind transluzent, weil das Licht von der mehr oder weniger stark geprägten Oberflächenstruktur gestreut wird. Es gibt bestimmte Oberflächenstrukturen, die eigens für die Streuung des Tageslichts im Raum entwickelt wurden. Die maximalen Abmessungen und Dicken sind je nach Design und Hersteller unterschiedlich. Poliertes Drahtglas Durch das Polieren der Oberflächen kann ein durchsichtiges Drahtglas mit planparallelen Oberflächen hergestellt werden. Drahtglasscheiben werden aus optischen Gründen verwendet, sind aber nicht als Sicherheitsgläser eingestuft. Die maximalen Abmessungen von Drahtglas betragen in der Breite 1,98 cm, in der Länge 1,65 bis 3,82 cm und in der Dicke von 6 bis 10 mm.

Profiliertes Glas Gussglasstreifen können in U-förmige Glasprofile mit strukturierten Oberflächen umgeformt werden (Abb. 1). Die Stege dienen zur Aussteifung des Glasprofils. Die Oberflächen können mit verschiedenen Strukturen sowie mit Sonnen- oder Wärmeschutz-Beschichtungen versehen werden. Profilglaselemente werden in der Standardbreite von 22, 25, 32, 50 cm hergestellt und in der Länge von 6 m geliefert. Für eine höhere Bruchsicherheit werden sie auch mit Drahteinlagen gefertigt. Glassteine Glassteine, früher Glasbausteine genannt, bestehen aus zwei schalenförmigen Glasteilen, die wieder erhitzt werden, bis sie an den Kontaktflächen zusammenschmelzen und einen Hohlglaskörper bilden. Sie können in der Masse eingefärbt sein, glatte oder strukturierte Oberflächen aufweisen. Wände aus Glassteinen können die Anforderungen der Brandschutzklasse G60 und G120 erfüllen. Die Standarddimensionen sind 15 ≈ 15 cm bis 30 ≈ 30 cm mit einer Tiefe von 8 – 10 cm. Übergroße Glassteine von 43 ≈ 43 cm wurden speziell für ein Kaufhaus in Tokio entwickelt und hergestellt (Seite 9).

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Institutsgebäude in Paris Drahtbewehrte Profilglaselemente als Sonnenbrecher Architekten: Jérôme Brunet & Eric Saunier, Paris

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Baustoff Glas Glaseigenschaften

Glaseigenschaften

Der Strukturzustand und die Zusammensetzung von Glas prägen maßgeblich verschiedene bauphysikalische Eigenschaften. Optische Eigenschaften Die Transparenz des Glases ist darauf zurückzuführen, dass die Moleküle keine Kristallgitter bilden; daher dringt die Lichtstrahlung durch, ohne gestreut zu werden. Durch eine Glasscheibe gelangt die Solarstrahlung mit einer Wellenlänge von 315 nm bis 2 500 nm, d.h. vom ultravioletten Bereich von 315 bis 380 nm über den sichtbaren Bereich von 380 bis 780 nm bis zum nahen IR-Bereich von 780 bis 2 500 nm. Dabei werden der UV-Bereich unter 315 nm und der langwellige IR-Bereich oberhalb 2 500 nm völlig absorbiert. Diese Undurchlässigkeit für die langwellige Strahlung erklärt den Treibhauseffekt einer Verglasung: Die durchgelassene Solarstrahlung wird im Rauminneren in Wärme umgewandelt, gelangt aber anschließend als langwellige Wärmestrahlung nicht mehr hinaus. Thermische Eigenschaften Für die Wärmeverluste ist der Wärmedurchgang der Glasscheibe ausschlaggebend. Während der Wärmewiderstand nur unwesentlich mit der Scheibendicke zu beeinflussen ist, kann die Wärmestrahlung durch Beschichtungen, die Konvektion durch den Aufbau, z.B. Isolierglas, verändert werden. Die Wärmedehnung hängt von der chemischen Zusammensetzung des Glases ab. Bei Alkali-Kalk-Silikatgläsern beträgt die Wärmedehnung 9 (10 – 6 K–1), bei Borosilikatgläsern 3 – 6 (10– 6 K–1). Physikalische Kenngrößen Mit den Begriffen Reflexion, Absorption und Transmission beschreibt man die Strahlungsdurchlässigkeit einer oder

mehrerer Glasscheiben. Sie werden als prozentualer Anteil des gesamten Strahlungseinfalls ausgedrückt (Abb. 2). Die wesentlichen physikalischen Größen für die Bewertung des Lichteinfalls und der Wärmegewinne und -verluste sind: Die Tageslichttransmission, der τ-Wert, gibt den prozentualen Anteil an direkt durchgelassener, senkrecht einfallender Lichtstrahlung wieder. Der Gesamtenergietransmissionsgrad g, der g-Wert, ist die Summe des direkt durchgelassenen Sonnenstrahlungsanteils bei senkrechtem Einfall und der sekundären Wärmeabgabe qi der Verglasung nach innen infolge Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion. Der Wärmedurchgangskoeffizient U, der U-Wert, ist der Wärmestrom, der in einer Stunde durch ein 1m2 großes Bauteil fließt. Dabei wird ein Temperaturunterschied der an den Bauteil angrenzenden Luftschichten von 1 Kelvin angenommen. Biegefestigkeit Der hohe Anteil an Siliziumdioxid ist für die Härte und die Festigkeit maßgebend, aber auch für die unerwünschte Sprödigkeit des Glases, die bei einer minimalen Überschreitung der Grenze der elastischen Verformung zum Bruch einer Glasscheibe führt. Während die theoretische Zugfestigkeit des Glases um 104 N/mm2 liegt, erreicht sie praktisch maximal 30 bis 60 N/mm2 wegen Beschädigungen und kaum sichtbaren Oberflächenrissen. Vorgespanntes Glas Die niedrige Zugfestigkeit kann durch eine thermische oder chemische Vorspannung erhöht werden. Dabei werden Druckspannungen in der Oberfläche aufgebaut, die ein Überdrücken der Risse und Beschädigungen bewirken. Damit muss die Belastung zuerst die Druckvorspannung abbauen, bis sie die Zugfestigkeit im Glas beansprucht (Abb. 3, 4).

Bei der thermischen Vorspannung wird die Glasscheibe auf ca. 680 °C erwärmt und dann abrupt mit kalter Luft angeblasen, wodurch die Glasoberfläche sofort erhärtet, während sich der Kern langsamer zusammenzieht. Damit bilden sich in der Kernzone Zugkräfte und in der Oberflächenschicht Druckkräfte, was den Vorspannungszustand bewirkt. Eine thermisch vorgespannte Scheibe zerbricht in viele Krümel ohne scharfe Kanten, was die Verletzungsgefahr vermindert, und wird deshalb Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) genannt. In der Scheibe können mikroskopische Einschlüsse aus Nickelsulfid enthalten sein, die mit der Aufwärmung wachsen und die Scheibe schlagartig zerstören können. Deshalb werden ESG-Scheiben vor dem Einsatz oft einem Heißlagerungstest (heat soak test, HST) unterzogen. Beim teilvorgespannten Glas (TVG) erfolgt die Kühlung langsamer, sodass der Vorspannungsgrad zwischen normaler unbehandelter Glasscheibe und ESG-Scheibe liegt. TVG zerbricht in große Stücke wie eine normale Glasscheibe. Die Biegefestigkeit von ESG-Scheiben beträgt ca. 90 bis 120 N/mm2, diejenige von TVG-Scheiben ca. 40 bis 75 N/mm2. Eine chemische Vorspannung entsteht durch Ionenaustausch an der Glasoberfläche. Bei diesem Verfahren wird die Glasscheibe in eine heiße Salzschmelze eingetaucht. Die außen liegenden Natriumionen werden mit den größeren Kaliumionen ausgetauscht, was Druckkräfte in einer sehr dünnen Oberflächenschicht bildet. Die chemische Vorspannung wird bei dünnen Scheiben wie z.B. Autoscheiben eingesetzt. Die Biegefestigkeit von chemisch vorgespanntem Glas liegt bei 200 N/mm2. Siehe hierzu auch Seite 32. Im Allgemeinen können vorgespannte Gläser nachträglich nicht mehr bearbeitet, z.B. geschnitten oder gebohrt, werden.

gesamte Sonneneinstrahlung

Belastung Lichttransmission τL -Druck

Drucks

τL Reflexion

Glasdicke Transmission τe Zugspannung Vorspannung

sekundäre Wärmeabgabe nach 2 außen qa

12

sekundäre Wärmeabgabe nach innen qi

Auflager für die Glasscheibe 3

g

pannun

+Zug

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Baustoff Glas Glaseigenschaften

2

3 4 5

5

Strahlendurchgang bei einer Glasscheibe: Reflexion, Absorption, Transmission und Gesamtenergietransmission (g-Wert) Aufbau der inneren Spannung bei EinscheibenSicherheits-Glas Spannungen an der Glasoberfläche bei Belastung Veranstaltungs- und Kongresszentrum in San Sebastián, Spanien Material: gebogenes VSG aus transparentem Profilglas und sandgestrahltem Floatglas Architekt: Rafael Moneo, Madrid

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Die Eigenschaften einer Glasscheibe können durch die Zusammensetzung der Glasmasse und/oder durch die Veränderung der Eigenschaften ihrer Oberfläche variiert werden. Floatglas Quarzsand, der wichtigste Rohstoff für die Glasherstellung, enthält stets kleine Verunreinigungen, die Verfärbungen bewirken. Der leichte Grünstich eines üblichen Floatglases ist auf das Eisenoxid (Fe2O3) zurückzuführen. Typische Kennwerte einer 4 mm dicken Floatscheibe ist ein τ-Wert von 0,90 und ein g-Wert von 0,87, sie variieren jedoch je nach Glasdicke (Abb. 6).

40

Fototropes Glas Braune oder graue fototrope Gläser werden für die Herstellung von Brillengläsern verwendet. Sie sind ein selbstregelndes System, dessen Lichtdurchlässigkeit sich durch die UV-Bestrahlung automatisch verändert. Sie weisen einen breiten Transmissionsbereich auf, z.B. können sich Gläser von 0,91 auf 0,25 verdunkeln (Abb. 8).

60

Transmission

40

80

20 0

100 100

1500 2000

1000

6

Diagramm zur spektralen Transmission eines Floatglases

Transmission [%]

100 80 60

3

1

4

40 20 0

5 2 500

Fotosensitives Glas Eine besondere Entwicklung im Bereich der Einfärbung der Glasmasse stellen fotosensitive Gläser dar. Durch Bestrahlung mit UV-Licht und anschließender Erwärmung können Strukturen oder Muster in der Masse erzeugt werden. 1983 hat Corning Glass das Produkt Louverre® entwickelt, dessen lamellenförmige Struktur dem Sonnenschutz dient.

20

60

1000 1500

2500

Wellenlänge 7

Diagramm zur spektralen Transmission von verschieden gefärbten Gläsern 1 klar, 2 grün, 3 blau, 4 bronze, 5 grau

100 unbelichtet 80 60 belichtet

40 20 0 500

8

9

1000 1500 Wellenlänge

2500

Diagramm zur spektralen Transmission eines fototropen Glases

100

0

Reflexion

80

20

60

40

Absorption

60

40 Transmission

20 0 100

1000

80

1500 2000

100

Wellenlänge Diagramm zur spektralen Transmission eines reflektiv beschichteten Glases

100 80

Glasoberfläche

60 40 20 0

Low-E-Beschichtung 100

1000 1500

2500

Wellenlänge 10 Diagramm zur spektralen Transmission eines Low-E-beschichteten Glases

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Reflexion [%]

0 Absorption

80

Transmission

Reflexion [%]

Weißes Glas Reinere, eisenärmere Glasscheiben, das so genannte »weiße Glas«, werden durch eine chemische Reinigung des Grundstoffs oder durch die Verwendung von besonders reinem Rohmaterial erreicht. Ein 4 mm starkes, »weißes Glas« weist einen τ-Wert von 0,92 und einen g-Wert von 0,90 auf (Abb. 7).

Reflexion 100

Reflexion [%]

Die Glasscheibe

Gefärbtes Glas Der Zusatz von Metalloxiden führt zu einer stärkeren Einfärbung, die eine höhere Absorption und damit eine Reduktion der Strahlungstransmission bewirkt. Die Farbpalette ist heute auf Grün, Blau, Bronze und Grau beschränkt. Grüne Gläser entstehen durch den Zusatz von Eisenoxid und finden die größte Verbreitung. Ein 4 mm starkes grünes Glas weist einen τ-Wert von 0,78 und einen g-Wert von 0,67 auf. Mit Nickeloxid werden grau getönte Gläser, mit Selen bronzefarbene Gläser hergestellt; beide werden zur Dämpfung der Helligkeit eingesetzt. Ein graues Glas weist einen τ-Wert von 0,54 und einen g-Wert von 0,67 auf, ein bronzegefärbtes Glas einen τ-Wert von 0,55 und einen g-Wert von 0,65 (Abb. 7).

Transmission [%]

Die Strahlungsdurchlässigkeit einer Glasscheibe bestimmt sowohl den Einfall an Tageslicht und Wärmestrahlung in ein Gebäude als auch deren Austritt. Im Sommer soll das Tageslicht genutzt, aber unerwünschte Wärmegewinne verhindert werden. Im Winter hingegen sind die Wärmegewinne willkommen, da sie die Wärmeverluste über die Glasfassade zum Teil ausgleichen. Diese teils widersprüchlichen Anforderungen bedingen den Einsatz von Gläsern mit veränderbaren Eigenschaften, die sich zurzeit noch in der Entwicklung befinden. Bislang müssen die Verglasungen mit zusätzlichen Sonnen- und Wärmeschutzmaßnahmen ergänzt werden. Für die Verglasungen stehen Glasscheiben mit oder ohne Beschichtung sowie Kombinationen wie Verbund- und Isoliergläser zur Verfügung.

Transmission und Absorption [%]

Die Glasfassade

Transmission und Absorption [%]

Baustoff Glas Die Glasfassade – Die Glasscheibe

Baustoff Glas Oberflächenbehandlung

Oberflächenbehandlungen

Weitere Möglichkeiten, die Eigenschaften einer Glasscheibe zu verändern – die so genannte Veredelung – bieten subtraktive und additive Verfahren. Bei den subtraktiven Verfahren wird die Oberfläche der Glasscheibe bearbeitet, z.B. durch Schleifen, Polieren oder Mattieren. Bei den additiven Verfahren wird auf die Glasoberfläche Material aufgetragen, wie etwa dünne oder dicke Beschichtungen oder auch laminierte Folien. Schleifen und Polieren Bis in die 60er-Jahre wurden besonders klare und verzerrungsfreie Glasscheiben im Guss- und Walzverfahren hergestellt und anschließend beidseitig geschliffen und poliert. Sie wurden für Schaufenster und Spiegel verwendet, was zur Benennung »Spiegelglas« geführt hat. Mattierung Eine aufgeraute Scheibenoberfläche streut das eintreffende Tageslicht und vermindert damit die Transparenz. Die Mattierung erfolgt chemisch oder mechanisch. Sie kann die volle Fläche oder Teilbereiche erfassen (Abb. 11). Die Ätzung ist eine chemische Behandlung mit Säuren. Die Einwirkungsdauer der Säure bestimmt den Rauheits- bzw. den Mattierungsgrad. Seit kurzem werden geätzte Glasscheiben industriell hergestellt. Durch Sandstrahlen wird eine Glasscheibe mechanisch mattiert. Je nach Bearbeitungsdauer können Muster mit gewissen Vertiefungen geschaffen werden. Dünnbeschichtungen Dünne Schichten aus Edelmetallen und/ oder Metalloxiden werden auf klaren oder eingefärbten Scheiben aufgebracht, um die Strahlungstransmission zu beeinflussen. Die dünnen Beschichtungen werden entweder online, d.h. unmittelbar nach der Glasherstellung in der Floatanlage, oder offline, also in einem späteren Arbeitsvorgang, aufgetragen. Online werden die Beschichtungen des Typs Hard-Coating durch eine chemische Reaktion, dem so genannten CD-Verfahren (Chemical Deposition), hergestellt. Das Beschichtungsmaterial wird auf das warme Floatglasband flüssig bzw. dampfförmig oder in fester Form als Puder aufgetragen. Durch die chemische Reaktion entsteht eine harte Schicht, die gegen Abnutzung und chemische Einwirkungen beständig ist. Scheiben mit Hard-Coating können als Einfachverglasung eingesetzt werden.

Offline werden die Glasscheiben durch das Tauch- oder das Vakuumverfahren beschichtet. Beim Tauchverfahren werden die Glasscheiben in Sol-Gel-Lösungen eingetaucht und anschließend gebrannt. Durch diesen Prozess werden beide Oberflächen beschichtet. Beim Vakuumverfahren, dem so genannten TVD-Verfahren, wird das Beschichtungsmaterial durch Kathoden-Zerstäubung (Sputtering) in einer MehrkammerHochvakuum-Anlage verdampft und auf der Glasoberfläche kondensiert. Die Beschichtungen sind meist Systeme aus Einzelschichten, die in beliebiger Dicke und mit sehr hoher Gleichmäßigkeit aufgetragen werden können. Das Vakuumverfahren führt meistens zu weicheren Schichten, den so genannten Soft-Coatings. Durch die Wahl von Schichtenaufbau und -dicke kann die Licht- und Strahlungstransmission flexibel eingestellt werden. Diese Beschichtungen sind jedoch eher weich und gegenüber aggressiver Luftverschmutzung und mechanischen Beanspruchungen empfindlich. Aus diesem Grund müssen sie durch den Einbau in Isoliergläser geschützt werden.

11 11 Kunsthaus Bregenz VSG-Scheiben (2≈ 10 mm Weißglas, 4≈ PVB-Folie), einseitig geätzt Architekt: Peter Zumthor, Haldenstein/CH

Wärmedämm- und Sonnenschutzschichten Für den Wärmeschutz werden Wärmedämmschichten, so genannte niedrigemissive Beschichtungen (Low-E-Coatings), eingesetzt. Sie reduzieren die Emissivität der Glasoberfläche und damit ihre Wärmeabstrahlung. Dafür werden leitfähige Metallschichten auf der Basis von Gold, Silber oder Kupfer verwendet. In den letzten Jahren hat sich als Basis Silber durchgesetzt, weil es eine optimale Farbneutralität bei höchster Lichttransmission bietet. Für den Sonnenschutz werden reflektierende Beschichtungen aus Silber oder Gold sowie Metalloxidschichten, vorwiegend aus Chromnickel, Edelstahl oder ähnlichen Metalllegierungen, verwendet. Diese metallischen Beschichtungen bewirken eine erhöhte Reflexion, welche die Transmission und damit die Gesamtstrahlungstransmission reduzieren. Sie können sowohl auf klares als auch auf eingefärbtes Glas aufgetragen werden. Für Sonnenschutzgläser sind τ-Werte von 0,20 bis 0,75 und g-Werte von 0,10 bis 0,65 üblich (Abb. 9). Der Schichtenaufbau kann auch selektive Eigenschaften aufweisen, die eine hohe Transmission im sichtbaren Bereich und gleichzeitig eine geringe Transmission im infraroten Bereich gewährleisten. 15

Baustoff Glas Oberflächenbehandlung

12 12 Glasskulptur »Dichroitisches Lichtfeld«, New York Künstler: James Carpenter, New York 13 Herz-Jesu-Kirche in München Portalverglasung »Floatglasmalerei«, erhabene, transparente Emailbeschichtung auf Isolierverglasung Künstler: Alexander Beleschenko, Swansea/UK Architekten: Allmann Sattler Wappner, München 14 Badehalle in Bad Elster Überkopf-Sonnenschutzlamellen VSG, farbige Bedruckung im Siebdruckverfahren Architekten: Behnisch und Partner Stuttgart Günter Behnisch, Manfred Sabatke Fassadenberatung: Ingenieurbüro Brecht, Stuttgart 15 »Barbarossa Center« in Köln Lichtband mit monochromen, blauen Leuchtdioden Architekten: Busman & Haberer GmbH, Köln Lichtplanung: ag Licht, Bonn

16

Baustoff Glas Oberflächenbehandlung

Sonderbeschichtungen Optische Beschichtungen eignen sich für spezielle Anwendungsbereiche in der Medizin, Beleuchtungs- und Industrietechnik.

Dickbeschichtungen Dickbeschichtungen sind Schutzschichtund Emailbeschichtungen sowie auflaminierte Kunststofffolien. Sie werden fast ausschließlich offline hergestellt.

• Kaltlichtspiegelnde Beschichtungen funktionieren wie »umgekehrte« LowE-Beschichtungen, indem sie die sichtbaren Wellenlängen reflektieren, den IR-Bereich aber durchlassen. Sie werden bei den Reflektoren der dichroitischen Lampen oder Projektoren verwendet.

• Schutzschichtbeschichtungen Als Schutz für die dünne Silberschicht eines Spiegels wird eine Schutzlackierung aufgetragen. Sie wird durch Schleiergießen hergestellt. Dabei wird der Spiegel durch einen Lackschleier gezogen, der mit einer Schlitzdüse erzeugt wird.

• Entspiegelnde Beschichtungen reduzieren die Reflexion von Glasscheiben von ca. 8 % auf ca. 1 % und steigern damit die Lichttransmission. Sie werden für Verglasungen von Vitrinen oder Anzeigetafeln verwendet (Amiran®, Mirogas®, Luxar®).

• Emailbeschichtungen Emaillierte Glasscheiben sind mit einer abnutzungs- und witterungsbeständigen keramischen Beschichtung versehen. Die Emailbeschichtung entsteht, wenn eine Emailfritte aus fein gemahlenem Glas mit Zusatzmitteln und Farbpigmenten auf die Glasscheibe aufgetragen und anschließend eingebrannt wird. Emaillierte Glasscheiben können vollflächig oder mit Mustern gestaltet werden. Ein Walzenauftrag erzeugt eine vollflächige Beschichtung, dabei wird die Farbschicht mit einer Druckwalze auf die Scheibe aufgetragen. Eine Dosierwalze regelt die Schichtdicke. 14 Punkt-, Linien- und Strichmuster in gleichmäßigem oder verlaufendem Bedruckungsgrad werden in Siebdrucktechnik hergestellt. Das Muster wird mit einer Druckschablone auf die Scheibe aufgetragen, wobei – bei mehrfarbigen Mustern – jeder Farbauftrag einzeln trocknet (Abb. 13 und 14). Emaillierte Muster können in Leuchtflächen verwandelt werden. Dabei wird Kunstlicht aus Leuchtdioden von der Scheibenkante eingeführt und durch die Emailbedruckung sichtbar gemacht. Leuchtdioden ermöglichen beliebige Farbabstufungen (Abb. 15). Für Autoscheiben mit integrierter Hei- 15 zung oder Antenne beispielsweise werden Leiterbahnen mit Leitpaste verwendet.

13

• Dichroitische Beschichtungen haben die Eigenschaft, dass der Übergang von Transmission zu Reflexion im sichtbaren Strahlungsbereich erfolgt. Damit wird das Licht in komplementäre Farben zerlegt. Solche Gläser werden für Spezialfilter in der Mess- und Labortechnik eingesetzt. Der Architekt und Glasspezialist James Carpenter hat dichroitische Gläser für viele Kunst-am-Bau-Projekte verwendet (Abb. 12). • Elektroleitende Beschichtungen sind Schichten und Schichtsysteme auf der Basis von Indiumoxid (ITO) und Silber. Sie bilden elektrisch leitfähige Beschichtungen, die z.B. für ECSchichten (Elektrochrome) verwendet werden. • Schmutz abweisende Beschichtungen reduzieren die Verschmutzung einer Verglasung durch Umwelteinflüsse und erleichtern ihre Reinigung. Dieser Effekt entsteht durch die Veränderung der Benetzungseigenschaften der Glasoberfläche. Bei hydrophoben Beschichtungen bildet das auftreffende Wasser Tropfen, die leicht wegfließen. Bei hydrophilen Beschichtungen breitet sich das Wasser aus und bildet einen transparenten Film.

Auflaminierte Kunststofffolien Um die Verletzungsgefahr beim Bruch einer Glasscheibe zu verhindern, können Kunststofffolien auf die Scheibe laminiert werden, die als Splitterbindung wirken. Auf dem Markt sind auch Kunststofffolien mit Wärme- und Sonnenschutzeigenschaften erhältlich. Diese Produkte haben sich in Europa nicht durchgesetzt. Bei der Herstellung wird die Folie mittels einer Speiserolle auf die Scheibe geführt und aufgepresst. 17

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Verbundglas

Mehrschichtige Glasscheiben

Ein mehrschichtiger Aufbau ermöglicht die Kombination von Glasscheiben mit oder ohne Beschichtungen und die Schaffung von unterschiedlich breiten Scheibenzwischenräumen, welche die Integration von verschiedenen Maßnahmen für Wärme- und Sonnenschutz ermöglichen. Das Verbundglas Verbundgläser bestehen aus zwei oder mehreren Scheiben, die durch eine Zwischenschicht verbunden sind. Verbundgläser ohne Sicherheitseigenschaften können zur Schalldämmung oder für dekorative Zwecke verwendet werden. Als Zwischenschicht können Gießharze und verschiedene Arten von Kunststofffolien eingelegt werden: durchsichtige, gefärbte und gemusterte, UV-absorbierende und IR-reflektierende Folien, Folien mit Drahteinlagen für Sicherheits-, Alarmoder Heizzwecke. Gießharz wird zwischen die Scheiben gegossen und anschließend durch UV-Bestrahlung oder chemische Behandlung verfestigt. Kunststofffolien werden zwischen die Glasscheiben laminiert. Auf dem Markt erhältlich sind auch Verbundgläser mit Zwischenschichten aus Metallgewebe

16 Verbindungssteg in Rotterdam Bodenplatten aus VSG (2 ≈ 15 mm) auf zwei Glasträgern Architekten: Dirk Jan Postel, Kraaijvanger • Urbis, Rotterdam Tragwerksplanung: Rob Nisse, ABT Velp 17 Beispiele für verschiedene Aufbauarten von Brandschutzgläsern 18 Durchschusshemmendes Glas 19 Brandschutzglas, Demonstration der thermischen 16 Isolation an Pilkington Pyrostop®

18

(OkaTech®), furniertem Holz (Crisunid®) und Glasvlies (Thermolux®). In dem Zwischenraum können sogar Leuchtdioden eingeschlossen werden, die durch Stromversorgung über eine transparente leitende Beschichtung aktiviert werden (PowerGlass®). Verbundsicherheitsglas (VSG) Die häufigste Anwendung von Verbundglas ist das Verbundsicherheitsglas (VSG), das mit einer Zwischenschicht aus Polyvinyl-Butyral-Folie (PVB) hergestellt wird. Beim Bruch bleiben die Glassplitter an der elastischen PVB-Folie haften, sodass die Verletzungsgefahr wesentlich reduziert wird. Ein weiterer Vorteil von VSG-Scheiben ist, dass sie nicht wie Float- und ESG-Scheiben in Bruchstücke zerfallen, sondern anprallende Personen oder Gegenstände gegebenenfalls zurückhalten können. Typische Anwendungen für VSG-Scheiben sind Überkopfverglasungen und Verglasungen zur Absturzsicherung, wie Glasbrüstungen oder geschosshohe Verglasungen (Abb. 11, 14). Bei der Herstellung von VSG-Scheiben werden die PVB-Folien mit einer Dicke von 0,38 mm oder 0,76 mm zwischen die Gläser gelegt und in einem Autoklav unter

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Verbundglas

Einwirkung von Wärme und Unterdruck zusammengepresst. Bei VSG-Scheiben werden oft ESG- oder TVG-Scheiben verwendet, die eine höhere Festigkeit als normales Floatglas aufweisen. Beim Bruch haben TVG-Scheiben gegenüber ESG-Scheiben den Vorteil, dass sie durch die Haftung größerer Stücke auf der Zwischenschicht eine bessere Resttragfähigkeit gewährleisten. Begehbares Verbundglas Verbundglas wird auch für betretbare und begehbare Verglasungen eingesetzt, um eine Absturzsicherung zu gewährleisten (Abb. 16). Betretbare Verglasungen können nur von Reinigungs- und Wartungspersonal betreten werden. Bei der Dimensionierung werden zusätzlich zu den Flächenlasten Punktlasten angenommen. Begehbare Verglasungen sind allgemein zugänglich und werden deshalb wie eine normale Bodenplatte dimensioniert. Sie müssen auch für den Transport schwerer Gegenstände geeignet sein. Auf dem tragenden Verbundglas wird oft eine Verschleißscheibe als Schutzschicht vorgesehen. Zur Vermeidung von Rutschgefahr ist sie mattiert oder mit einer rauen Emailbedruckung versehen.

Durchwurf-, durchbruch- und durchschusshemmendes Verbundglas Durch die Kombination unterschiedlicher Glas- und Foliendicken lassen sich verschiedene Sicherheitsanforderungen erfüllen (Abb. 18). Eigenschaften der Verglasungen können sein: • • • •

Brandschutz-Verbundglas Brandschutzgläser dienen dem vorbeugenden Brandschutz und sollen das Ausbreiten von Feuer im Gebäude vermindern oder zumindest verzögern. Die Brandschutzanforderungen variieren zwischen Raumabschluss für 30 Minuten bis zur thermischen Isolation von 90 Minuten, entsprechend dem Aufbau und der Dicke des Verbundglases. Als Zwischenschichten dienen Wasserglasschichten von 1 bis 2 mm oder Wasserglasgele von 10 mm und mehr Dicke. Beim Einsatz von Wasserglasschichten wird eine flüssige Wassersalzlösung auf die Grundscheibe gegossen, getrocknet und darauf dann die Deckscheibe laminiert. Durch die Anzahl der Schichten können die gewünschten Anforderungen erfüllt werden. Brandschutzgläser mit Wassergelen werden nach dem Gießharzverfahren hergestellt. Die Wasserlösung wird flüssig eingegossen und anschließend vernetzt. Aus der Dicke ergibt sich die Feuerwiderstandszeit. Brandschutzgläser werden als Einheit zusammen mit der Rahmenkonstruktion und dem Abdichtungssystem zugelassen und können daher nur als komplettes Bauteil eingesetzt werden (Abb. 17, 19).

durchwurf-, durchbruch-, durchschuss- und sprengwirkungshemmend.

Die Dicke solcher VSG-Kombinationen kann bis zu 10 cm betragen (SSG-Contracrime®). Schallschutz-Verbundglas Die Verwendung von weichen und Schall absorbierenden Zwischenschichten in mehrschichtigen Glasscheiben ermöglicht die Dämpfung von Schallwellen. Dabei werden die Schwingungen der beiden Glasscheiben entkoppelt. Die meisten Schallschutzverbundgläser werden mit einer etwa 1 mm starken Gießharzschicht hergestellt (Ipaphon®). Seit kurzem sind auch Kunststofffolien für Schallschutz-Verglasungen auf dem Markt (Trosifol-Sound-Control®).

17: Beispiele für verschiedene Aufbauarten von Brandschutzgläsern

Contraflam®

F30

F90

Kalknatronglas, vorgespannt (Sekurit) Zwischen zwei Scheiben ist ein Gel eingelagert, das eine wasserhaltige Salzlösung enthält Funktion: Das eingelagerte Wasser verdampft, das Gel wird opak und bildet ein Hitzeschild Standzeit: Zum Erreichen der hohen Feuerwiderstandszeit wird die Gelschicht vergrößert

Einfachglas: 25 mm Isolierglas: > 36 mm

Einfachglas: 60 mm Isolierglas: > 71 mm

Promaglas®

F30

F90

Basis: Aufbau:

Basis: Aufbau:

Kalknatronglas Mehrere Glasscheiben unterschiedlicher Glasdicke mit Alkalisilikatschichten zwischen den Scheiben Funktion: Zwischenschichten schäumen zu einer festen, zähen Masse auf Standzeit: Zum Erreichen des hohen Feuerwiderstands wird die Anzahl der Scheiben und Schichten erhöht

Einfachglas: 17 mm Isolierglas: > 35 mm

Einfachglas: 43 mm Isolierglas: > 61 mm

Pyrostop®

18

F30

F90

Kalknatronglas (Optifloat) Mehrere Glasscheiben mit Alkalisilikatschichten zwischen den Scheiben Funktion: Zwischenschichten schäumen zu einer festen, zähen Masse auf Standzeit: Zum Erreichen des hohen Feuerwiderstands wird die Anzahl der Scheiben und Schichten erhöht

Einfachglas: 15 mm Isolierglas: > 32 mm

Einfachglas: 50 mm Isolierglas: > 56 mm

Glassteine

F60

Basis: Aufbau:

Basis: Aufbau: Funktion:

Glassteine nach DIN 18 175 doppelschalig kompakte Glassteine mit Fugenbewehrung

Gesamtdicke 200 mm

19

19

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Verbundglas

Verbundgläser mit Funktionsschichten Viel versprechend ist auch die Entwicklung von Funktionsschichten, die für Lichtlenkung, Sonnen- und Wärmeschutz eingesetzt werden. • Winkelabhängig-selektive Schichten Lichtdurchlässige Kunststofffolien können Lichtstrahlen nur bei einem bestimmten Winkeleinfall zerstreuen und damit undurchsichtig wirken. Im Prinzip bestehen sie aus einer mikroskopischen Lamellenstruktur, die in der Folie durch Fotopolymerisation erzeugt wird (Abb. 56). • Schichten mit holografisch-optischen Elementen Durch den physikalischen Effekt der Beugung ermöglichen holografischoptische Elemente (HOE) verschiedene Varianten der Lichtlenkung, vergleichbar derjenigen von Spiegeln, Linsen, Prismen und anderen optischen Elementen. Sie sind Aufzeichnungen von Interferenzmustern, die durch Laserlicht auf einem hoch auflösenden fotografischen Film erzeugt werden. Die Lichtumlenkung erfolgt nur für den eingestellten Einfallswinkel, weshalb die Hologramme dem Lichteinfall nachgeführt werden müssen. In der Architektur werden holografischoptische Elemente für Lichtumlenkung, Sonnenschutz und Displays eingesetzt. Bei Displays erzeugt die Lichtzerlegung Spektralfarben von ungewöhnlicher Leuchtkraft (Abb. 20, 21).

• Schichten mit Fotovoltaik-Modulen Verbundgläser mit Fotovoltaik-Modulen (FV) können die Sonnenstrahlen in elektrischen Strom umwandeln und gleichzeitig als Sonnenschutz dienen (Abb. 22). Die üblichen FV-Module sind Silizium-Solarzellen, wobei zwischen mono- und polykristallinen sowie amorphen Solarzellen unterschieden wird. Die monokristallinen Solarzellen sind opak, blau oder dunkelgrau bis schwarz und weisen einen Wirkungsgrad von 14 – 16 % auf. Sie werden in einem aufwändigen und damit teuren Verfahren aus Silizium-Kristall hergestellt. 20 Die polykristallinen Solarzellen sind 20 meistens blau und opak. Sie sind günstiger, weil sie aus gegossenen Silizium-Blöcken gewonnen werden, haben aber einen etwas niedrigeren 21 Wirkungsgrad von 11 bis 13 %. Kristalline Solarzellen werden als 0,4 mm dicke Scheiben mit den Maßen von 10 ≈ 10 cm bis 15 ≈ 15 cm hergestellt. 22 Anschließend werden sie zu Modulen 23 zusammengebaut und mit Gießharz in den Zwischenraum des Verbundglases 24 eingebettet. Seit einiger Zeit stehen auch andere 25 Farben zur Verfügung wie Gold, Braun, 26 Grün, Magenta, Violett etc.. Da sie nicht dunkel sind, nehmen sie weniger Solarstrahlung auf und haben einen niedrigeren Wirkungsgrad. Amorphe Solarzellen sind nichtkristalline Solarzellen. Sie werden im Dünnschichtverfahren hergestellt und weisen einen Wirkungsgrad von 8 bis 10 % auf. Sie werden als opake oder semitransparente Module angeboten. Bei den semitransparenten Modulen werden Teilflächen der Schichten mittels Lasertrenntechniken abgetragen, sodass transparente Stege zwischen den aktiven Flächen entstehen (Asi-Glas®). Noch befinden sich amorphe Solarzellen aus anderen Materialien wie CdTe 21 und CuInSe2 in Entwicklung die einen Wirkungsgrad von 10 bis 12 % aufweisen sollen.

22

20

Einkaufszentrum in Lille, Fassade der Einkaufspassage Material: Isolierglas mit holografischen Folien und Bildern Architekt: Jean Nouvel, Paris Fortbildungsakademie in Herne Holografische Elemente in der Überkopfverglasung Architekten: Jourda et Perraudin, Lyon (Wettbewerb, Planung) Hegger Hegger Schleiff, Kassel (Planung) Fortbildungsakademie in Herne Fotovoltaik-Module der Fassade Schichten mit Flüssigkristallen Verglasung eines Seminarraumes mit und ohne Durchsicht Schematische Darstellung mikroverkapselter Flüssigkristalle Aufbau einer thermotropen Schicht Aufbau von elektrochromen Schichten nach Professor Claes G. Grandquist, Uppsala

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Verbundglas

Optisch veränderbare Systeme Zurzeit werden verschiedene Systeme intensiv untersucht, die ihre Strahlungsdurchlässigkeit automatisch oder gesteuert verändern können. Bisher sind allerdings nur Prototypen entwickelt worden, es ist noch keine industrielle Produktion angelaufen. Diese Schichten verändern die Strahlungstransmission bei einem Temperaturwechsel, elektrooptische Schichten mit Flüssigkristallen oder mit elektrochromen Materialien verändern sie durch das Anlegen einer elektrischen Spannung. • Thermotrope- und thermochrome Schichten Thermotrope Schichten erfassen den gesamten Bereich der Sonnenstrahlung und gehen bei steigender Temperatur vom klaren und lichtdurchlässigen zum opaken und Licht streuenden Zustand über. Das Grundmaterial besteht aus einer Mischung von zwei Komponenten mit unterschiedlichem Brechungsindex, zum Beispiel aus Wasser und einem Kunststoff (Hydrogel) oder aus zwei verschiedenen Kunststoffen (Polymerblend). Bei niedrigen Temperaturen ist die Mischung homogen und durchsichtig. Bei Erwärmung ändern die Polymere ihre Konfiguration und verursachen die Lichtstreuung. Die Veränderung ist reversibel (Abb. 25). Thermochrome Schichten verändern bei Erwärmung ihre Strahlungstransmission hauptsächlich im nahen IRBereich, sodass sie als Low-E-Schichten eingesetzt werden können, um die Wärmeverluste zu reduzieren. Die Entwicklungsergebnisse sind hier noch nicht abzusehen. • Schichten mit Flüssigkristallen Systeme mit Flüssigkristallen funktionieren dadurch, dass sich die nadelförmigen Flüssigkristalle elektrisch ausrichten lassen. Damit wird das System lichtdurchlässig und bleibt es, solange das Spannungsfeld aufrechterhalten wird. Die Lichtdurchlässigkeit variiert von 0,70 im opaken und 0,73 im durchsichtigen Zustand. Die Folien sind ca. 0,3 mm dick und maximal 1 ≈ 2,80 m groß. Zurzeit können LC-Folien bei Temperaturen von – 40 °C bis + 40 °C störungsfrei eingesetzt werden. Deshalb kommen Systeme mit Flüssigkristallen in der Regel im Innenbereich für den temporären Sichtschutz zur Anwendung. Eine Besonderheit stellen LC-Displays dar. Die Glasfläche ist in Pixel unterteilt, die in verschiedenen Kombinationen

eingeschaltet werden können: als Schriften, Zahlen oder Bilder. LC-Displays werden für Informationstafeln verwendet und können auch zu Videobändern zusammengebaut werden (Abb. 23, 24). • Elektrochrome Schichten Solche Systeme nutzen die Eigenschaft einiger Materialien, Ionen aufzunehmen oder abzugeben und damit ihre Transmission im gesamten Strahlungsbereich zu ändern. Im Prinzip funktionieren sie wie ein Akkumulator: Ein Ionenspeicher, ein Ionenleiter und ein elek- 23 trochromes Material sind zwischen zwei Trägermaterialien – Glas oder Kunststoff – mit transparenten Elektroden gestellt. Die chemische Reaktion findet statt, wenn bei Anlegen einer elektrischen Spannung Ionen hin- und herverschoben werden. Da die Schichten einige Zeit aufgeladen bleiben, ist die Stromzufuhr nur während des Ionenaustauschs notwendig. Am häufigsten wird Wolframoxid (WO3) verwendet, weil es im sichtbaren Bereich die größte 24 Intensitätsvariation zwischen transparent und dunkelblau aufweist. Es können aber auch andere Farben oder sogar Farbwechsel erzeugt werden. Elektrochrome Systeme lassen sich stufenlos zwischen einem transparenten und einem absorbierenden Zustand einstellen (Abb. 26). Damit eignen sie sich als Sonnen- und Blendschutz sowohl für Gebäudeverglasungen als auch für die Scheiben von Flugzeugen, Straßen- und Bahnfahrzeugen. Bei Isoliergläsern mit EC-Scheiben (E-Control®) kann die Lichttransmission von 0,50 im klaren bis 0,15 im abgedunkelten Zustand verändert werden. Damit kann der g-Wert zwischen 0,40 und 0,14 eingestellt werden.

V

Klarer Zustand (tiefe Temperatur)

Geschalteter Zustand (hohe Temperatur)

homogene Mischung

Streumaterial Matrixmaterial

Deckschicht/ Träger

25

• Gasochrome Systeme Aus dem Prinzip der Elektrochromie wurden gasochrome Systeme entwickelt, bei denen die Farbveränderung durch eine katalytische Reaktion der Beschichtung mit einer Glasmischung stattfindet. Sie sind wie ein Isolierglas aufgebaut, der Zwischenraum wird hier von einer Gasmischung durchströmt. Die Scheiben sind mit einer Beschichtung aus Wolframoxid (WO3) und einer Deckschicht aus Platin versehen. Durch die Schichtdicke und die Gaskonzentration lassen sich beinahe beliebige Transmissionsgrade einstellen. Erste Prototypen wurden bereits in 1998 vorgestellt.

V

1

1 2 3 26 4

2

3

Glasscheibe transparente Elektrode Ionenspeicher Ionenleiter

4

5 6 7

5

6

7

elektrochromes Material transparente Elektrode Glasscheibe

21

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Isolierglas

Das Isolierglas

Isoliergläser bestehen aus zwei oder mehreren Glasscheiben, die am Rand durch einen oder mehrere Abstandhalter schubfest und gasdicht verbunden sind. Damit entsteht ein Zwischenraum, der mit einer Füllung aus trockener Luft als Wärmepuffer wirkt. Bei Isoliergläsern können alle vorher beschriebenen Glasscheiben zum Einsatz kommen. Wärmeschutz Durch den Einsatz von Isoliergläsern können die Wärmeverluste einer monolithischen Glasscheibe von 6 W/m2K auf ca. 3 W/m2K reduziert werden. Bei Isoliergläsern erfolgen die Wärmeverluste über vier Wege: Abstrahlung zwischen den gegenüberliegenden Glasoberflächen, Konvektion im Zwischenraum, Wärmeleitung über die Füllung oder über den Randverbund. Diese Wärmeverluste können mit entsprechenden Maßnahmen reduziert werden (Abb.29). Der Strahlungsaustausch zwischen den gegenüberstehenden Glasflächen kann mit einer Wärmedämmbeschichtung gesenkt werden. Während eine unbehandelte Glasoberfläche eine Emissivität von ca. 96 % aufweist, liegt die Emissivität einer Fläche mit Wärmedämmbeschichtung bei 3 – 12 %. Damit sinkt der U-Wert eines luftgefüllten Isolierglases mit Low-E-Beschichtung von 3 W/m2K auf unter 2 W/m2K. Konvektion und Wärmeleitung der Luftfüllung im Zwischenraum sind bereits niedrig, können aber mit Edelgasen wie Argon und/oder Krypton noch weiter gesenkt werden. Edelgase bewirken zudem eine geringere Konvektion. Mit einer Argonfüllung liegt der U-Wert bei 1,1 W/m2K, mit Kryptonfüllung bei 0,8 W/m2K. Bei der Wahl geben letztendlich ökonomische Überlegungen den Ausschlag.

27

28 a

22

b

c

d

27 Schule in Collombey, CH Profilglaselemente mit Füllung aus transluzentem Zellulose-Gewebe Architekten: Olivier Galletti et Claude Matter, Lausanne Fassadenberatung: Acomet SA, Collombey 28 Geometrische Ordnungsprinzipien für transparente Wärmedämmung: a Strukturen parallel zur Glasebene; b Strukturen senkrecht zur Glasebene; c Kammerstrukturen; d quasihomogene Strukturen 29 Wärmetransport im Isolierglas 30 Verschiedene Typen von Isoliergläsern: a Dreifach-Isolierglas mit zwei Low-EBeschichtungen b Isolierglas mit Folien 33 Schule in Collombey, CH Architekten: Olivier Galletti et Claude Matter, Lausanne Fassadenberatung: Acomet SA, Collombey

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Isolierglas

Die Wärmeleitung über die üblichen Abstandhalter aus Aluminium lässt sich durch den Einsatz von Randverbundsystemen aus Edelstahl, aus Kunststoff mit Metalleinlage oder aus thermoplastischem Material wesentlich reduzieren. Der U-Wert kann durch die Aufteilung des Zwischenraums mit einer dritten Scheibe, mit eingespannten Folien oder durch die Evakuierung des Zwischenraums weiter gesenkt werden. Ein Dreifach-Isolierglas mit zwei Low-EBeschichtungen und einer Argonfüllung erreicht einen U-Wert von 0,7 W/m2K, mit einer Kryptonfüllung einen U-Wert von 0,5 W/m2K. Durch Einspannen einer niedrigemissiv beschichteten Folie entfällt das Gewicht und die Dicke einer dritten Glasscheibe (Abb. 30). Eine Evakuierung des Zwischenraums kann die Wärmeleitung des eingeschlossenen Gases weiter reduzieren. Sie lässt aber andere Probleme auftreten, zum Beispiel bei der Dichtigkeit und der thermischen Trennung. Die ersten Prototypen von Vakuumgläsern erreichen einen U-Wert von 0,6 W/m2K, doch wird die Entwicklung bis zur industriellen Reife noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Füllungen mit wärmedämmenden Eigenschaften Transparente Wärmedämmungen (TWD) ermöglichen, die Wärmeverluste zu senken und gleichzeitig Wärmegewinne aus der eintreffenden Sonnenstrahlung zu erzielen (Abb. 27 und 31). Zur Anwendung kommen transparente und transluzente Materialien wie Glas, Acrylglas (PMMA), Polycarbonat (PC) und Quarzschaum in verschiedener Schichtdicke und Strukturierung. Durch den Einbau zwischen zwei Scheiben sind sie vor Witterung und mechanischer Beschädigung geschützt (Abb. 28, 30). Sie werden nach vier geometrischen Anordnungen der Struktur unterteilt:

Wärmetransport über vier Wege:

• Strukturen parallel zur äußeren Glasebene wie Zweifach- oder DreifachIsoliergläser oder Foliensysteme reduzieren die Wärmeverluste, bewirken aber höhere Reflexionsverluste. • Strukturen senkrecht zur äußeren Glasebene bestehen aus Waben oder Kapillaren, die den Zwischenraum in kleine Luftzellen unterteilen. Diese Anordnung führt zu geringeren Reflexionsverlusten, da die einfallende Strahlung durch Mehrfachreflexion an den parallelen Wänden nach innen weitergeleitet wird. Wabenstrukturen sehen aus wie Multistegplatten aus transparentem Polycarbonat. Kapillarstrukturen sind aus vielen Kunststoff- oder Glasröhrchen zusammengesetzt. Eine 100 mm dicke Kapillarplatte aus Polycarbonatröhrchen erreicht einen U-Wert von 0,89 W/m2K und einen τdiff-Wert von 0,69 (Oka-Lux®). Kapillarstrukturen aus 100 mm langen Glasröhrchen von 1 bis 8 mm Durchmesser haben U-Werte um 1 W/m2K erzielt.

1. Wärmestrahlung 67 %

2. Konvektion

3. Wärmeleitung über Füllungen

33 %

4. Randverbund

29

• Kammerstrukturen resultieren aus der Kombination von parallelen und senkrechten Strukturen, wie beispielsweise Acrylschaum.

a

• Quasihomogene Strukturen, wie Aerogele, sind mikroskopische Kammerstrukturen. Die Herstellung von Aerogelplatten ist sehr aufwändig und damit teuer. Wesentlich kostengünstiger sind Aerogelkügelchen, die lose in den Scheibenzwischenraum eingefüllt werden. Eine 16 mm dicke Granulatfüllung (Basogel®) erreicht einen U-Wert unter 0,8 W/m2K, ein τdiff-Wert 0,41 und ein 30 gdiff-Wert 0,52 (Abb. 33).

b

Bei einem Vergleich der vier Gruppen von transparenten Wärmedämmungen hat sich gezeigt, dass sich Isoliergläser und Foliensysteme wegen ihrer Transparenz für eine Verwendung im Durchsichtsbereich am besten eignen. Zudem erreichen sie heute niedrige U-Werte. Andere Strukturen hingegen sind mehr oder weniger lichtstreuend und daher für Oberlichtverglasungen geeignet. Im Sommer benötigen die TWD einen effizienten Sonnenschutz, um die Aufheizung der Räume zu verhindern.

31

23

Baustoff Glas Mehrschichtige Glasscheiben – Das Isolierglas

Sonnenschutz Für den sommerlichen Sonnenschutz reicht die Verwendung von eingefärbten oder reflektierenden Isoliergläsern nicht, um die heute geltenden Anforderungen an g-Werte unter 0,15 zu erreichen. Auch emailbeschichtete Isoliergläser mit bedruckten Mustern können diese Anforderungen nicht erfüllen. Sie werden aus gestalterischen Gründen eingesetzt und müssen mit anderen Sonnenschutzmaßnahmen ergänzt werden. Der g-Wert ergibt sich aus dem Verhältnis von transparenten zu opaken Flächen und deren Absorption.

32

33 32 Verschiedene transparente Wärmedämmungen 33 Aerogele (Basogel®) 34 Entwicklungszentrum in Ingolstadt Isolierglasscheiben mit integrierten, elektronisch gesteuerten Verschattungslamellen Architekten: Fink + Jocher, München 35 Licht lenkendes Glas a Vertikalumlenkung durch eine besondere Profilierung auf der Innenseite, Vertikalschnitt 1 Glas, 2 Acrylprofile im SZR, 3 Gussglas b Vertikalumlenkung durch eine besondere Profilierung auf der Innenseite, Horizontalschnitt c Lichtumlenksystem Vertikalschnitt Strahlungsverlauf: oben: Sommersonne, unten: Wintersonne

Füllungen mit sonnenschützenden Eigenschaften Im Zwischenraum lassen sich auch Sonnenschutzmaßnahmen, wie Folien, Gewebe und Lamellen, unterbringen. Hier sind sie gegen Luftverschmutzung und Witterungseinflüsse geschützt, was den Reinigung- und Wartungsaufwand reduziert. Auf dem Markt sind Systeme mit Holzrosten (OkaWood®), Metallgeweben (OkaTech®) und Metallwaben erhältlich. Regelbare bzw. bewegliche Systeme, wie Rollos oder Lamellen, können samt den Elektromotoren in den Scheibenzwischenraum eingeschlossen werden. Rollos werden mit Reflexionsfolien (Agero®) oder mit farbigem Polyestergewebe ausgestattet (Trisolux®). Lamellen werden magnetisch oder elektrisch (Abb. 34) verstellt (Luxaclair®, Velthec®).

Füllungen mit Licht umlenkenden Eigenschaften Systeme zur Lichtumlenkung nutzen optische Gesetzmäßigkeiten wie Reflexion, Transmission oder Brechung, um einerseits das direkte Tageslicht auszublenden, andererseits das diffuse Tageslicht in den Innenraum durchzulassen. • Das Sonnenschutzraster besteht aus hochglänzend beschichteten Kunststofflamellen, die eine Struktur von eng aneinandergereihten kleinen Lichtschächten bilden. Aufgrund der Lamellenform und der Ausrichtung der Öffnungen gelangt das diffuse Tageslicht ungehindert in den Innenraum, während die auftreffende direkte Sonnenstrahlung reflektiert wird. Je nach Glasaufbau sind g-Werte um 0,20 erzielbar. • Tageslichtsysteme mit Prismenplatten aus Acrylglas (PMMA) basieren auf der Totalreflexion der direkten Lichtstrahlen an der Grenzfläche der Prismenflanke. Da der Spielbereich für die Totalreflexion sehr klein ist, muss die Prismenplatte dem Sonnenstand konstant nachgeführt werden. Dieser Spielbereich lässt sich durch das Beschichten einer Prismenflanke mit Reinaluminium deutlich vergrößern. Die Lichtumlenkung in die Raumtiefe erfolgt durch zusätzliche Lichtlenkprismen. • Beim Lichtlenksystem Lumitop® werden leicht gebogene Acrylprofile in den Zwischenraum eingebaut. Die abgerundete Form ermöglicht die Totalreflexion der eintreffenden Lichtstrahlen für ein großes Spektrum sowohl horizontal als auch vertikal (Abb. 35 a, b). • Die fest eingebauten Spiegelprofile Oka-Solar® übernehmen die Funktion des Sonnenschutzes oder der Lichtlenkung je nach Sonnenhöhe. Das System besteht aus speziell geformten Spiegellamellen, deren Profil nach den verschiedenen Einfallswinkeln der Sonnenstrahlung ausgelegt ist. Die steil einfallende Lichtstrahlung im Sommer wird nach außen reflektiert, während die tief liegende Strahlung im Winter durchgelassen und in die Raumtiefe umgelenkt wird. Die Lamellen werden in einer für die jeweilige Verwendung optimalen Winkeleinstellung eingebaut (Abb. 35 c). Der g-Wert variiert je nach Sonnenhöhe von 0,22 bis zu 0,51, der τ-Wert von 0,03 bis 0,51(Oka-Solar® Typ 55/15).

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Baustoff Glas Ausblick

Ausblick

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Ein Streifzug durch das aktuelle Architekturgeschehen zeigt die große Vielfalt von innovativen Glasprodukten, die für die Außen- und Innenanwendung zur Verfügung stehen. Dafür sind nicht nur Transparenz oder Gestaltungsmöglichkeiten des Materials ausschlaggebend, sondern auch bauphysikalische Entwicklungen. Es gibt jedoch technische Grenzen bei der Herstellung und bei den Veredelungsformaten, die je nach Produzent sehr unterschiedlich sein können. Durch die neuesten bauphysikalischen Fortschritte führt der Einsatz von Isoliergläsern nur noch zu sehr geringen Wärmeverlust, teilweise kann es durch passive Energiegewinne sogar zu Wärmegewinnen kommen. In unseren Breitengraden ist der anpassungsfähige sommerliche Wärmeschutz ein wichtiges Thema. Zwar wurden schon selektive Beschichtungen entwickelt, aber das Ziel ist eine noch bessere Anpassung an die wechselnden Wetterbedingungen. Dafür sind Verglasungen mit veränderbaren Eigenschaften notwendig. Erste Produkte existieren als Prototypen, doch sind weitere Fortschritte notwendig, um technischen und ökonomischen Aspekten gerecht zu werden. Das Entwicklungspotenzial auf dem Gebiet der Glastechnologie ist noch lange nicht ausgeschöpft. Aus diesem Grund wird der Baustoff Glas auch in Zukunft mit technischen Innovationen überraschen.

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Konstruktiver Glasbau Forschung und Innovationen

Konstruktiver Glasbau – Forschung und Innovationen Die Entwicklung der Glastechnologie ist längst nicht abgeschlossen. Glas kann inzwischen nicht nur als Ausfachung von Unterkonstruktionen aus anderen Materialien eingesetzt werden, sondern auch als tragendes Element. Die laufenden Forschungen zu diesem Thema sind sehr umfangreich und können im Rahmen dieser Veröffentlichung nicht erschöpfend abgedeckt werden. Vier Projekte, die sich hauptsächlich mit dem Materialaspekt im konstruktiven Glasbau auseinandersetzen, werden exemplarisch für das Entwicklungpotenzial von Glas auch in diesem Anwendungsbereich vorgestellt. • Verbundglasrohre als konstruktives Element für Glas-Skelettkonstruktionen • Verklebungen von Glasschalen zu einer tragenden Glaskuppel ohne zusätzliche Unterkonstruktion • Bewehrte Verbundsicherheitsgläser mit zwischen die Scheiben laminierten Metallgeweben bzw. Fasern • Verbundkonstruktion von faserverstärkten Kunststoffprofilen mit Glasscheiben

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Konstruktiver Glasbau Glas-Skelettbau

Glas-Skelettbau mit Verbundglasrohren Joachim Achenbach

Durch den Einsatz von Glas als konstruktivem Baustoff sind in den letzten Jahren einige innovative Bauten entstanden. Die Tragwerke aller bislang realisierten Projekte bestehen jedoch meist aus Verbundglasscheiben mit vorgespannten bzw. teilvorgespannten Flachgläsern. Während bei anderen Materialien, wie z.B. Stein, Holz oder Stahl, mit denen seit jeher nicht nur flächige, sondern auch stabförmige Bauteile hergestellt werden können, ist der konstruktive Glasbau noch dem »Bauen mit Scheiben und Wänden«, genauer dem transparenten Massivbau verhaftet (Abb.1). Verbundglasrohre erweitern daher das architektonische Repertoire, denn mit ihnen sind echte Glas-Skelettbauten realisierbar. Verbundglasrohre verfügen z.B. in ihrer runden, axialsymmetrischen Form über optimale statische Eigenschaften. Sie eröffnen vielfältigste gestalterische Möglichkeiten im Umgang mit Licht, Farbe und Raum. Materialeigenschaften Borosilikatglas, wie es beim Ziehen von Glasrohrprofilen in der Regel zum Einsatz kommt (DURAN®), verfügt über hervorragende Eigenschaften: hohe Reinheit, Transparenz, Farbneutralität, chemische Resistenz, Temperaturwechselbeständigkeit und eine für mechanische Beanspruchungen unerlässliche, hohe Homogenität. Hinzu kommt, dass Glasrohrprofile in Bezug auf Querschnittsform (z.B. Rundheit), Wandungsdicke, Längskrümmung, etc. mit relativ geringen Toleranzen hergestellt werden können [4]. Diese Präzision ist Voraussetzung für die Weiterverarbeitung zu konstruktiv einsetzbaren Bauteilen und für kontrollierte Lasteinleitungen.

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Einfamilienhaus »Laminata«, Leerdam Wände aus vertikal angeordneten, flächig gegeneinander verklebten Floatglasplatten. Architekt: Kruunenberg Van der Erve Architecten, Amsterdam

Herstellung von Glasrohren Die Herstellung von Glasrohren scheint denkbar einfach. Flüssiges Glas fließt der Schwerkraft folgend über eine sich drehende Pfeife, die von innen mit Blasluft beschickt wird. Der so entstehende Glasschlauch wird von einer Ziehmaschine erfasst, in die Länge gezogen und auf einem Förderband kontrolliert abgekühlt. Für Durchmesser von 50 bis 100 mm erfolgt das Ziehen in horizontaler Richtung (Vellozugverfahren). Für geringe Durchmesser sind theoretisch beliebig lange Glasrohre herstellbar [3]. Für Durchmesser über 100 bis 150 mm ist eine Umlenkung aus der Vertikalen in die Horizontale nicht mehr möglich. Das Glasziehen findet deshalb senkrecht in einer Ziehgrube statt (Abwärtszugverfahren). Die maxi-

male Herstellungslänge solcher Glasrohre liegt derzeit bei ca. 4 100 mm. Für Rohrdurchmesser zwischen 155 bis 270 mm ist die Herstellungslänge aufgrund des zunehmenden Eigengewichts und der erschwerten Handhabung der noch nicht voll erstarrten, glühend heißen Glasmasse auf max. 2 500 mm begrenzt, bei Durchmessern bis 450 mm ist die Länge max. 2 000 mm. Die Wandungsstärken können bei Rohrdurchmessern von 50 bis 270 mm von 1,8 bis 9,0 mm betragen. Darüber sind auch Wandungsstärken bis 10 mm möglich. Herstellung von Verbundglasrohren Die Herstellung von Verbundglasrohren wird erst durch Längsteilung des äußeren Glasrohres in Halbschalen möglich. Bei über 1 500 mm langen Verbundglasrohren ist auch eine Querteilung der Halbschalen erforderlich. Die optisch kaum wahrnehmbaren »Herstellungsfugen« dienen zugleich der Ableitung von Zwängungskräften innerhalb des mehrschichtigen Gefüges bei Temperaturwechseln. Nur so lassen sich für die Anforderungen im Bauwesen hinreichend beständige Konstruktionselemente aus Verbundglasrohren herstellen. Aus den theoretisch möglichen Lösungswegen zum Verbundglasrohr hat sich letztlich eine neuartige Modifikation des Autoklav-Verfahrens als das sicherste erwiesen. Nach dem Vorverbund der Einzelteile werden unter Verwendung von zähelastischen, transparenten PolymerFolien (Polyvinylbuteralharz oder Polyurethan) das Glasrohr und die koaxial geführten Glasrohr-Halbschalen unter Hitze und Druck praktisch unlösbar miteinander verbunden. Der Verbund beider Glasrohre, bei dem das innere trägt und das äußere schützt, wirkt im Bruchfall Splitter bindend und Form stabilisierend, was einer von mehreren Faktoren des besonderen Sicherheitscharakters von Verbundglasrohren ist. Dieses Verfahren stellt auch sicher, dass die positiven Materialeigenschaften von Glasrohren bei Verbundglasrohren weitestgehend erhalten bleiben, wodurch die an konstruktive Elemente aus Glasrohren im Bauwesen zu stellenden Anforderungen erfüllt werden können (Abb. 2). Kraftübertragung durch Endbauteil Die hohe Leistungsfähigkeit eines Verbundglasrohres wird jedoch nicht allein von der Verbundwirkung im Normalquerschnitt des Profils bestimmt. Erst in Verbindung mit einem eigens dafür entwickelten und mit spezifischen Merkmalen 27

Konstruktiver Glasbau Glas-Skelettbau

ausgestatteten Glasrohr-Endbauteil kann die enorme Leistungsfähigkeit der Verbundglasrohre als Systembauteil voll entfaltet werden (Abb. 3). Endbauteile für konstruktiv eingesetzte Glasrohre bestehen prinzipiell aus drei Hauptbaugruppen: Einer Basisplatte, einem die Kräfte bündelnden Zentrierstück und einem vorzugsweise gelenkig ausgebildeten Schnittstellenbolzen für den Anschluss an das Bauwerk oder andere Bauteile. Wesentlich für die Funktionstüchtigkeit sind Materialbeschaffenheit und Formausbildung der Basisplatte, die spezielle Bearbeitungstechnik des Glasrohrendes und die direkte somit von den Lehrsätzen der Flachglaslagerung abweichende Lagerung des Glasrohrendes auf der Basisplatte. Sind diese Voraussetzungen alle erfüllt, können Verbundglasrohre vergleichbare Kräfte wie Stahlrohre übertragen.

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Tragfähigkeit Glasrohrprofile können problemlos mit mindestens 400 N/mm2 axialem Druck belastet werden. Serienprüfungen haben ergeben, dass es bei diesen Belastungen zu keinen Versagensfällen kommt. Diese treten erst bei weit höheren Spannungen,

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Schema Verbundglasrohr 1 Inneres Tragrohr (Borosilicatglas 3.3) 2 Polyvinylbuteralharz- und/oder Polyurethanfolie 3 ggf. weitere Folienschichten 4 Äußeres Schutzrohr aus Halbschalen Schema Basisplatte/Endbauteil 1 Glaskontaktfläche, 2 Aufnahmesattel für O-Ring 3 Zentralkanal, 4 Molekularsiebdepots 5 Kapillarkanal (für evtl. Druckausgleich) 6 Zentralgewinde, 7 Randaufkantung Detail Glasbrücke Glasbrücke Versuchsaufbau mit Studenten Tower Place, London, Fassade Atrium Architekt: Norman Foster und Partners, London Konzept »Glass Tube Field«: James Carpenter Design Associates, London Tragwerksplanung: Ove Arup, London Ausführung Stahl/Glas: Waagner Biro, Wien Verbundglasrohre: Schott Rohrglas, Mitterteich Verbundglasrohr, Schott Rohrglas, Mitterteich Bausatz Systembauteil 4

Literaturhinweise: [1] Achenbach, Joachim; Behling, Stefan; Doenitz, Fritz-Dieter; Jung, Herbert: »Konstruktive Elemente aus Glasrohrprofilen«. In: Glas Architektur und Technik, Heft 5/2002, Seite 5 – 10, Stuttgart: DVA [2] Achenbach, Joachim; Jung, Herbert: »Konstruktive Elemente aus Glasrohrprofilen in Tragstrukturen – Systementwicklung, Herstellung und Anwendung« und »Leistungsvermögen von Verbundglasrohren«. In: GlasKon 2003 S.29-34. Messe München GmbH (4) [3] Doenitz, Fritz-Dieter; Achenbach, Joachim: »Glasrohre und Glasprofile« und »Möglichkeiten der Anwendung in der Architektur« In: GlasKon ´99. Messe München GmbH [4] Schott Rohrglas GmbH (Hrsg.): Glasrohrprofile aus Borosilicatglas 3.3 DURAN® nach DIN ISO 3585 u. ASTM E 438 Typ 1, Klasse A. Firmenprospekt

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mitunter erst bei annähernd 1 000 N/mm2 Druckbelastung auf. Daraus leitet sich für die Bemessung unter konservativsten Annahmen eine zulässige Druckspannung von 60 N/mm2 als Rechenwert ab, wobei hier mehrfache Sicherheit bereits enthalten ist. Bei maximal zulässiger Zugspannung beträgt dieser Wert 7 N/mm2. Damit kann z.B. ein Glasrohr von 200 mm Außendurchmesser und 9 mm Wandstärke (Kontaktfläche 5 400 mm2) ca. 33 Tonnen Last aufnehmen (330 kN). Dies entspricht der Lastaufnahme bei einem Flachdach mit einem Stützraster von 10 x 10 m (Einzugsfläche 100 m2) und einem Flächengewicht von 2,5 kN/m2 zzgl. 0,75 kN/m2 Schneelast (Gesamt 3,25 kN/m2). [1] Knicken Im Gegensatz zu Flachglas, das nur geringe Drucklasten aufzunehmen vermag, können über Glasrohre sehr große Druckkräfte übertragen werden, bis ein Bauteilversagen eintritt. Die Rohrgeometrie ist, bei sparsamem Materialverbrauch, ein statisch optimiertes Profil. Ein Borosilikat-Glasrohr (DURAN¸) mit Außendurchmesser 150 mm, Wandstärke 5 mm und Länge (Höhe) 4 100 mm wird senkrecht mit Lastfall 2 (Knicklänge = 1 L) gelagert

Konstruktiver Glasbau Glas-Skelettbau

und axial belastet. Die Probe knickt bei einer Last von 221 678,0 N aus. Die auftretende Knickspannung beträgt 97,3 N/mm2. Aufgeschnitten und abgewickelt ergibt das Rohr eine Flachglasscheibe mit einer Breite von ca. 471 mm, einer Wandstärke von 5 mm und einer Höhe von 4100 mm. Wird eine solche Scheibe – bei identischer Lagerung – ebenfalls axial belastet, knickt diese bei einer Kraft von nur 175 N und einer auftretenden Knickspannung von 0,077 N/mm2 aus. Die Druckkraft aus Eigenmasse beträgt bei beiden Proben 210 N. Dieses Beispiel zeigt, dass eine senkrecht aufgestellte, großformatige Flachglasscheibe eigentlich nicht mehr als ihr Eigengewicht zu tragen vermag, während ein Glasrohr bei gleichem Materialeinsatz um ein vielfaches leistungsfähiger und zur Übertragung von Kräften sehr wohl geeignet ist. [2] Sicherheit Tragfähigkeits- und Sicherheitsversuche an der Fachhochschule München und der Staatlichen Materialprüfanstalt der Universität Stuttgart haben bestätigt, dass Verbundglasrohre selbst bei massiver Beschädigung äußerst leistungsfähig bleiben und eine alle Erwartungen übertreffende Reststandsicherheit aufweisen. So können z.B. Verbundglasrohre, die mit Stahlstäben mehrfach durchbohrt (Beschusssimulation), oder mit einer 10 kg schweren Stahlkugel aus 1 Meter Fallhöhe (Pendelschlagversuch) öfter als ein Dutzend mal getroffen wurden, immer noch mit voller Bemessungslast beaufschlagt werden. Die Reststandsicherheit bleibt dennoch gewährleistet. Kompatibilität und Integrationsfähigkeit Ein wichtiger Aspekt für die Anwendungsund Gestaltungsmöglichkeiten von Verbundglasrohren ist die Kompatibilität mit anderen, bereits im Bauwesen eingeführten Konstruktionskomponenten, wie z.B. End-, Verbindungs- und Knotenbauteilen der Fabrikate von Mero oder RhodanDorma. Je nach Aufgabenstellung können solche Bauteile eine geeignete Alternative zur projektspezifischen Serienfertigung sein. Die Integration anderer technischer Systeme und Funktionen bietet sich gerade durch die Transparenz des Baumaterials an und eröffnet weitere Entwicklungsmöglichkeiten. Hierzu zählen z.B. im Endbauteil integrierte Leuchtmittel, in der Verbundschicht eingearbeitete Funktionsträger wie LED-Lichtquellen, Bedruckungen oder Beschichtungen, etwa mit lichtstreuenden Eigenschaften.

Gestaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten Verbundglasrohre sind gegenwärtig mit kreisrundem Querschnitt in verschiedenen Außendurchmessern (z.B. 100 mm, 165 mm, 183 mm) mit einer Länge bis zu 4 100 mm erhältlich, wodurch sich mitsamt den Endbauteilen Systemlängen von maximal 4 500 mm ergeben können. Endbauteile können gestalterisch durchaus vielfältig ausgeformt sein, so z.B. monolithisch oder skelettiert, zylindrisch, konisch, pyramidal etc.. Entscheidend für die Tragfunktion sind die praktisch verformungsfreie Dimensionierung der Basisplatte des Endbauteils, die hohe Festigkeit, Fertigungsqualität und Präzision sowie die systematische Abstimmung sämtlicher Einzelteile und Fertigungsabläufe. Die weltweit erste Anwendung konstruktiver Elemente aus Glasrohrprofilen im Hochbau ist die Atriumfassade des Bürogebäudes »Tower Place« in London von Foster und Partners, die im September 2002 fertiggestellt wurde (Abb. 6). Hier leiten ca. 40 je vier Meter lange, zentrisch vorgespannte und in einem Raster von 12 ≈ 12 m angeordnete Systembauteile mit Verbundglasrohren die auf die membranartige Hängefassade einwirkenden Windkräfte (die Druck und Sogkräfte betragen + 50 kN pro Element) in das Primärtragwerk ein. Deshalb sind in die Glasbauteile mit je 75 kN vorgespannte Stahlseile integriert. Die Schlankheit dieser Systembauteile beträgt in etwa Faktor 24. Das bekannteste historische Beispiel von Glasröhren in der Architektur sind die »Glasröhrenfenster« im Hauptverwaltungsgebäude der S.C Johnson & Son Company in Racine/Wisconsin (1936 bis 1939) von Frank Lloyd Wright. Die Bauteile waren mit Glasröhren ornamental gestaltet und tageslichtstreuend. Die Glasröhren hatten hier jedoch keine statische Funktion. Nicht zuletzt wegen unzureichend geklärter Sicherheitsaspekte gerieten andere frühe Beispiele von Glasrohrprofilen in der Architektur wieder in Vergessenheit. Mit der jüngsten Entwicklung von Verbundglasrohren entstehen neue Einsatzmöglichkeiten für den Baustoff Glas: Die Vorzüge des Skelettbaus lassen sich nun im konstruktiven Glasbau voll ausschöpfen. Verbundglasrohre können so den Bereich der konstruktiven Bauelemente erweitern und womöglich dazu beitragen, bislang nicht realisierbare, gläserne ArchitekturFantasien zu verwirklichen.

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Konstruktiver Glasbau Verklebungen

Der Einsatz der Klebetechnik als Verbindungsart im Glasbau wird am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart (ILEK) seit zwei Jahren an doppelt gekrümmten Glasschalen erforscht. Nach umfangreichen Untersuchungen an geklebten Glasscheiben stellte das ILEK auf der »glasstec 2002« in Düsseldorf eine sphärische geklebte Glasschale der Öffentlichkeit vor (Abb. 1, 2). Bei diesem Prototyp ist nicht nur der Einsatz der Klebetechnik neuartig, sondern auch die Anwendung der chemischen Vorspannung bei der Herstellung gekrümmter Glasscheiben. Bei bislang üblichen verglasten Gitterschalen, z.B. bei der Überdachung historischer Innenhöfe, liegen die Glasscheiben auf einer Metallkonstruktion auf und sind nicht Bestandteil des statischen Systems. Die Gitterschale beeinträchtigt so jedoch oft die optische Wirkung der Verglasung und den Grad der Transparenz.

Konstruktive Verklebungen – Prototyp einer Glasschale Werner Sobek Lucio Blandini

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Glas als primär tragendes Bauteil Um noch mehr Transparenz zu erreichen, muss Glas als primär tragendes Bauteil eingesetzt werden. Glas ist ein in hervorragender Weise druckbeanspruchbares Material und eignet sich besonders gut zur Herstellung von doppelt gekrümmten Schalen, die aufgrund ihrer Geometrie unter Eigengewicht ausschließlich druckbeansprucht sind. Der »Glasbogen II«, ein Forschungsprototyp aus dem Jahr 1998 (Abb. 3), hat bewiesen, dass durch entsprechende Entwurfskriterien große Belastungen abgetragen und eine hohe Resttragfähigkeit gewährleistet werden können [1]. Durch den konstruktiven Einsatz von Glas können äußerst ästhetische und effiziente Überdachungen realisiert werden. Bis jetzt wurden jedoch nur wenige dieser Konstruktionen gebaut. Im Falle des »Glasbogen II« werden die Kräfte zwischen den Scheiben durch metallische,

Konstruktiver Glasbau Verklebungen

punktuelle Klemmsysteme weitergeleitet, um eine größtmögliche Transparenz zu erreichen. Es treten allerdings zwei Probleme auf: Die mechanischen Fähigkeiten des Glases werden aufgrund der punktuellen Verbindungen nicht optimal ausgenutzt und die Metallelemente dominieren den optischen Eindruck zu Lasten der Transparenz. Die Klebetechnik Die Klebetechnik bietet hier eine Alternative: Die Verbindung zwischen den Scheiben ist nicht mehr punktuell sondern linear, sodass eine optimale Ausnutzung der Glasfestigkeit erreicht wird. Wesentlich beim Einsatz von Verklebungen ist die erzielbare ästhetische Qualität. Da die Fugen nur wenige Millimeter dick sind und lediglich durch eine leichte Farbabweichung auffallen, kann eine Glasfläche ohne optische Beeinträchtigung durch Rahmen und Klemmleisten gestaltet werden. Trotz ihres großen technischen Potenzials wird diese Verbundtechnik im Glasbau bislang nur begrenzt angewendet: Mittels Silikon werden z.B. die Glasscheiben einer Fassade an die metallische Unterkonstruktion geklebt (Structural Glazing), um von außen eine optisch durchlaufende Glashülle zu erhalten. Die Klebetechnik wird seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich bei konstruktiven Verbindungen im Maschinen- und Fahrzeugbau angewendet. Viele Erkenntnisse über das Verhalten von Klebstoffen stammen aus der Luftfahrtindustrie, wo man unter Berücksichtigung der hohen Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit eine Alternative zu den traditionellen Verbindungsarten erforschte. Heute werden konstruktive Elemente in Flugzeugen oder in Fahrzeugen zum größten Teil geklebt: Dank der Verklebung wirkt zum Beispiel die Windschutzscheibe in Fahrzeugen als Aussteifungselement für die Karosserie. Im Glasbau wird jedoch nur ein Teil der gewonnenen Erkenntnisse und Technologien eingesetzt. Im Industriebereich beträgt die Klebedicke wenige Zehntel eines Millimeters und ist mit den im Bauwesen üblichen Toleranzwerten nicht kompatibel. Bei den meisten Glaskonstruktionen ist eine Klebedicke von 1 mm ausreichend. Bei Stumpfverklebungen in Glasschalen liegen die Herstellungs- sowie Montagetoleranzen jedoch bei mehreren Millimetern. Deswegen wurde u.a. eine Versuchsreihe durchgeführt, um den Einfluss der Fugendicke auf das mechanische Verhalten des Klebstoffs festzustellen.

Die Versuchsreihe Seit Oktober 2001 laufen am Zentrallabor des Konstruktiven Ingenieurbaus der Universität Stuttgart umfangreiche Untersuchungen an geklebten Stoßfugen bei Glasscheiben. Die zur Verfügung stehenden Klebstoffe werden auf ihre Fähigkeit untersucht, die in Schalen auftretenden Druck-, Schub- und teilweise Zugbeanspruchungen zu übertragen. Zuerst wurden zwölf Produkte mit einer Klebedicke von 1 mm untersucht. Da es mit Verklebungen von Glas bis dahin nur wenig Erfahrung gab, war es dringend erforderlich, die Verbindung Klebstoff/ Glas detailliert zu erforschen. Bei einer Klebeverbindung kann ein Bruch entweder an der Schnittstelle zwischen Glas und Klebstoff (Adhäsionsbruch, Abb. 5) oder innerhalb des Klebstoffes selbst (Kohäsionsbruch, Abb. 6) auftreten. Der Adhäsionsbruch ist der ungünstigste Fall, weil hier die Festigkeit des Klebstoffes nicht komplett ausgenutzt ist. Dagegen ist beim Kohäsionsbruch die maximale Festigkeit in der Verbindung erreicht. Im Versuch wurden die Glasoberflächen angeraut, um eine effizientere Verbindung zu erhalten. Die Produkte, die unter Zugbeanspruchungen bei einer Klebedicke von 1 mm hohe Festigkeitswerte erreichten, wurden dann bei einer 10 mm dicken Klebefuge untersucht. Es handelt sich um Acrylate, Epoxydharze und Polyurethane. Obwohl Silikone als konstruktive Verklebung schon in der Praxis bei Structural Glazing Anwendung finden, können sie bei Stumpfverklebungen nur kleine Kräfte weiterleiten und wurden deswegen nicht untersucht. Insgesamt vier Produkte erreichten auch bei der dickeren Klebefuge eine feste Verbindung und wurden daraufhin auch unter Schubbeanspruchungen geprüft. Dabei ist ein Acrylat von besonderer Bedeutung, da es im Vergleich mit den anderen Klebstoffen das Doppelte der Spannungen aufnehmen kann, obwohl Acrylate eigentlich nur für sehr dünne Fugen geeignet sind. Das Produkt zeigte bei den fünf Probekörpern eine minimale Streuung und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Luftblasen und anderen Unregelmäßigkeiten. Diese Eigenschaft ist von besonderer Bedeutung, da gewisse Unregelmäßigkeiten bei der Verarbeitung des Klebstoffes die Festigkeit der Verbindung nicht beeinflussen dürfen. Bis jetzt hatten die hohen Anforderungen beim Auftragen des Kebstoffs die Einsatzmöglichkeiten dieser Fügetechnik im Bauwesen stark eingegrenzt.

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Prototyp einer geklebten Glasschale, »glasstec 2002«, Düsseldorf Projektgruppe: L. Blandini, R. Brixner, B. Halaczek, J. Hennicke, K. Hummel, F. Lausberger, R. Wagner Prototyp einer geklebten Glasschale, Werkstattaufbau Prototyp »Glasbogen II«, »glasstec 1998«, Düsseldorf

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Konstruktiver Glasbau Verklebungen

Der Prototyp Um die hohe mechanische sowie ästhetische Qualität einer solchen Verbindungsart der Öffentlichkeit vorzustellen, wurde der Prototyp einer doppelt gekrümmten Glasschale für die »glasstec 2002« in Düsseldorf entworfen: Die Schale spannt 2,35 m und besteht aus vier sphärisch gekrümmten Glasscheiben, die miteinander stumpf verklebt sind. Der Klebstoff konnte die Glastoleranzen wie erwartet und ohne Probleme ausgleichen, sodass die Fugendicke zwischen fünf und acht Millimeter variiert (Abb. 5). Die Schale ist nur an vier Punkten durch Seile an der Decke abgehängt (Abb. 1). So wird nicht nur die Leichtigkeit des schwebenden Systems betont, sondern auch die Festigkeit der hoch belasteten Klebefuge. Die gekrümmten Glasscheiben wurden mit Hilfe einer besonders innovativen Technologie hergestellt: Eine der beiden Scheiben des Verbundsicherheitsglases (VSG) ist nur 2 mm dick und chemisch vorgespannt.

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Verklebung am Prototyp Adhäsionsbruch im Zugversuch Kohäsionsbruch im Zugversuch Prinzip der chemischen Vorspannung Chemischer Zustand im Glas (grau) nach Ionenaustausch

Literaturhinweis: [1] Sobek, Werner; Kutterer, Mathias: Der Glasbogen auf der glasstec 1998. In: Kurzbericht 3/98. Universität Stuttgart: Institut für Leichte Flächentragwerke. September 1998

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Die chemische Vorspannung Diese Technologie erfüllt bedeutend höhere Anforderungen verglichen mit anderen Herstellverfahren, wie z. B. Floatglas, thermisch teil- und vollvorgespannten Gläsern (TVG, ESG): Bei gleicher Tragfähigkeit und Sicherheit können bedeutend dünnere Scheiben eingesetzt und das Materialgewicht somit reduziert werden. Bei Glasüberdachungen ermöglicht dies äußerst leichte und effiziente Konstruktionen. Bei der chemischen Vorspannung werden die Glasscheiben in ein Bad aus Kaliumsalzen getaucht, um einen Austausch zwischen den Natriumionen der Glasoberfläche und den größeren Kaliumionen des Salzes zu bewirken (Abb. 7). Das Verfahren ist im Gegensatz zu der üblichen thermischen Vorspannung unabhängig von Dicke und Form des Glases durchführbar. Darüberhinaus können bedeutend höhere Spannungen im Normalzustand sowie im Bruchzustand (Resttragfähigkeit) aufgetragen werden. Bei chemisch vorgespannten Gläsern sind die Glasteile im Bruchzustand ausreichend groß, um bestimmte Kräfte (z. B. Eigengewicht) noch aufzunehmen. Dies wird durch die Überlappung zwischen den laminierten Glasstücken gewährleistet.

Ausblick An dem Prototyp der Glasschale wurden mehrere neue Technologien im Bereich der Klebetechnik und der chemischen Vorspannung eingesetzt und dargestellt, die den Glasbau revolutionieren könnten. Nach weiteren Untersuchungen hinsichtlich Temperaturbeständigkeit, Kriechund Alterungsverhalten der Klebstoffe ist der erfolgreiche Einsatz dieser Technologien bei allen Glaskonstruktionen vorstellbar, in denen Glas konstruktiv eingesetzt wird.

Konstruktiver Glasbau Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas

Bei Verbund-Sicherheitsgläsern (VSG) besteht nach eingetretenem Bruch der Glasscheiben eine so genannte »Resttragfähigkeit«. Unter diesem Begriff versteht man im Allgemeinen den Widerstand, den ein VSG-Bauteil noch aufbringen kann, um ein völliges Systemversagen – z.B. das Herabfallen des gesamten Glasbauteiles – zu verhindern. Der Nachweis einer ausreichend hohen Resttragfähigkeit ist insbesondere für den Einsatz von Verglasungen im Überkopfbereich sowie bei den begeh- und betretbaren Verglasungen zwingend erforderlich. Da die Höhe der Resttragfähigkeit durch zahlreiche Faktoren beeinflusst wird, ist sie vorab sehr schwierig abzuschätzen. Zu den Einflussfaktoren zählen:

Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas Werner Sobek Frank Maier

• die Art der verwendeten Glasscheiben (Floatglas, teilvorgespanntes Glas (TVG), Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG), • die Geometrie des Schichtaufbaus des VSG, • die Art der Zwischenschicht(en) (PVB, Gießharz, etc.), • die Art der Lagerung und der Lasteintragung, • die Umgebungstemperatur • das Bruchbild der Glasschädigung.

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Prototyp eines bewehrten VSG, die PVB-Schicht ist mit einem Gewebe aus hochfestem nichtrostendem Stahldraht bewehrt.

Bei einer ungünstigen Überlagerung dieser Faktoren besteht die Gefahr, dass keine hinreichende Resttragfähigkeit der Verglasung vorhanden ist. Die Resttragfähigkeit wird bislang allein durch eine homogene VSG-Zwischenschicht, die aus einer PolyvinylbutyralFolie (PVB) besteht, hergestellt. Bei bestimmten VSG-Aufbauten (z.B. ESG/PVB/ESG) gewährleisten reine PVBSchichten in bestimmten Fällen keine ausreichende Resttragfähigkeit. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Umgebungstemperatur erhöht ist und nur ein einachsialer Lastabtrag vorliegt. Der Grund hierfür liegt in den Eigenschaften des PVB, das ein äußerst kriechfähiger Thermoplast ist und dessen Materialeigenschaften stark temperaturabhängig sind. Um die für VSG typische niedrige Resttragfähigkeit zu verbessern, wurden am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart neuartige verstärkte/bewehrte VSG-Bauteile entwickelt, die auch bei ungünstigen Bedingungen im Bruchzustand ausreichend belastbar sind. Im Folgenden werden die wesentlichen Entwicklungsarbeiten an bewehrten Verbund-Sicherheitsgläsern beschrieben.

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Konstruktiver Glasbau Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas

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VSG mit Bewehrung aus Edelstahlgewebe Vereinfachter Dauerstandsversuch zur Resttragfähigkeit mit zwei zerstörten VSG-Streifen (aus ESG), Probe vorne: konventionell mit unbewehrtem PVB, Probe hinten: bewehrtes VSG Versuchsreihe über die Verwendbarkeit von bewehrten VSG-Bauteilen als Treppenstufen Halbtransparente Bewehrungseinlagen aus Metall Aufbau eines bewehrten VSG, 1 Glasscheibe, 2 PVB-Folie, 3 Bewehrung, 4 PVB-Folie, 5 Glasscheibe

Tragverhalten geschädigter VerbundSicherheitsgläser Die mechanischen Eigenschaften von Verbund-Sicherheitsgläsern, hier insbesondere die Mechanismen der Lastabtragung im Bruchzustand, wurden am ILEK durch zahlreiche Grundlagenversuche untersucht [4]. Es wurde unter anderem festgestellt, dass die Resttragfähigkeit von VSG prinzipiell auf zwei wesentlichen Lastabtragungsmechanismen beruht: • Die Überlappung von Glasbruchstücken mit Übertragung der Biegung durch Schub in der PVB-Folie bzw. Abstützung der Bruchstücke durch Adhäsionskräfte senkrecht zur Kontaktfläche. Dieser Mechanismus erfordert eine bestimmte Mindestbruchstückgröße, wie dies beispielsweise bei den typischen Bruchbildern von Floatglas oder teilvorgespanntem Glas in der Regel der Fall ist. • Die Übertragung von Zugkräften in der Folienebene. Die Bruchlinien der beiden zerstörten Glasschichten liegen in diesem Fall deckungsgleich übereinander, bzw. die Glasschichten sind vollständig fraktioniert, bestehen also z.B. aus ESG. Entwicklung von VSG mit bewehrten PVB-Schichten Im zuletzt beschriebenen Fall der Lastabtragung sind die Biegesteifigkeit und die Tragfähigkeit des zerstörten Glasbauteiles sehr gering. Um hier die Resttragfähigkeit auf ein akzeptables Niveau zu steigern, ist es notwendig, den Bereich der Zwischenschicht, der in den bisherigen Anwendungen stets aus einer homogenen PVB-Folie besteht, in seiner Dehnsteifigkeit und Zugfestigkeit zu verbessern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass in die PVB-Zwischenschicht eine bewehrungsähnliche Verstärkung eingebettet wird. Abbildung 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines solchen bewehrten Verbund-Sicherheitsglases, bei dessen Herstellung die Bewehrung direkt in die PVB-Schicht einlaminiert wird. Die Bewehrungselemente, die für diese spezielle Anwendung verwendet werden können, müssen einerseits eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, andererseits müssen sie sehr dünn verarbeitet sein, um nach der Herstellung eine blasenfreie und somit optisch einwandfreie Zwischenschicht zu erhalten. Ein besonders wichtiger Aspekt ist auch die Transparenz der Bewehrungseinlage, da die Durchsicht durch die Verglasung

3

4

34

in der Regel nicht gestört sein soll. Abbildung 5 zeigt Werkstoffe, die diese Kriterien gut erfüllen. Dargestellt sind Gewebe aus hochfesten Feder- und Edelstahldrähten und dünne gelochte Bleche. Auch Glas- und Kohlefaserprodukte lassen sich als Bewehrungselemente in der Polyvinylbutyral-Schicht einbetten und sind für die Verwendung geeignet. Die Stahldrahtgewebe sind für diese Verwendung sehr interessant, weil sie in zahlreichen Spezifikationen zur Verfügung stehen. Durch eine geeignete Auswahl von Drahtdicke und Maschenweite lassen sich sowohl die Transparenz des Gewebes als auch die Gewebefestigkeit je nach Bedarf einstellen. Bewehrtes VSG mit hoher Resttragfähigkeit An einer Serie von Probekörpern wurde ein Versuchsprogramm durchgeführt, das die Resttragfähigkeit unterschiedlich bewehrter Verbund-Sicherheitsgläser genauer quantifiziert hat [2; 3]. Die Probekörper wurden hierzu auf definierte Art vorgeschädigt und danach in einer Prüfmaschine auf Biegung beansprucht. Die Vorschädigung der Proben musste dabei so erfolgen, dass die Versuchsergebnisse reproduzierbar und vergleichbar sind. Als Vorschädigung wurde deshalb der vorher schon erläuterte Lastabtragungsmechanismus »Übertragung von Zugkräften in der Folienebene« gewählt. Das Tragverhalten der bewehrten Schicht war somit direkt zu beurteilen. An Proben aus unbewehrtem VerbundSicherheitsglas ermittelte man zu Vergleichszwecken die Tragfähigkeiten in identischer Weise. Als Ergebnis war bei den bewehrten Proben neben einer deutlich höheren Resttragfähigkeit auch eine sehr viel größere Biegesteifigkeit festzustellen. Das Einlegen von Bewehrungsmaterialien ist darüber hinaus als äußerst effektiv zu bewerten. Mit sehr wenig Bewehrungsmaterial kann schon eine deutlich bessere Resttragfähigkeit erzielt werden. Auch beim Tragverhalten unter Dauerbeanspruchung ergeben sich durch die Bewehrung deutliche Verbesserungen. Die oberste Bauaufsicht verlangt bei den Nachweisen der Resttragfähigkeit von Überkopfverglasungen eine Standzeit von mindestens 24 Stunden. Abbildung 3 zeigt einen vereinfachten Dauerstandsversuch mit zwei VSG-Streifen in zerstörtem Zustand. Beide VSGElemente bestehen aus EinscheibenSicherheitsglas. Die Probe im Vordergrund ist konventionell mit unbewehrtem

Konstruktiver Glasbau Bewehrtes Verbund-Sicherheitsglas

PVB hergestellt. Sie ist nach dem Bruch der beiden ESG-Schichten nach kurzer Zeit unter Eigengewicht vom Auflager abgeglitten. Bei der noch oben liegenden bewehrten Probe ist dagegen die Verformung unter Dauerlast stark reduziert, sodass es möglich ist, gewisse Lasten über mehrere Tage und Wochen abzutragen. Als weitere positive Eigenschaft ist auch zu erwähnen, dass nach Entlastung eine gewisse Rückverformung der Probe beobachtet werden kann. Praktische Anwendungen Die praktischen Anwendungsgebiete für den konstruktiven Einsatz eines bewehrten VSG liegen insbesondere im Bereich solcher Glaskonstruktionen, an die erhöhte Anforderungen an die Resttragfähigkeit gestellt werden. Dies sind beispielsweise die begehbaren oder zu Reinigungs- und Wartungszwecken bedingt betretbaren Verglasungen sowie alle Überkopfverglasungen. In weiteren Versuchsreihen wurde an Bauteilen aus bewehrtem VerbundSicherheitsglas die Verwendbarkeit für praxisübliche Anwendungen, wie beispielsweise Treppenstufen, im Originalformat untersucht [1] (Abb. 4). Die einzelnen Treppenstufen-Elemente waren hierbei zweiseitig liniengelagert und am Lager nicht geklemmt, das heißt, die Lasten können nur über reine Bauteilbiegung abgetragen werden. Die Spannweite zwischen den Auflagern betrug genau 1 Meter. Die VSG-Elemente wurden ausschließlich aus ESG hergestellt, die oberste und die unterste Glasschicht waren jeweils 4 mm dick, die Dicke der

mittleren Glasschicht betrug 12 mm. Damit waren die Treppenstufen in statischer Hinsicht nahezu vollständig ausgenutzt. Beim bewehrten Probekörper befand sich die Bewehrung in der untersten Zwischenschicht. Im vorliegenden Fall wurde ein Gewebe aus Federstahldraht verwendet. Nach mehreren Abwürfen des Stoßkörpers und nach manuellen Kantenschlägen wurden alle Einzelscheiben der VSG-Tafeln zerstört. Das unbewehrte Referenz-Element ist unmittelbar nach der Schädigung vom Auflager gerutscht und herabgefallen. Die bewehrte Scheibe konnte dagegen mit der Personenersatzlast von 1,0 kN belastet und in diesem Zustand etwa 24 Stunden beobachtet werden.

1 2 3 4 5

6

Optische Wirkung der Bewehrungselemente Bei den Metallgeweben ergeben sich je nach verwendeter Gewebespezifikation unterschiedliche optische Wirkungen. Bei einer geeigneten Auswahl von Drahtdicke und Maschenweite ist die Gewebestruktur mit bloßem Auge nicht mehr wahrnehmbar. Je nach Gewebedichte lässt sich auch der Lichtdurchgang durch die Scheibe steuern, das heißt, die PVBBewehrung kann zusätzlich auch die Funktion des Sonnenschutzes übernehmen. Dies ist insbesondere im Bereich der Überkopfverglasungen interessant (Abb. 2). Die Bewehrungseinlagen können auch als gestalterisches Element genutzt werden. Kohlefaserbewehrte VSG-Scheiben könnten beispielsweise als halbtransparente Bauteile in einer Glastrennwand Verwendung finden.

Literaturhinweise:

5

[1] OGI (FMPA), Baden-Württemberg: Untersuchung der Resttragfähigkeit von Verbundglaselementen mit Bewehrungsschichten, Forschungsbericht Nr. 25-27686. Mai 1999. [2] Sobek, Werner; Maier, Frank; Kutterer, Mathias: Bewehrtes Verbundsicherheitsglas, Forschungsbericht 1/99. Universität Stuttgart: Institut für Leichte Flächentragwerke. Juni 1999. [3] Sobek, Werner; Maier, Frank; Kutterer, Mathias: Tragverhalten von bewehrtem Verbundsicherheitsglas, Forschungsbericht 2/99. Universität Stuttgart: Institut für Leichte Flächentragwerke. Oktober 1999. [4] Sobek, Werner; Maier, Frank; Kutterer, Mathias: Versuche an Verbundsicherheitsgläsern zur Beurteilung der Resttragfähigkeit und des Verbundverhaltens. Forschungsbericht 1/98. Universität Stuttgart: Institut für Leichte Flächentragwerke. November 1998.

35

Konstruktiver Glasbau GFK-Glas-Verbundsysteme

Faserverstärkte Kunststoffe – Material Faserverstärkte Kunststoffe bestehen aus zwei Komponenten: den Fasern, die die mechanischen Eigenschaften definieren, und der sie umgebenden Matrix, welche die Fasern schützt und ihre Lage fixiert. Für die Matrix werden in der Regel duromere Kunststoffe eingesetzt. Thermoplaste finden im Bauwesen momentan noch kaum Verwendung. Sowohl die preiswerten und leicht zu verarbeitenden Polyesterharze wie auch die teureren Epoxidharze mit besseren mechanischen Eigenschaften sind als Matrixwerkstoffe weit verbreitet. Wenn die Chemikalienbeständigkeit im Vordergrund steht, kommen Vinylesterharze zum Einsatz. Werden für Bauteile im Brandfall eine hohe thermische Stabilität und eine geringe Rauchentwicklung gefordert, bietet sich der Einsatz von Phenolharzen an. Für die Verstärkungen haben drei Werkstoffe praktische Bedeutung: Glas-, Kohle- und Aramidfasern. Kohlefasern kommen zur Anwendung, wenn eine sehr hohe Steifigkeit bei niedrigem Gewicht gefordert ist. Man unterscheidet hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften zwischen Standard-Modul-Fasern (HT), Intermediate-Modul-Fasern (IM) und Hoch-Modul-Fasern (HM). Die Tabelle 5 zeigt, dass Kohlefasern eine höhere Festigkeit und vor allem eine deutlich höhere Verformungssteifigkeit als Glasfasern besitzen. Auf Grund der sehr hohen Kosten ist der Einsatz von Kohlefasern im Bauwesen nur in Ausnahmefällen denkbar. Aramidfasern spielen eine Rolle, wenn eine hohe Schlagzähigkeit verlangt ist, z.B. bei Schutzwesten. Aus zwei Gründen beschränken sich die Forschungen des Instituts auf Glas als 36

σ [MPa] 500

GFK

400 Stahl

300 200 Alu Holz

100

PVC 1

ε [%]

2

Holz

Alu

Glas

fuk γ

GFK

Jan Knippers Stefan Peters

Der Werkstoffverbund von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) und Glas ist ein zentrales Forschungsthema des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen an der Universität Stuttgart, da dieser Verbund ein Potenzial für innovative Fassadenkonstruktionen birgt. Die Gründe dafür sind im Wesentlichen die hohe mechanische Festigkeit und die niedrige Wärmeleitfähigkeit faserverstärkter Kunststoffe. Außerdem ist der thermische Ausdehnungskoeffizient von GFKProfilen dem von Glas sehr ähnlich. Ein direkter Verbund dieser beiden Werkstoffe ist ohne große thermische Spannungen möglich. Das Eigengewicht der hoch korrosionsbeständigen GFK-Profile beträgt nur etwa ein Viertel des Eigengewichts von Stahlprofilen.

Stahl

GFK-Glas-Verbundsysteme

E γ

2

1

5 2

4 3

3

7

4 1

2

5

6

3

4

1 2

3

4

5 6 7 8 9

Spannungs-Dehnungsdiagramm mit verschiedenen Werkstoffen Qualitativer Vergleich von Zugfestigkeit und Steifigkeit im Vergleich zu Eigengewicht verschiedener Werkstoffe Prinzip Handlaminatverfahren 1 Form, 2 Gewebe, 3 Harz 4 getränktes Gewebe, 5 Trennmittel Prinzip Pultrusionsverfahren 1 Säge, 2 Raupenabzug, 3 Profil 4 Beheizte Form, 5 Vorform, 6 Tränkwanne 7 Glasmatte, 8 Rovingspulen Eigenschaften verschiedener Faserarten Werkstoffeigenschaften im Vergleich Prototyp einer Dachscheibe mit Belastung GFK-Verbundträger im Biegeversuch FE-Rechenmodelle oben: FE-Rechenmodell eines Versuchsträgers unten: FE-Rechenmodell einer Dachscheibe

Konstruktiver Glasbau GFK-Glas-Verbundsysteme

Verstärkungsmaterial: Zum einen ist die Kohlefaser rund zehn mal so teuer wie die Glasfaser, zum anderen sind die Temperaturdehnzahlen von Glasfasern und Glas sehr ähnlich, was einen direkten starren Verbund ermöglicht, während Kohle- und Aramidfasern einen negativen Temperaturdehnungskoeffizienten haben. Bei allen Faserwerkstoffen werden die sehr dünnen, langen Elementarfasern zu Rovings oder Garnen weiterverarbeitet. Rovings sind Stränge aus 1 000 bis 10 000 Endlosfasern, die ohne Verdrehung parallel zu einem Fadenstrang zusammengefügt werden. Garne und Rovings werden wiederum zu Textilien in Form von Fasermatten oder Geweben weiterverarbeitet. Glas-, Kohle- und Aramidfaser lassen sich auf beliebige Weise miteinander kombinieren. Matrix und Fasern können auf verschiedene Arten verarbeitet werden, wobei die Herstellungstechniken von der Handarbeit bis zum automatisierten Fertigungsprozess reichen. Eine Besonderheit der faserverstärkten Kunststoffe liegt darin, dass das Material erst im Formgebungsprozess des Werkstücks entsteht. Die Formgebung hat dadurch einen erheblichen Einfluss auf Werkstoffeigenschaften wie Festigkeit oder Steifigkeit. Herstellung faserverstärkter Kunststoffe Das einfachste und älteste Herstellungsverfahren ist das Handlaminat. Manuell werden Matrix und Fasern schichtweise auf eine Modellform aufgebracht, wobei Fasergehalte bis zu 45 Gewichts-% möglich sind. Als investitionsarmes Herstellungsverfahren dient es zur Fertigung von frei geformten Bauteilen mit geringen Stückzahlen (Abb. 3). Die Werkstoffqua-

lität kann z.B. durch Aushärtung des Bauteils unter Überdruck im Hinblick auf einen höheren Fasergehalt und bessere Oberflächen noch gesteigert werden. Für Formteile mit größeren Stückzahlen bietet das Pressverfahren mit einem zweiteiligen, beheizten Werkzeug eine Möglichkeit zur weiteren Steigerung des Fasergehalts. Durch die Verwendung von Prepregs, mit Harz vorimprägnierten Matten und Geweben, kann vor allem die Gleichartigkeit der Werkstücke noch verbessert werden. Für das Bauwesen sind Fertigungsmethoden erforderlich, die reproduzierbare mechanische Eigenschaften bei hohem Fasergehalt und niedrigen Kosten garantieren. Dafür bieten sich momentan zwei Methoden an: die Wickeltechnik, mit der Rohre und Rohrkrümmer für die chemische Industrie hergestellt werden, und die Pultrusionsmethode. Bei letzterer werden die Fasern von der Rolle in einem Zug durch eine Tränkwanne mit Harz und dann durch eine Form gezogen und schließlich abgelängt. Profile mit einer großen Querschnittsvielfalt können so zu günstigen Konditionen hergestellt werden. Der Glasfaseranteil liegt bei 70 Gewichts-% (Abb. 4). Solche Profile werden wegen ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit und ihrem geringem Pflegeaufwand z.B. bei Stegen von OffshorePlattformen eingesetzt. Die Werkstoffkenndaten der pultrudierten GFK-Profile sind in Abb. 1 und 6 im Vergleich dargestellt. In Abb. 2 sieht man, dass der Vorteil von GFK vor allem im Verhältnis Zugfestigkeit zu Eigengewicht liegt. Die geringe Steifigkeit empfiehlt GFK dagegen nicht für Konstruktionen, bei denen eine große Schlankheit gefordert ist.

7

8

9

5: Eigenschaften verschiedener Faserarten Faser

Zugfestigkeit [MPA]

E-Modul [Gpa]

Wärmedehnung [10-6 K-1]

E Glas

2 400

73

5

Kohle HT

3 500

235

-0,5

Kohle HM

3 600

474

-0,5

Aramid SM

2 800

59

-2,3

Aramid HM

2 800

127

-4,1

6: Werkstoffeigenschaften im Vergleich Einheit

GFK pultrudiert

Stahl S 235 JR

Holz S 10

Glas Kalknatronglas

Alu

Kennwerte Zugfestigkeit E-Modul

N/mm2 N/mm2

240 23 000

360 210 000

14 11 000

30–90 70 000

150–230 72 000

Bruchdehnung Dichte

% g/cm3

1–3 1,8

26 7,85

0,6

2,5

2–8 2,7

Wärmeausdehnungskoeffizient (in Längsrichtung)

10-6/K

9

12

~4,5

8–9

23

37

Konstruktiver Glasbau GFK-Glas-Verbundsysteme

GFK-Glas Verbundsysteme Bei Verbundkonstruktionen aus GFK und Glas im Bereich der Gebäudehülle kommen materialspezifische Vorteile beider Werkstoffe zum Tragen. Durch die hohe Zugfestigkeit eignen sich GFK-Profile als Verstärkungselement für zugbeanspruchte Glaskonstruktionen. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit macht auch Konstruktionen möglich, bei denen die tragende Struktur die thermische Hülle durchdringt oder in derselben Ebene liegt. Zusätzlich ermöglichen die ähnlichen Temperaturdehnzahlen von pultrudierten GFK-Profilen und Glas den direkten statischen Verbund mittels Verklebung. Weitere Vorteile sind das geringe Gewicht der GFK-Profile, ihre Korrosionsbeständigkeit und die vergleichsweise leichte Bearbeitbarkeit. In einer Reihe von Versuchen wurde die Idee eines GFK-Glas-Verbundträgers auf ihre Machbarkeit hin untersucht. Zunächst wurden verschiedene Klebstoffe durch einfache Abscherversuche auf ihre Eignung getestet. Der Silikonklebstoff DC 993, der beim Pavillon verwendet wurde, zeigte dabei ein gutmütiges kohäsives Abscheren in der Klebefuge mit reproduzierbaren Festigkeiten. Zudem ist die Silikonverklebung wieder lösbar, was bei temporären Bauwerken von Vorteil ist. Außerdem liegen langjährige Erfahrungen über die Verwendung im Bauwesen vor. Silikon ist allerdings sehr weich und erreicht keine sehr hohen Festigkeiten (DC 993 zulässige Spannungen: Zug max. 0,14 MPA, Schub max. 0,11 MPA). Silikon ist also nicht optimal für den statischen Verbund zwischen Profil und Verglasung. Derzeit wird eine Reihe von Zug- und Scherversuchen zur Ermittlung von Bruchfestigkeiten und Steifigkeiten weiterer Klebstoffe vorbereitet. Das Verbundträgerprinzip, mit einer oben liegenden Glasscheibe im Druckbereich und einem GFK-Profil im Zugbereich,

10 10 Die Dachscheiben liegen über eine 6 x 20 mm große Silikonfuge aus Dow Corning DC 993 auf den Wandscheiben auf. 11 Glas-Pavillon, »glasstec 2002«, Düsseldorf Entwurf, Statik, Konstruktion, Montage: Universität Stuttgart ITKE, Prof. Jan Knippers Projektleitung: Stefan Peters Werkstattleitung: Michael Tondera Projektgruppe: Shhiber Shhiber, Jürgen Müller, Marc Remshardt, Wolfgang Schnürich, Volker Scholz Glas: Interpane Glasgesellschaft, Lauenförde/P. GFK-Profile: Fiberline Composites; Kolding, Dänemark Silikonverklebung: Dow Corning, Wiesbaden Montage: Mirotec Glas- und Metallbau, Wettringen Versuchsaufbau: Glasbau Galetzki, Stuttgart Beratung: Lehmann und Keller Ingenieure, Lauffen

11

38

wurde an einem 3 m langen Versuchsbalken untersucht. Die Ergebnisse eines FE-Rechenmodells (FE: Finite Elemente) konnten mit den Versuchswerten verglichen werden (Abb. 8, 9 oben). Der GFKT-Träger (h = 105 mm) war mit einer Floatscheibe t = 8 mm, b = 500 mm verklebt. Die Dicke der Silikonfuge war 6 mm. Bei einer Spannweite von ca. 2,70 m betrug die Bruchlast 1,1 t bei einer Verformung von ca. 100 mm in den Drittelspunkten. Prototypen Der Pavillon auf der »glasstec 2002« in Düsseldorf demonstrierte die statische Verstärkung von Glasscheiben mit aufgeklebten GFK-Profilen (Abb. 11). Er besteht aus acht Scheiben à 6,00 m x 2,50 m und aus sechs pultrudierten GFKTrägern aus faserverstärktem Kunststoff, die 25 cm vor dem Auflager enden. Die gevouteten T-Träger wurden aus einem Doppel-T-Profil zugeschnitten und von unten an die Scheiben geklebt. Die Wandscheiben bestehen aus VerbundSicherheitsglas (VSG) aus Float 2 x 10 mm. Für die Dachscheiben wurde auf Grund der Biegespannungen im Bereich der Trägerenden eine Ausführung in VSG aus teilvorgespanntem Glas 2 x 10 mm notwendig. Jede Scheibe wiegt 750 kg (Abb. 10). Der Montage des Pavillons ging der Versuchsaufbau einer Dachscheibe voraus (Abb. 7, 9 unten). Die Verklebung erfolgte unter Baustellenbedingungen. Die Ergebnisse der Vorversuche dienten ebenfalls zur Erstellung einer abgesicherten statischen Berechnung. Das ITKE plant zurzeit die Entwicklung eines großformatigen GFK-Glas-Fassadenelements. Gemeinsam mit Architekturstudenten und Bauphysikern sowie durch weitere Prototypen werden die konstruktiven Möglichkeiten und die bauphysikalische Effizienz der neuen Bauweise weiter erforscht.

Kunststoff

Kunststoff Transluzente Plattenhalbzeuge

Lichtdurchlässige Kunststoffprodukte haben in der Architektur ihren festen Platz. Wo geringes Gewicht, eine hohe Belastbarkeit und niedrige Kosten gefordert sind, bieten sie oft Vorteile gegenüber mineralischem Glas. Herrschte bis vor einigen Jahren noch das zum Teil berechtigte Vorurteil, dass viele Kunststoffe vergilben und als minderwertiges, kurzlebiges Billigprodukt einzustufen sind, so gelten die neuen UVstabilisierten Materialien heute als Ausdruck einer zeitgemäßen Architektur. Sie werden nicht nur bei temporären Ausstellungsbauten, sondern auch für dauerhafte Lösungen geschätzt. Fassaden von Lagerhallen werden zu großflächig bedruckten Kunstwerken, Wellplatten schmücken Museen und ermöglichen Lichteffekte bei Tag und Nacht. 1992 hat Rem Koolhaas den Dachaufbau der »Kunsthaal«in Rotterdam mit Wellplatten aus Fiberglas bekleidet. Das jüngste Beispiel für die architektonische Interpretation von Kunststoff, Farbe und Licht in großem Maßstab ist die Hülle des Laban Dance Center in London der Architekten Herzog & de Meuron. Ein beträchtlicher Anteil am Imagewechsel der Kunststoffe ist auf die sich ständig verbessernde Qualität und Vielfalt der Materialien zurückzuführen, die ein immer breiteres Anwendungsspektrum erschließen. Durch zahlreiche Möglichkeiten der Einflussnahme lassen sich heute bei der Weiterverarbeitung zu Halbzeugen wie Massiv- oder Stegplatten die unerwünschten materialimmanenten Eigenschaften – natürlich nur in bestimmten Grenzen – abschwächen bzw. positive Eigenschaften verstärken. So überschneiden sich die Kenndaten der am Markt erhältlichen Produkte unterschiedlichen Ausgangsmaterials. Spröde Materialien werden schlagzäh modifiziert, mittelschwer brennbare können schwer brennbar ausgerüstet werden.

Kunststoff – Transluzente Plattenhalbzeuge Frank Kaltenbach

Mit dem Begriff Transparenz verbindet man im Allgemeinen die »glasklare« Durchsicht durch mineralisches Glas. Es gibt jedoch amorphe Kunststoffe – so genannte »organische Gläser« – mit einer zum Teil noch besseren Durchsichtigkeit als Silikatglas. Im Folgenden werden die im Bauwesen wichtigsten diaphanen Kunststoffe vorgestellt, die als plattenförmige Halbzeuge auf dem Markt sind. Was sind Kunststoffe? Unter dem Begriff »Kunststoffe« werden organische Werkstoffe zusammengefasst, die als kettenförmige Makromoleküle aufgebaut sind und entweder durch Umwandlung von Naturprodukten (halbsynthetische Kunststoffe) oder durch Synthese von Primärstoffen aus Erdöl, Erdgas oder Kohle entstehen (Tab. 3). Sie bestehen aus den Elementen der organischen Chemie: Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H), auch Sauerstoff (O), Stickstoff (N) und Schwefel (S) können beteiligt sein. Die Bezeichnung »organisch« beinhaltet auch die Ähnlichkeit der Eigenschaften zu denen organisch gewachsener Stoffe wie Holz, Horn und Harz. Bereits 1838 gelingt Victor Regnault die Herstellung von Polyvinylchlorid (PVC) im Labor, indem er Vinylchlorid der Sonne aussetzt. Der Begriff »Kunststoffe« existiert erst seit dem Erscheinen der gleichlautenden Zeitschrift im Jahre 1911. Wie erklärt sich Transparenz? Die zwischenmolekularen Kräfte – bei Kunststoffen sind dies meist nur die Van-der-Vaals-Kräfte – sind mitentscheidend für deren physikalische Eigenschaften. Diese Kräfte bewirken, dass es bei Kunststoffen einen Temperaturbereich gibt, in dem sie vom festen über einen pastösen in den flüssigen Zustand übergehen. Genau definierte Schmelz- und Siedepunkte gibt es nicht.

Formwerkzeug

Antrieb

Schneckenkopf Zylinderheizung

Ausstoßzone

1 Granulat aus Polycarbonat 2 Schematischer Aufbau einer Extrudiermaschine 3 Das Kunststoffsortiment (Auswahl)

40

Granulat Schnecke

Einzugszone

Umwandlungszone 1

2

Kunststoff Transluzente Plattenhalbzeuge – Herstellung

• Sind die Makromoleküle verknäult wie ein Filz, nennt man diesen Zustand amorph. Amorphe Kunststoffe sind glasartig, transparent und meist spröde. • Liegen die Kettenmoleküle streckenweise in völliger Parallelordnung, nennt man diese Bereiche Kristallite. Die restliche Länge der Molekülfäden verteilt sich auf biegefähige Schlaufen. Kristallite sind opak. • Teilkristalline Kunststoffe wie Polyamide, PET und PTFE sind wärmebeständiger als amorphe. Sie sind ursprünglich transluzent. Bei Pigmentierung mit Ruß oder Buntpigmenten als UV-Schutz werden sie opak. Thermoplaste, Elastomere, Duroplaste Nach DIN 7724 werden die Kunststoffe technisch charakterisiert und eingeteilt: • Thermoplaste sind Kunststoffe mit unverknüpften, linearen oder verzweigten Makromolekülketten. Sie sind schmelzbar, schweißbar und durch Erwärmen plastisch formbar. Die Gruppe der Thermoplaste enthält die am einfachsten aufgebauten Kunststoffe wie die Polyolefine PE und PP sowie PVC, PS und PMMA

Vinylchlorid zu Polyvinylchlorid (PVC), Styrol zu Polystyrol (PS) und Propylen zu Polypropylen (PP). Es polymerisieren aber auch unterschiedliche ungesättigte Komponenten miteinander wie Styrol und Acrynitril zum Copolymerisat SAN, einem modifizierten Polystyrol. Bei der Polymerisation findet eine »Kettenreaktion« statt, die lediglich angestoßen wird.

Herstellung

Die meisten synthetischen Kunststoffe werden aus Erdöl gewonnen mit einem Anteil von ca. 8 % der gesamten Erdölproduktion. Im Fraktionierturm wird das Rohöl durch Destillation – je nach den unterschiedlichen Siedebereichen – in Gas, Rohbenzin, Diesel, Heizöle und Gasöl getrennt, die alle aus Kohlenwasserstoffen bestehen und sich durch die Größe und die Gestalt ihrer Moleküle unterscheiden. Die für die Kunststoffezeugung wichtigste Fraktion ist das Rohbenzin (Naphta). Es wird im so genannten »Crackprozess« in Ethylen, Propylen, Butylen und andere Kohlenwasserstoff-Verbindungen thermisch auseinandergebrochen und umgebaut. Dabei entstehen weitere Rohstoffe für die Kunststofferzeugung wie z.B. Benzol. Aus Ethylen und Benzol wird in nachfolgenden Reaktionsprozessen Styrol gewonnen, aus Chlor und Ethylen Vinylchlorid. Beide Monomere sind Ausgangsstoffe für weitere Kunststoffe wie z. B. PVC.

• Elastomere dagegen sind räumlich weitmaschig vernetzt, gummi-elastisch und nicht mehr plastisch formbar.

Vom Monomer zum Polymer Um aus den niedermolekularen Stoffen Makromoleküle zu erhalten, gibt es drei Kunststoff-Synthese-Verfahren: die Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition. Nach diesen Herstellungsverfahren werden die Kunststoffe in Polymerisate, Polykondensate und Polyaddukte unterschieden.

• Das dreidimensionale Netz der Duroplaste ist starr. Bei Erwärmung verändern sie ihre Struktur nur unmerklich und behalten ihren starren Zustand bis zur Hitzezersetzung bei. Duroplaste sind wie die Elastomere nicht schmelzbar und somit nicht schweißbar. Als ungesättigte Polyestersysteme werden sie meist mit Glas-, Kohle-, oder Naturfasern verstärkt (GFK, CFK).

• Die Polymerisation, seit 1930 bekannt, ist eine chemische Reaktion bei Raumtemperatur – meist unter Einfluss von Katalysatoren aus Härtern und Beschleunigern – die aus kleinen Grundmolekülen mit je einer Doppelbindung den Zusammenbau einer langen Molekülkette bewirkt, ohne die Bildung von Reaktionsnebenprodukten. Ethylen wird polymerisiert zu Polyethylen (PE),

• Erst 1937 gelingt die Polyaddition. Sie bezeichnet die Anlagerung von multifunktionellen Aminen beziehungsweise von Alkoholen, Carbonsäuren etc. an sehr reaktive Molekülgruppen. Nach diesem Verfahren werden Polyuretane und Epoxidharze hergestellt. Auch hier erfolgt keine Abspaltung von Reaktionsprodukten. • Die Polykondensation ist seit 1910 bekannt. Bei der Herstellung der Phenoplaste (Phenolharz PF) z. B. werden niedrigmolekulare Reaktionsnebenprodukte wie Wasser und Ammoniak abgespalten. Härtungskatalysatoren sind hier Säuren oder Basen. Die wichtigsten nach diesem Verfahren erzeugten Kunststoffe sind Phenol-FormaldehydHarze (Phenoplaste), duroplastische Lacke und Gießharze aus vernetzten Polyestern und die thermoplastischen Polyamide (Nylon, Perlon-Typen) bzw. lineare Polyester. Vom Polymer zum Granulat Um die Formmasse einfach lagern, transportieren, dosieren und schmelzen zu können, werden die Polymere zunächst zu Granulat verarbeitet. Dabei wird die plastische Masse durch ein »Viellochsieb« zu einer entsprechenden Anzahl Stränge geformt, diese in einem Wasserbad abgeschreckt und im Granulator zu wenige Millimeter langen Pellets verarbeitet.

Kunststoffe

Synthetische Kunststoffe

Polymerisate

Thermoplaste Polystyrol (PS) Polyethylen (PE) Polypropylen (PP) Polyvinylchlorid (PVC) Polyacrylate (PMMA) Flourkunststoffe 3 (ETFE, PTFE)

abgewandelte Naturstoffe

Polykondensate

Thermoplaste Polyamide (PA) Polycarbonat (PC) lineare Polyester (PET)

Duroplaste Phenolharz (PF) Harnstoffharz (UF) Melaminharz (MF) ungesättigte Polyester (UP, GFK) Silikon (SI)

Polyaddukte

Thermoplaste lineare Polyuretane (PUR U z.B. Perlon)

Duroplaste Epoxidharz (EP) vernetze Polyuretane (PUR)

Thermoplaste Cellulosenitrat (CN) (mit Kampfer entsteht Celluloid)

Duroplaste Vulkanfiber (VF)

Celluloseacetat(CA)

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Kunststoff – Plattenhalbzeuge Herstellung

Extrudieren Das Basisverfahren bei der Weiterverarbeitung dieser Pellets zu Halbzeug ist die Extrusion. Bereits 1935 beginnen Versuche, mit großen Kautschukextrudern einen Brei aus flüssigem Weichmacher und PVC-Pulver zu verarbeiten. Der Extruder gleicht einem Fleischwolf, in dem Thermoplaste als Granulat, seltener in Pulverform, entlang einer rotierenden Schnecke verschiedene Temperaturzonen passieren, wo sie verdichtet, aufgeschmolzen (plastifiziert) und homogenisiert werden (Abb. 2). Bevor die Pellets in den Extruder gelangen, werden sie im Trockner mehrere Stunden lang bei ca. 115 °C entfeuchtet, um eine Blasenbildung bei der späteren Erwärmung zu vermeiden. Wichtig ist die exakte Dosierung des Granulats, das mit Hilfe von Bandwaagen oder LBF-Systemen genauestens abgewogen wird. Der Neuware kann Malgut von geschredderter Ausschussproduktion oder Recyclingmaterial beigemischt werden. Für die Farbgebung kommen zwei Verfahren in Frage. Entweder das Granulat ist bereits von der Erzeugerfirma vorgefärbt worden oder so genanntes »Batch-Material«, das sind Farbkonzentrate ebenfalls in Granulatform, wird der farblosen Formmasse und dem Malgut beim Befüllen des Extruders untergemischt. Im ersten Abschnitt des Extruders werden die Thermoplaste durch die Reibung der Metallschnecke und zusätzliche Erwärmung des Zylinders geschmolzen. Im zweiten Abschnitt wird das zähflüssige Material unter Vakuum bei ca. 250 °C entfeuchtet und nach der Druckaufbauzone durch ein engmaschiges Sieb (Lochdurchmesser ca. 40 bis 80 μm) filtriert. Am Ende des Extruders ist eine Zahnradpumpe mit einem Adapter angebracht. Hier kann ein zweiter kleinerer Extruder angeschlossen sein, über den das Basismaterial in einem so genannten »Koextrusionsprozess« mit extrem dünnen Schichten unablöslich verschmolzen wird. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei UVSchutzschichten oder bei Infrarotreflektierenden Schichten auf PMMA- bzw. PC-Platten angewandt. Der Adapter ist an die Düsenwerkzeuge angeschlossen,die den Halbzeugen ihr Profil geben. So entstehen je nach Düsenform z. B. Einfach-, Zweifach- oder Mehrfachstegplatten. Die fertigen Platten werden mit Schutzfolien kaschiert und zugeschnitten. Theoretisch wären endlos lange Platten möglich, bauliche Gegebenheiten, Transport und Montage führen zu Standardgrößen. 42

Kalandrieren Kalandrieren ist eines der gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung von Endlosfolien z. B. aus PVC. Bei massiven Profilen wird die aus der Düse des Extruders austretende Schmelze zwischen spiegelblank polierten Walzen gerollt (kalandriert), wobei der Walzenabstand die Dicke der Platte bestimmt. Über die unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit können Muster eingeprägt und mattierte oder strukturierte Platten hergestellt werden. Die Temperatur der Walzen entscheidet auch über die spätere Verformbarkeit. So wird amorphes PET mit kalten Walzen abgeschreckt, PC-Platten werden warm gewalzt. Gießen Für die Herstellung von PMMA existiert außer der Extrusion das ursprüngliche Verfahren des Gießens in einer Glaskammer. Es ist historisch gesehen älter als die Extrusion, technologisch aber mit den heutigen Maschinen moderner und führt unter höherem Herstellungsaufwand zu leistungsfähigeren Produkten vor allem im Hinblick auf die Verformbarkeit. Ausgangsstoff ist nicht ein Polymer wie beim Granulat, sondern das Monomer MMA (Methylmetacrylat) in wässrig flüssiger Form. Zunächst wird die Viskosität zu einem zäheren Sirup (18 % des Materials sind bereits polymerisiert) erniedrigt. Dieser Sirup wird genau dosiert entweder mit »Batch-Granulat« in einem Rührprozess homogen eingefärbt oder in glasklarer Form in eine Kammer zwischen zwei Glasplatten eingefüllt und gleichmäßig verteilt. Nachdem der Randstreifen der sandwichartigen Glasformen verschlossen ist, werden diese übereinander gestapelt in einer Polymerisationskammer von 60 °C warmer Luft umspült, bis 85 % des Materials polymerisiert ist. Die vollständige Polymerisation erfolgt dann durch schnelle Aufheizung der Luft auf 120 °C. Im Gegensatz zur Extrusion, wo sich nur physikalische Vorgänge abspielen, findet in der Glaskammer eine chemische Reaktion vom Monomer zum Polymer statt. Die Startenergie für die Polymerisation kann auch, vor allem bei dicken Massivblöcken, in Form von Licht zugeführt werden. Mit modernsten Maschinen können so als Standardware großformatige Platten bis zu einer Dicke von 25 mm hergestellt werden, die z. B. als Lärmschutzwände Verwendung finden. Als Sonderanfertigung z. B. für die transparenten Wände von Tiefseeaquarien können Monoblocks von 80 bis 100 mm bis maximal 250 mm gegossen wer-

den. Vorteile des Gussverfahrens ist die einfachere Verarbeitbarkeit und gute Umformbarkeit der Endprodukte, z. B. im Sanitärbereich bei Badewannen. Oberflächenstrukturen werden durch die Beschaffenheit der in der Kammer verwendeten Gläser erreicht, die auf den Kunststoff abgebildet werden. So führen geätzte Glaskammerscheiben zu einer mattierten Oberfläche der PMMA-Platte. Hohlformen Für die Herstellung von Hohlformen kommt das Extrusions-Blasverfahren, das Spritzguss-Blasverfahren oder das Schleuderverfahren in Frage. Spritzgießen, Schäumen, Pressen Spritzgießen ist sehr verbreitet, weil damit komplexe Formteile von hoher Maßgenauigkeit, wie z. B. Autorückstrahler, meist ohne Nacharbeit hergestellt werden können. Schäumen ist neben Spritzgießen und Extrudieren ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen. Im Bauwesen finden die Schaumstoffe der Polymerisate (PE, PS, PVC), Polykondensate (Phenol-, Harnstoff,-Epoxid-Polyesterharze) und Polyaddukte (PUR) als Dämmmaterial breite Anwendung. Polyesterharze werden durch Pressen unter Wärme zu GFK-Platten polymerisiert. Vom Halbzeug zum Endprodukt Die in einem Urformprozess entstandenen Halbzeuge können in Umformprozessen weiterverarbeitet werden. Plattenmaterial kann zu Lichtkuppeln tiefgezogen oder geblasen werden. Zusätzliche Oberflächenbehandlungen wie Bedruckungen, Lackierungen oder Metallbedampfung sind ebenfalls möglich. Dass auch ohne zusätzliche Kunstkniffe anspruchsvolle Architektur enstehen kann, zeigt das Lagergebäude von Florian Nagler in Bobingen (Abb. 4). Materialien und Eigenschaften

Die wesentlichen plattenförmigen transluzenten Kunststoffe und ihre Eigenschaften sind im Folgenden aufgeführt: PMMA PC GFK PET PETG PVC PS SAN HPL

Polymethylmethacrylat Polycarbonat Glasfaserverstärkter Kunststoff oder PETA , amorphes Polyetylentherephtalat Glycol modifiziertes Polyethylenterephtalat Polyvinylchlorid Polystyrol Styrolacrylnitril High Pressure Laminates

Kunststoff – Plattenhalbzeuge Materialien und Eigenschaften

4

43

Kunststoff Materialien und Eigenschaften

PMMA – Polymethylmethacrylat PMMA oder Acrylglas hat die besten optischen Eigenschaften aller Polymere und das bei halbem Gewicht von Glas. Die Lichttransmission einer 3 mm dicken Platte beträgt 92 % (nach DIN 5036, Teil 3). Wegen der Lichtdurchlässigkeit für das gesamte Spektrum ist es ideal für Gewächshäuser und im Bereich der Tageslichttechnik geeignet. Die Lichttransmission kann je nach Farbe von 0% bei Schwarz über Gelb ca. 24% bis zu 92% variiert werden. PMMA ist dauerhaft witterungs- und UV-beständig. Dadurch bleiben eingefärbte Bauteile auch im Außenbereich farbecht. Gegossene Platten können stärker umgeformt werden als extrudiertes Material, was vor allem im Sanitärbereich bei Badewannen etc. eine Rolle spielt. Es gibt sie standardmäßig bis 25 mm Dicke für Anwendungsbereiche wie Lärmschutzwände auf Brücken (UV-undurchlässig, z. T. mit Flammschutzzusatz und integrierten PA-Fäden), wo niedrige Eigenlasten, hohe Transparenz und geringe Zerbrechlichkeit gefordert sind. Gegossenes Monoblockmaterial wird unter anderem für Tiefseeaquarien eingesetzt (mit einer Dicke von 80 bis max. 250 mm). In der Regel ist PMMA normal entflammbar (DIN 4102 – B2). Für Anwendungen wie beim Dach der Olympiaschwimmhalle in München (siehe Seite 99) stehen schwer entflammbare gegossene Platten (DIN 4102 – B1) zur Verfügung. Dafür wurden 11,5 cm dicke Acrylglasplatten homogen auf 150 °C erhitzt, durch Recken um 70 % in Länge und Breite vergrößert und auf 4 mm Dicke

reduziert. In Folge dieser Herstellungsmethode schrumpfen die Platten bei Hitze auf ihre ursprüngliche Größe zusammen und ziehen sich vom Brandherd zurück (Memoryeffekt). Dadurch wird die Brandlast verringert. Steg- und Wellplatten aus PMMA sind hochtransparent, können mit UV- und IRSchutzschichten koextrudiert und gegen abtropfendes Kondenswasser beschichtet werden. Sie sind normal entflammbar. Massive PMMA-Platten sind unter Beachtung bestimmter Mindestradien kalt biegbar, z. B. für Tonnengewölbe. Die Formbeständigkeit in der Wärme ist höher als bei Kopolymeren wie PET. Die maximale Gebrauchstemperatur liegt bei +70 °C für extrudiertes, bei +80 °C für gegossenes Material und somit unter der von PC, ist allerdings für die meisten Architekturanwendungen vollkommen ausreichend. PMMA ist hart, im trockenen Zustand (die Gewichtszunahme nach Wasserlagerung beträgt maximal 2%) gut bearbeitbar (vergleichbar mit Hartholz), bei unsachgemäßer Behandlung jedoch spannungsrissgefährdet. Bohrer und Fräsköpfe sollten speziell geschliffen, Kreissägeblätter mit Hartmetall bestückt sein; ganz im Gegensatz zu PET-G, das einfach genagelt werden kann. Die kratzfeste und hoch glänzende Oberfläche kann durch Polieren mit speziellen Pasten wiederholt erneuert werden. Die Längenänderung durch Wärme ist ca. 8,5 mal größer als bei Glas, weshalb die Klemmontage dem Bohren und Anschrauben vorgezogen werden sollte. Weitere Anwendungsgebiete sind Solari-

enhimmel, wo Farbechtheit nötig ist, klare, farbige oder fluoreszierende Lichtwerbung für kantenbeleuchtete, energiesparende und extrem flache Leuchtschilder, reflexstreuende Oberflächen für Bildverglasungen oder Verspiegelungen. Auch Dekorsorten für den Möbelbau mit grünlichem Kantenbild oder »sandgestrahlter« Optik sind kaum von Glas zu unterscheiden. Schallreflektoren in Konzertsälen werden als nachträgliche Maßnahmen oft in PMMA ausgeführt. Durch Adhäsionskleben mit Polymerisationsklebstoffen auf der Basis von Methacrylat können 80 % der Festigkeit des Grundwerkstoffes erreicht werden. Einsatzgebiete sind Vitrinen und Modellbau, wo Fügungen unsichtbar sein müssen. In der Tageslichttechnik ist PMMA in Form von vertikalen Lichtprismen oder horizontalen nachführbaren Lamellen vertreten. Entscheidend ist dabei die auf den jeweiligen Sonnenstand abgestimmte Steuerung (immer 90 °C zur Einstrahlungsrichtung), um durch die Lichtbrechung entstehende Regenbogenerscheinungen zu verhindern. Hergestellt werden die Prismen mit Spritzgusstechnik, da so die Oberfläche exakter ausfällt als bei der Extrusion. Bei einem anderen Prinzip wird das Tageslicht an linearen horizontalen Luftschlitzen innerhalb der PMMA-Platte abgelenkt und gestreut. In Form von glasklaren oder weißen Kapillarröhrchen wird PMMA auch zur transluzenten Wärmedämmung verwendet (siehe Seite 24). Das Material ist sehr gut recycelbar, was u. a. bei Autorückstrahlern genützt wird.

–

CH3

–

… [– CH2 – C –] … COOCH3

44

Kunststoff Materialien und Eigenschaften

GFK aus UP – ungesättigte Polyesterharze Fiberglas kommt als Fassadenmaterial dort zum Einsatz, wo erhöhte Bruchgefahr besteht und absolute Klarsicht nicht erwünscht ist. Die Halbzeuge werden nicht extrudiert, sondern laminiert, das heißt Glasfasermatten werden in mehreren Lagen in Harz gebettet, gepresst und unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet. Dabei entscheidet die Höhe des Glasanteils über die Bruchfestigkeit. Dem naturgemäßen Vergilben unter UVEinwirkung wird durch farbige Pigmente oder farblose Acryl-Bestandteile entgegengewirkt. Um einer Freilegung der Fasern durch Witterungseinflüsse vorzubeugen, muss die Oberfläche durch ein zusätzliches Vlies, Verstärkungsharz oder einen Lack veredelt werden. Flachlicht-, Well- und mehrschichtige Hohlkammerplatten (z.T. mit Dämmstoff gefüllt) sind ballwurfsicher nach DIN 18032 Teil 3 und können mit Standardwerkzeug für Metall bearbeitet werden. Es gibt naturtransparente oder weißtransluzente Ausführungen mit oder ohne Glasgespinsteinlage. GFK entspricht der Brandschutzklasse B2 (DIN 4102) bzw. als Sonderform der höheren Klasse V.2 in der Schweiz. GFK gibt es in Form von korrosionsbeständigen hoch belastbaren Gitterrosten ebenso wie als Dekorplatten mit eingelegten Gräsern. Polyesterharze sind Duroplaste, d. h. die Wiederverwertung der Rohstoffe und das Umformen unter Wärmeeinwirkung sind ausgeschlossen. Die Verbrennung unter Wärmerückgewinnung stellt oft die umweltverträglichste Form der Entsorgung dar. –…

bar. Als Halbzeuge stehen u.a. Stegplatten, Wellplatten, gewellte Stegplatten, Paneele und Lichtdachpfannen zur Verfügung. Bei mehrschaligen Lichtkuppeln kann PC als schlagfeste oberste Schale mit darunter liegenden PMMASchalen kombiniert werden. Anwendungen sind z. B. vandalismus- und schusssichere Polizeischutzschilde, Stadienüberdachungen oder Vitrinen. Als transluzente Wärmedämmung werden PC-Kapillarröhrchen und spezielle Stegplatten dort bevorzugt, wo die Umgebungstemperaturen für PMMA zu hoch sind, z. B. unter nicht hinterlüftetem transluzenten Glasputz. PC-Stegplatten sind in Längen bis über 18 Metern erhältlich und werden mit Deckleisten üblicher Pfosten- / Riegelkonstruktionen gehalten. Für außen bündige Fassaden ohne sichtbare Halterungen wie bei den 11,40 m hohen Stegplatten der Werkhalle in Bobingen (Abb. 4) sind Nut- und Federsysteme auf dem Markt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist mit 0,065 mm/m K acht mal höher als der von Glas. Bei einem jährlichen Temperaturunterschied von 50 K zwischen Winter und Sommer bedeutet das für eine 1 ≈ 2 m große Platte 3 mm Längendehnung auf der kurzen und 6 mm auf der langen Seite. Die Halterungen müssen diese Bewegungen aufnehmen können. Für die Verarbeitung können alle üblichen Werkzeuge aus dem Holz- und Metallbau verwendet werden. Dünne Platten lassen sich am besten mit dem Messer zuschneiden.

–

CH – C6H5

CH3

CH2

CH3

… – O – CO – CH – C – CO – O – CH2– CH2 – …

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– O – CO –] …

CH2

–

–C–

–

– … [– O –

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PC – Polycarbonat Durch die hohe Temperaturbeständigkeit und die Unzerstörbarkeit bei mechanischer Einwirkung wird PC u.a. für Schutzverkleidungen und kaltgebogene Tonnengewölbe eingesetzt. Die maximalen Gebrauchstemperaturen liegen kurzfristig bei 150 °C ohne Last, langfristig bei 80 bis 120 °C. PC besitzt eine 250 mal höhere Schlagfestigkeit als Floatglas gleicher Dicke. Die Izod-Kerbschlagprüfungzahl bei 23 °C ist 30 bis 40 mal höher als die einer normalen PMMA Platte. PC ist ab einer Dicke von 1 mm hagelbeständig. Es gibt besonders kratzfest beschichtete Sorten, bei denen die materialimmanente mechanische Robustheit noch erhöht ist, auch mit Glasfaserverstärkung für eine erhöhte Steifigkeit als Konstruktionswerkstoff. Das Basismaterial ist grundsätzlich UV-stabilisiert und deshalb nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen, mit Ausnahme bestimmter Sorten. PC ist dauerhaft witterungsbeständig, vergilbt jedoch ohne zusätzliche Maßnahmen. Bei Außenanwendungen wird einseitig oder beidseitig eine UV-Schutzschicht koextrudiert. PC ist abhängig von der Formmasse ohne Flammschutzmittel in den Brandklassen B1 und B2 (DIN 4102) erhältlich und selbsterlöschend nach Entfernen der Zündquelle. Die Lichttransmission liegt bei 3 mm dicken, klaren Platten bei max. ca. 88 %, bei weiß eingefärbten Platten ca. 35 bis 50 %. PC ist glasklar transparent mit hohem Oberflächenglanz und in zahlreichen Farbtönen transparent, transluzent und gedeckt mit großer Farbtiefe einfärb-

–…

CH – C6H5

45

Kunststoff Materialien und Eigenschaften

…[ – CO –

– CO – O – CH2– CH2 – O –]…

PET-G – Polyethylenterephtalat Bei diesem glycolmodifzierten PET wird die Kristallisation, das heißt die parallele Anordnung der Moleküle, durch den Einbau eines sperrigen Diols, verhindert. Deshalb bleibt das an sich teilkristalline Material auch bei den hohen Temperaturen des Tiefziehens amorph und somit hochtransparent. Die Schlagzähigkeit dieses Copolyesters ist etwas höher als die von PET-A und PVC, der Gebrauchstemperaturbereich reicht bei mechanischer Beanspruchung von ca. –40 °C bis 65 °C (PET-A: –20 °C bis 65 °C). Die Wärmeformbeständigkeit von bis zu ca. 65 °C liegt über der von PET-A. Die einfache Bearbeitung durch Nageln, Stanzen, Schneiden mit der Schlagschere oder mit Lasergeräten, das einfache Kleben und Verschweißen sowie die hervorragenden Tiefzieheigenschaften bieten Vorteile für Heimwerker und die Serienfertigung. Ohne UV-Stabilisation ist PET-G physiologisch unbedenklich und wird in der Lebensmittelindustrie z. B. für Lebensmittelcontainer sowie in der Orthopädietechnik eingesetzt. Durch die gleichmäßige Ausleuchtung und die gute Bedruckbarkeit eignet sich PET-G für vandalismussichere Reklameschilder, im Displaybau und für Maschinenabdeckungen. PET-G ist mit UV-Stabilisation langjährig witterungsbeständig und optisch stabil. Das Material ist schwer brennbar (DIN 4102B1). Vortrocknen ist i. d. R. nicht erforderlich und Warmverformungen können bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, was Energiekosten einspart.

HO – CH2–

– CH2 – O H

PVC – Polyvinylchlorid PVC-Platten sind als kostengünstiges Material in Form von Well- oder Trapezplatten dort im Einsatz, wo keine Wärmedämmung erforderlich ist wie z. B. für Carports und Tribünendächer. Die Geometrien der Wellen sind auf handelsübliche Eindeckungen anderer Materialien wie Faserzementplatten abgestimmt und ermöglichen flächenbündige Anschlüsse. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von PVC ist 11 mal höher als der von Glas, weshalb bei Befestigungen genügend Spiel eingeplant werden muss. Der Gebrauchstemperaturbereich ist mit 0 °C bis 60 °C eingeschränkt, dabei muss gewährleistet sein, dass eine Überhitzung z. B. durch ausreichende Hinterlüftung ausgeschlossen wird. UV-Stabilisierungen sind heute ohne Blei-, Barium- oder Cadmiumzusätze möglich. Der UV-Schutz erscheint glasklar, bläulich oder bronziert getönt. Bei Materialstärken von ca. 1 mm ergibt sich eine Lichtdurchlässigkeit von 85 %. Sonderprodukte haben eine erhöhte Schlagzähigkeit und eine erhöhte Haftfestigkeit für Druckfarben. Auch mit Lackierungen und aufkaschierten Folien lassen sich Leuchtreklamen herstellen. PVC-Platten sind hinsichtlich der Farbechtheit nur bedingt für den Außenbereich geeignet, da im Laufe der Zeit Farbveränderungen auftreten können. PVC ist recycelbar und schwer brennbar (DIN 4102-B1). Bei Löscharbeiten kann aus dem Brandgas Chlorwasserstoff u. a. Salzsäure entstehen, daraus folgende Korrosionserscheinungen sind jedoch äußerst selten.

…[ – CH2– CH –]…

–

PET-A – Polyethylenterephthalat PET-A ist ein amorpher gesättigter Polyester, der nach dem Extrudieren an kalten Glättwalzen abgeschreckt wird, um die übliche Kristallisation mit einherschreitender Trübung zu unterbinden. Seine Schlagzähigkeit ist doppelt so hoch wie die von schlagfest modifiziertem PMMA. Die Platten erfüllen ohne den Zusatz von flammhemmenden Mitteln die Anforderungen an schwerentflammbare Baustoffe (DIN 4102-B1, ab 2 mm Dicke, nicht brennend abtropfend). Die Rauchentwicklung beim Brand ist gering und es entstehen keine toxischen Gase. Allerdings liegt die maximale Gebrauchstemperatur bei nur 65 °C. Aufgrund der sehr guten Chemikalienbeständigkeit (besser als PC) können z. B. bei Wartehäuschen Graffiti mit acetonund benzolfreien Lösungsmittelreinigern entfernt werden, ohne dass optische oder mechanische Eigenschaften beeinträchtigt werden. PET-A ist lebensmittelecht und einfach recycelbar. Die massiven Kunststoffplatten sind klar, farbig, transparent mit glatter oder strukturierter Oberfläche (in kristalliner Form weiß oder gedeckt eingefärbt) und aufgrund ihrer ausgezeichneten Elastizität hervorragend für gebogene Verglasungen oder Tonnengewölbe in witterungsbeständiger Ausführung geeignet. Tiefziehen ist bei niedrigeren Temperaturen (120 °C) möglich als bei PC (180 °C), was zu einer Kosten- und Energieersparnis führt. Die Lichttransmission einer 4 mm starken Platte beträgt 89 %, Verarbeitung und Bedruckung sind unproblematisch.

CI

46

Kunststoff – Plattenhalbzeuge Materialien und Eigenschaften

PS – Polystyrol PS und PVC sind im Gegensatz zu den technischen Kunststoffen (PMMA, PC, PET, PA) Massenkunststoffe. PS kommt vorwiegend für transluzente Flächen in Innenräumen zum Einsatz. Der im Baustein enthaltene Benzolring führt zu einem sperrigen Aufbau der Makromoleküle. Daraus resultieren einerseits Steifigkeit und Transparenz, andererseits auch die Sprödigkeit. Zu den Grundtypen kommen antistatisch ausgerüstete, spannungsrissbeständige oder durch den Zusatz von Treibmitteln spritzgieß-, extrudier- und extrusionsblasbare Typen. Die max. Betriebstemperatur liegt bei 80 °C. PS ist jedoch ohne den Zusatz von Flammschutzmitteln leicht entflammbar (DIN 4102-B3, brennt leuchtend mit stark rußender Flamme). Mit Hilfe des Strangpressverfahrens kann neben den extrudierten, transparenten, entspiegelten und weiß durchscheinenden Standardprodukten eine Vielzahl von Farben und Designs hergestellt werden. In der Standardversion sind die Platten UV-stabil und bleiben jahrelang farbbeständig, solange man sie in Innenräumen verwendet u. a. für Duschabtrennungen, nicht reflektierende Bilderrahmen, Leuchttafeln oder Messestände. Vorzüge von PS sind der günstige Preis, das niedrige spezifische Gewicht von 1,05 g/cm3, (PET-A: 1,34 g/cm3), die hohe Transparenz (90 % bei 3 mm Dicke), eine gute chemische Beständigkeit und geringe Wasseraufnahmefähigkeit sowie sehr gute elektrische Eigenschaften und die Möglichkeit recycelt zu werden.

SAN – Styrolacrylnitril Werden zwei der fünf Styrol-Bausteine des Homopolymers Polystyrol durch Acrylnitril ersetzt, so entsteht das Copolymer SAN. Durch diesen molekularen Umbau ergibt sich eine Verbesserung des Eigenschaftsbildes gegenüber PS, das heißt eine höhere Steifigkeit (Spezialformen werden auch mit 35 % Masseanteil Glasfaserverstärkung angeboten), Härte, Kratzfestigkeit, Zähigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit (maximale Betriebstemperatur: 90 °C) und Beständigkeit gegen Öle, Fette und Aromastoffe sowie gegen Spannungsrissbildung. In den elektrischen Eigenschaften dagegen ist SAN dem Polystyrol unterlegen, die Wasseraufnahmefähigkeit von SAN ist höher. Der Gelbstich des Ausgangsmaterials wird durch Zusatz blauer Farbmittel geschönt, was eine glasklare Durchsicht zur Folge hat (die Lichtdurchlässigkeit bei 3 mm Dicke beträgt 88 %). Weitere Einfärbungen führen zu transluzenten und opaken Versionen. SAN wird im Außenbereich für Leuchtschilder, Industrietore, Gewächshäuser, Caravanausrüstung etc. eingesetzt. Versionen ohne UV-Stabilisatoren finden u.a. als ebene oder gekrümmte Duschkabinen Verwendung und sind lebensmitteltauglich. SAN ist durch Vakuumverformen und Weichbiegen leicht zu verarbeiten. Bedruckung im Hochdruck-, Letterflex-, Trockenoffset-, Lithografie-, Heliogravüre-, Siebdruckverfahren sind möglich. Beschädigungen durch Abrieb können durch das Aufbringen von dünnen Klarlackschichten minimiert werden.

HPL – Schichtstoffplatten Diese 1,6 mm starken, transluzenten HPL-Platten (High Pressure Laminates) bestehen aus farbigen, in Melaminharz getränkten Dekorpapieren. Sie können als hinterleuchtete Flächen vertikal oder horizontal, eben oder leicht gebogen in Rahmen gefasst und z. B. in Schränke integriert werden. Durch den hohen Melaminanteil sind die Platten spröde und erfordern eine größere Sorgfalt bei der Weiterverarbeitung. Die opake 1,2 mm dicke Version ist als Verbundplatte konzipiert. Sie ist mit phenolharzgetränktem Kraftpapier verpresst, rückseitig geschliffen und kann auf ein spannungsfreies Trägermaterial wie z. B. Sperrholzplatten aufgebracht werden. Die Platten sind nicht transluzent, haben aber eine dreidimsensionale Tiefenwirkung. Vor ihrer Verarbeitung müssen die Schichtstoffplatten und ihre Trägermaterialien gleichzeitig bei kontrollierter Temperatur und Luftfeuchtigkeit vorkonditioniert werden. Die Platten sind nur für Anwendungen in Innenräumen geeignet, die Oberflächen sind weniger kratzfest. Das 1,6 mm dicke Material dehnt sich in der Längsrichtung bis zu 3 mm/m und in der Querrichtung bis zu 6 mm/m aus. Um Spannungsrisse zu vermeiden, sind Unterlegscheiben aus Filz oder Gummi zu verwenden und ausreichend große Bohrdurchmesser vorzusehen. Scheuermittel können zu einer Beeinträchtigung der Oberfläche führen. Das Material sollte nicht in unmittelbarer Nähe von Wärmequellen zum Einsatz kommen. Beim Verarbeiten und Verlegen der Platten ist die Faserrichtung zu beachten.

–

–

…– CH2– CH – CH2 – CH – CH2– CH – CH2– CH – CH2 – CH –…

–

–

…[ – CH2– CH – ]…

–

–

CN —

CH(HOCH2)2N

—

N(CH2OH)2 N

N —

N

N(CH2OH)2

CN

47

Kunststoff Standardisierte Halbzeuge

Standardisierte Halbzeuge – Anforderungen a

b

c

d

e

f

g

h

i

5k

48

Aufgrund der vielseitigen und oft in Konkurrenz stehenden Anforderungen besteht das standardmäßige Angebot an plattenförmigen Kunststoffen im Wesentlichen aus Stegplatten und Well- bzw. Trapezplatten.Die Anforderungen sind folgende: Gewicht Die Rohdichte von PMMA (1,19 g/cm3) und PC (1,20 g/m3) ist ungefähr halb so groß wie die von Glas. Dünne Wandstärken erlauben zusätzlich knapper dimensionierte Unterkonstruktionen, Einsparungen bei Transport und Montage. So können bis zu ca. 20 Meter lange extrudierte Stegplatten von nur wenigen Arbeitern versetzt werden. GFKProdukte sind in der Regel schwerer als die anderer Kunststoffe (ca.1,67g/cm3). Statik Diagonale Stege erhöhen die Biegesteifigkeit bei Stegplatten, schränken allerdings den Kaltbiegeradius ein. Um die Platten zusätzlich zu verstärken werden Metallprofile in die Hohlkammern geschoben bzw. GFK Platten auf Aluminiumrahmen zu Paneelen verklebt. Um die Unterkonstruktion auf ein Minimum zu reduzieren sind spezielle Profile mit erhöhten Rippen bzw. als Stegplatten ausgebildete Wellen auf dem Markt. In Gebäuderandbereichen ist mit deutlich höheren Soglasten zu rechnen, sodass die Spannweite zu verringern ist bzw. Nut und Feder Verbindungen durch Deckleisten zu ersetzen sind. Bei GFK Platten ist die Steifigkeit u.a. abhängig vom gewichtsmäßigen Glasanteil. Dünne PVC Wellplatten sind flexibel und äußerst belastbar, da sie von 3 mm Dicke im Werk auf 1,5 mm gereckt wurden. Für höchste Druckbeanspruchungen wie die transparenten Wände von Tiefseeaquarien werden gegossene PMMA-Blöcke von bis zu 250 mm Dicke mit unsichtbaren geklebten Fugen eingesetzt. Wärmeschutz Da Kunststoffstegplatten nicht luftdicht abgeschlossen werden können und somit ein Evakuieren des Luftzwischenraumes bzw. die Befüllung mit Edelgasen nicht zu dauerhaften Ergebnissen führt, wurde die Anzahl der Kammern bis auf fünf erhöht, um die Konvektion im Zwischenraum zu minimieren. Bei einer Plattenstärke von 40 mm sind so U-Werte um 1,2 W/m2 K möglich. Bei PC- und PMMA- Platten können auf die Außenseite selektive Wirkschichten koextrudiert werden, die im

Sommer den Infrarot Anteil des Sonnenlichtes nach außen und im Winter die Wärmestrahlung nach innen reflektieren. Die GFK-Hohlkammern eines Fabrikates werden mit zwei Folien zu Stegplatten ausgebildet, andere Firmen befüllen den Zwischenraum mit Glasgespinsteinlagen, aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten Folienlagen oder Aerogel-Granulat. Letzteres erreicht einen U-Wert von 0,4 W/m2 K bei 5 cm dicken Platten. Schallschutz Im Industriebau kommt dem Schallschutz besondere Bedeutung zu wenn es darum geht Lärmemissionen nach außen abzumindern. Daher werden bei GFK Paneelen eines Herstellers die Deckschichten verstärkt, und der Plattenzwischenraum vollflächig mit einer transluzenten Gespinsteinlage gefüllt. Das erreichte Schalldämmaß R´w beträgt bis zu 34 dB (A) bei 70 mm starken Platten. Verglaste Lärmschutzwände auf Autobahnbrücken werden aus 15–25 mm gegossenen oder extrudierten PMMA gefertigt. Eingegossene Polyamidfäden verhindern das Herabstürzen von Bruchstücken. Witterungsschutz PMMA ist das einzige Material, das keinen zusätzlichen Witterungsschutz benötigt. Daher wird es verwendet um als Koextrusionsschicht die Oberflächen anderer Kunstgläser einseitig oder beidseitig zu schützen. Mit Garantiezeiten von 10 Jahren können auch UV-geschützte Produkte aus PC, PVC, PET, PETG und GFK langfristig zumindest in Mitteleuropa im Außenbereich eingesetzt werden. Die Kanten einiger Produkte sind jedoch mit Profilen abzudecken. Spezialfolien oder Gel-Coat-Beschichtungen verhindern bei GFK-Platten ein frühzeitiges Vergilben und das Freilegen von Fasern. Lichttechnische Eigenschaften PMMA ist das Material mit der höchsten Lichtdurchlässigkeit. Für Lichtwerbung mit LEDs sind seit kurzem spezielle lichtstreuende, farbtreue PMMA-Platten auf dem Markt, die Bautiefen ab 40 mm erlauben. In Acrylglas eingebettete farbneutrale Diffusorpartikel erhöhen die Leuchtintensität von flachen, über die Kanten beleuchteten Lichtflächen. Ein breiter Stegabstand, »No Drop « Beschichtung auf den Außenseiten und in den Kammern sorgen für maximale Durchsicht und UV-Durchlässigkeit bei Stegplatten aus PMMA. Gegen das Ausbleichen von eingeglasten Bildern gibt es ein spezielles UV-undurchlässiges

Kunststoff Standardisierte Halbzeuge – Anforderungen

Brandschutzklasse

Gewicht in kg/m2

Richtpreis, ca. ™/m2

Schalldämmmaß R´w in db(A)

Lichttransmission τ in %

Energiedurchlassgrad g in %

max. Länge in mm

4

2050

3050

91

B2

4,8

60

PC

Makroform

Makrolon Mono dura clear erhöht kratzfest

4

2050

3050

89

B2

4,9

150

PETG

Simona

Simollux-UV bruchfest, Tiefziehen ohne Vortrocknung

4

1500

3050

90

B1

5,1

35

PET

Thyssen Schulte

Nudec PET-UV grafittisicher, steifer als PETG, UV-Schutz

4

2050

3050

89

B1

5,32

50

PVC

Simona

Simona PVC-Glas-SX transparent erhöht schlagzäh, für Einsatz im Freien ungeeignet

4

1000

2000

66

B2

5,32

35

GFK

Hahlbrock

Halusite 100 sphärisch gekrümmte Sonderformen möglich

5

2000

3500

B2

8,35

110

PMMA

Röhm

Plexiglas resist farblos C struktur 76/18 erhöht schlagzäh, Designstruktur

3

1045

4000

88

B2

4,0

30

PC

Makroform

Makrolon onda multi longlife 2/177-51 gewellte Stegplatte, biegesteif, UV-Schutz

5

1097

7000

77

B2

2,0

17

PVC

Solvay

Ondex, Sollux, 76/18 leicht, kostengünstig, einfache Verarbeitung

1,2

988

6000

80

B1

2,0

15

GFK

Scobalit

verschiedene Wellen und Trapezformen passend zu opaken Profilen anderer Hersteller

0,9

3000 20000

89

B2

20

20

PMMA

Röhm

Plexiglas Alltop klarer Durchblick, UV-durchlässig, No-Drop

a

16

1200

7000

2,50

91

82

22

B2

5,0

45

PMMA

Röhm

Plexiglas Heatstop S4P Weiß No-Drop reflektert IR-Strahlung, No-Drop-Schicht

b

32

1230

7000

1,60

30

40

24

B2

5,7

60

PC

Makroform

Makrolon multi longlife 4/25-25 1140 IQ reflektert IR-Strahlung, hagelresistent, UV-Schutz

c

25

980

11000 1,60

24

30

22

B2

3,7

60

PC

Rodeca

PC 2540-6, opal antiblend Nut und Feder-Verbindung, zweifarbig möglich

d

40

500

11000 1,15

45

45

22

B2,B1

4,2

100

PVC

Rodeca

PVC 2340-3 mit koextrudierter UV-Schutzschicht aus Acryl

e

40

300

11000 1,65

67

21

B1

5,5

35

GFK

Scobalit

Lichtelemente biegesteif durch Diagonalstege

f

20

2400

8000

78

20

B1,B2

5,3

95

GFK

Butzbach

Varioplan plus, Farbton Brillant klares Material, Kristallstruktur, 3 Farben

40

486

15000 2,60

42

78

25

B2

11,0

*

GFK

Butzbach

Varioplan plus, Farbton Brillant mit 2 Zwischenfolien * nur als individuelles Fassadensystem erhältlich

g

40

486

15000 1,60

42

63

27

B2

11,0

*

GFK

Scobalit

Scobatherm Nanogel transluzent Aerogelfüllung, F 30

h

50

2500

8000

0,41

26

23

27

B1

12,0

340

GFK

Brakel Aero

Grillodur zweischalig Naturton GFK-Platten auf Aluprofil geklebt, begehbar

70

2000

5600

1,56

69

77

25

B2

8,0

130

GFK

Brakel Aero

Grillodur mit Glasgespinsteinlage erhöhter Schall-, Wärmeschutz, Lichtstreuung

i

70

1200

8000

0,64

46

51

34

B2

10,0

150

GFK

Scobalit

Scobatherm Moniflex Füllmaterial: gefaltete Folien aus pflanzlicher Zellulose

k

85

935

3000

0,62

48

39

28

B1

5,7

140

Abbildung 5

Plexiglas XT resist 100 Schlagzähigkeit in Stufen einstellbar bis bruchfest

Produktname

Röhm

Hersteller

max. Breite in mm

Wärmedurchgangskoeffizient in W/m2 K

Polymethylmethacrylat Polycarbonat oder PETA, amorphes Polyetylentherephtalat Glycol modifiziertes Polyethylenterephtalat Polyvinylchlorid Glasfaserverstärkter Kunststoff

PMMA

Material ebene Platten Wellplatten Stegplatten

PMMA PC PET PETG PVC GFK

Dicke in mm

5a–k: Stegplattenprofile unterschiedlicher Materialien und Fabrikate – Zuordnung zu Herstellern siehe zweite Spalte der Tabelle. Die Auswahl erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Produkte vergleichbarer Qualität sind in einigen Fällen auch bei anderen Herstellern erhältlich. Die unverbindlichen Richtpreise verstehen sich als reine Materialkosten excl. Mehrwertsteuer und Montage.

3,7

78

2,60

49

Kunststoff Standardisierte Halbzeuge – Anforderungen

w

h a

w

h b

w

h

c

w

h

d

Dichtung Dichtungsmasse

e

f

6

50

7

Kunststoff Standardisierte Halbzeuge – Anforderungen

Acrylglas; satinierte Oberflächen sind wirksam gegen störende Reflexion. Die anderen transparenten Kunststoffe sind von sich aus mehr oder weniger UVundurchlässig. Mit IR-reflektierender Schicht, Strukturierungen oder Einfärbungen kann die Lichtdurchlässigkeit und Blendung gezielt gemindert werden. PETG zeigt eine hohe Brillianz, Stegplatten aus PVC erscheinen im Vergleich zu PMMA und PC leicht trübe. GFK-Produkte sind produktionsbedingt weniger lichtdurchlässig und ergeben ein diffuses schlagschattenfreies Licht, das vor allem an Arbeitsplätzen erforderlich ist. Bei ihnen kann die Lichttransmission über die Plattenstärke, den Faseranteil und Befüllungen weiter reduziert werden. Brandklassifizierung Generell sind PVC, PET und PETG, der Brandklasse B1 schwer brennbar zuzuordnen – PC, PMMA und GFK der Brandklasse B 2 normal entflammbar (DIN 4102 Teil 1). Die Zulassungen treffen jedoch nicht auf alle Materialstärken und Halbzeuge zu und sind im Einzelfall abzufragen. So können durch die Verwendung spezieller Harze bei GFK, das Einbringen von Flammschutzmitteln und abhängig von der Plattenstärke bei PC-Stegplatten, bzw. das Recken gegossener Massivplatten bei PMMA einzelne Produkte in die Brandschutzklasse B1 eingestuft werden. Die Platten sind unterschiedlich brennend oder nicht brennend abtropfend und werden als »weiche« oder »harte Bedachung« eingestuft (DIN 4102, Teil 7). Ein Ausschmelzen im Brandfall (nach DIN 18 234 ausschmelzbare Fläche) kann zur Ergänzung oder Reduzierung der RWA-Anlagen eingesetzt werden. Mechanische Beanspruchung Polycarbonat ist traditionell der schlagzäheste transparente Kunststoff, gefolgt von PETG. Durch Modifikation kann jedoch auch PMMA in verschiedenen Stufen bis zu einer sehr hohen Schlagzähigkeit eingestellt werden. PVC-Platten sind bei mechanischen Beanspruchungen weniger geeignet können jedoch in geringem Maße erhöht schlagzäh modifiziert werden. Spezielle Beschichtungen erhöhen die Kratzfestigkeit von massiven PC-Platten, die für Vandalismus sichere Anwendungen eingesetzt werden. Bei horizontalen Flächen ist zu prüfen, ob eine durchbruchsichere Begehbarkeit nach ZH 1/44 erforderlich ist. Die Ballwurfsicherheit nach DIN 18032 Teil 3 und Pucksicherheit ist bei Sporthallen auf die ausgeübten Sportarten abzustimmen. Die Hagelschlag-

sicherheit ist nicht bei allen Produkten gegeben und kann abhängig von der Hagelkorngröße nur teilweise oder uneingeschränkt gegeben sein. Aus Sicherheitsgründen kann es erforderlich sein, die transluzenten Flächen angriffshemmend A3 auszubilden ( DIN 52290 V Teil 4). Platten aus GFK erfüllen meist diese Anforderungen. Chemikalienresistenz Reinigungsmittel, Lackierungen, Kleber und Dichtungen sind auf die Produkte abzustimmen. Graffiti können von PETPlatten rückstandslos entfernt werden, was nicht bei allen Kunststoffen der Fall ist. Temperaturbereich Den größten Gebrauchstemperaturbereich von –40 bis +120 °C decken PCProdukte ab. Die ebenfalls bis –40° sehr schlagzähen Platten aus PETG, sollten nicht permanent Temperaturen von über 65 °C ausgesetzt sein. PVC Platten erweichen oberhalb 60 °C, PMMA neigt bei Hitze zur Rissbildung weshalb für eine gute Hinterlüftung und helle Unterkonstruktionen zu sorgen ist.

8 6 Gängige Wellplattenprofile: a w/h= 76/18 mm b w/h= 130/30 mm c w/h= 94/35 mm d w/h= 177/51 mm Sonderform als Stegplatte e Befestigung von Wellplatten: auf dem Dach: Befestigung auf dem Wellenberg f an der Wand: Befestigung im Wellental 7 Institutsgebäude in Grenoble Material: Wellplatten klar aus Polycarbonat, vertikal verlegt Architekten: Lacaton Vassal, Bordeaux 8 Atelier in Madrid Material: Wellplatten weiß horizontal verlegt Architekten: Abalos und Herreros, Madrid

Verarbeitung Für feine Zuschnitte sind weiche Materialien wie PVC oder PET geeignet. Stegplatten aller Materialien werden ab Werk stirnseitig oder Umlaufend geschlossen. das vermindert die Flüssigkeitsaufnahme, Beschädigung bei Transport und Montage. Ablängungen und Anpassungen auf der Baustelle dürfen nicht mehr vorgenommen werden. Befestigung Wichtig ist bei allen Kunststoffen eine zwängungsfreie Befestigung mit flexiblen Dichtprofilen. Bei einem Temperaturunterschied von 50 K ergeben sich materialabhängig Längenunterschiede von 3 mm bis 5 mm pro laufendem Meter, die durch ausreichenden Spielraum bei Bohrungen, Klemm- und Randprofilen aufzunehmen sind. Wellplatten werden bei Dachflächen am Wellenberg befestigt, an Wänden im Wellental. Bei PMMA-Wellplatten sollten keine Abstandshalter verwendet werden, um Klemmgeräusche zu vermeiden. Recycling GFK-Produkte werden in Müllverbrennungsanlagen verbrannt die anderen Materialien können als Granulat dem Produktionsprozess erneut zugeführt werden. Gebrauchtes Material sollte bei den Herstellern oder Recyclingfirmen abgegeben werden. 51

Kunststoff Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

Den Vorteil, Kunststoffe nach bestimmten Anforderungen individuell zu modifizieren nutzen auch die Hersteller von standardisierten Plattenhalbzeugen. Viele meist rein technisch motivierte Ausstattungsmerkmale wie irisierend schillernde Infrarot-Schichten oder Stegplatten in Wellenform kommen auch aus rein gestalterischen Gründen zur Anwendung. Oft sind es Sonderwünsche, die zu neuen Produkten führen und in das Seriensortiment aufgenommen werden. Die Möglichkeiten ein Kunststoffhalbzeug schon bei der Herstellung technisch zu optimieren oder gestalterisch zu individualisieren sind vielseitig: Materialstärke Wandstärken, die Paneeldicke bzw. das Flächengewicht sind je nach Statik, mechanischer Beanspruchung, Schalloder Brandschutzanforderungen zu beeinflussen. Formgebung Die transluzenten Werkstoffe können kalt gebogen, warmverformt oder tiefgezogen werden. PETG nimmt beim Tiefziehen wenig Feuchtigkeit auf und muss daher i.d.R. nicht vorgetrocknet werden. Dachoder Fassadenplatten werden dagegen meist kaltgebogen. Die Platten werden eben auf die Baustelle geliefert und an die Krümmung der Unterkonstruktion angelegt und verschraubt. Typische Anwendungen sind Tonnendächer für Wartehäuschen und Eingangsüberdachungen. Abhängig vom verwendeten Material sind Mindestbiegeradien einzuhalten. Bei den verhältnismäßig steifen und witterungsbeständigen PMMA-Platten beträgt der Mindestbiegeradius (ohne Modifier) das 330-fache der Plattendicke, beim schlagzäheren Polycarbonat das 150-fache und bei PET das 120-fache. Bei PET (ohne Modifier) muss allerdings aufgrund der niedrigen Dauergebrauchstemperatur und des ungünstigen Kriechverhaltens unter Last die Plattendicke deutlich erhöht werden, um vergleichbare Sicherheitsbeiwerte zu erreichen wie PMMA oder PC. Für eine 15 mm dicke Polycarbonatplatte bedeuted dies einen Mindestradius von 2,25 m. Bei Unterschreitung der Mindestradien müssen die Platten warmverformt werden. Mehrschichtige Platten sind in ihrem »Innenleben« je nach Anforderung ausgeformt (Abb. 5 a–k). Unterschiedliche Profile bei Stegplatten haben Einfluss auf die Steifigkeit, den Wärmedurchgang und die Lichttransmission. Die Plattenstöße 52

sind bei einigen Herstellern als Nut und Feder Verbindungen ausgeformt, die homogene Oberflächen ohne Pressleisten ermöglichen (Abb. 18). Sonderformen u.a. bei Wellplatten erleichtern den Anschluss an aufgehende Wände und First, oder sorgen für eine bessere Regenwasserführung an Ortgang und Traufe. Trapez- und Wellplatten mit identischer Geometrie wie handelsübliche opake Platten aus Metallblech oder Faserzement können mit diesen als bereichsweise Lichtflächen kombiniert werden. Lichtkuppeln sind rund, rechteckig und pyramidenförmig erhältlich.

9

Koextrusion Während des Extrusionsprozesses werden zusätzliche Schichten z.B. UVSchutz oder eine Infrarot reflektierende Schicht mit dem Profil fest verschmolzen. Dies kann einseitig z.B. nur auf der Außenseite oder beidseitig erfolgen. Mit Hilfe der Koextrusion lassen sich auch rein gestalterische Effekte erzielen (Abb. 9). Die Außenseite der Polycarbonat-Stegplatten des Laban Dance Center in London besteht aus drei kristallklaren Stegen. Der raumseitige Steg wurde in weißer, grüner, blauer oder roter Farbgebung koextrudiert, um von außen ein 10 transluzentes, farbiges Schimmern zu erreichen (Abb. 9). Diese Luft durchlässige Kunststoffhaut steht in 60 cm Abstand vor einer Isolierverglasung aus Milchglas. Der Fassadenzwischenraum ist aufgrund der transluzenten Materialien nicht einsehbar. Die Fassade wirkt nach außen und nach innen wie ein Lichtkörper (Arch.: Herzog & de Meuron, Basel). Strukturierung Materialien, wie hier GFK-Elemente, die ursprünglich klar transparent sind, können z. B. durch Waben-, Kräusel-, oder Rippenstrukturen das Licht diffundieren (Abb. 11). Da eine Reinigung durch die 11 texturierte Oberfläche erschwert wird, wird die Struktur bei PC-Stegplatten oft an den innenliegenden Stegen eingeprägt (Abb. 10) bzw. ist bei Wellplatten raumseitig zu montieren. Strukturen werden als Sichtschutz, zur Lichtstreuung oder als Gestaltungselement eingesetzt. Satinierte Oberlächen von Acrylglas mindern die Reflexion auf Bildverglasungen. Eingießen Technische Modifikatoren, Stabilisatoren und Farbpigmente können ins Material eingegossen werden bzw. vor dem Extrudieren dem Granulat beigemischt werden. Bei weniger intensiv eingefärbten

12

Kunststoff Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

Stegplatten bilden sich die Stirnseiten der Stege wie Nadelstreifen an der Außenwand ab (Abb. 9). Neben den für PMMA und PC-Platten üblichen Brauntönen sind auch blaue Stegplatten erhältlich, die u.a. beim estländischen Pavillion der Expo 2000 in Hannover eingesetzt wurden (Abb. 10, Arch.: Andrus Koresaar, Roivo Kotov, Tallinn). In PC oder PMMA eingegossene Fotovoltaikmodule sind vor Witterung und mechanischer Beanspruchung geschützt. GFK-Platten bieten nicht nur die Möglichkeit verschiedenartiger Fasern und Harze (Abb. 11). Dekorative Platten mit Gräsern und Blättern sind das bevorzugte Material des französischen Architekten Jean de Giacinto (Abb. 16).

Platten lassen sich sogar tiefziehen. Doch auch Stegplatten ganzer Fassaden können raumseitig bedruckt eingesetzt werden. Die Wirkung ist abhängig von der Helligkeit und Farbigkait des Aufdrucks. Die überdimensionierten bunten Obstmotive im Saftladen des Darmstädter Bahnhofs (Abb.14, Arch.: liquid, Darmstadt) sind auch ohne Hinterleuchtung deutlich sichtbar, die schwarze Blattstruktur des Lagergebäudes Ricola tritt bei Tag dezent in den Hintergrund (Abb. 17 und Seite 39).

Folgende Gestaltungsmöglichkeiten stehen bei der Veredelung von Halbzeugen zur Verfügung, die meist von weiterverarbeitenden Firmen ausgeführt werden:

Aufbringen von Folien Nach dem Prinzip der Mikroreplikation hergestellte Mikroprismen auf Folien können Licht streuen und lenken. Mit den seit kurzem auf dem Markt befindlichen optischen Mehrschichtfolien lassen sich Effekte erzielen, bei denen die Farben im Regenbogenspektrum je nach Blickwinkel wechseln und ein verminderter Wärmeeintrag erreicht werden kann. (Abb. 12).

Beschichtung Für PMMA- und PC-Stegplatten, die häufig als Verglasung bewohnter Wintergärten eingesetzt werden, werden Beschichtungen angeboten, die die Oberflächenspannung der Platten brechen und so eine Tropfenbildung unterbinden. So genannte »No-Drop«- oder »Dropless« -Beschichtungen werden in einem chemischen Verfahren aufgetragen und verhindern ein Abtropfen von Kondensat auf der Raum Innenseite, erhöhen auf der Außenseite den Selbstreinigungseffekt durch Regen und verhindern Trocknungsflecken, indem Kondenswassertropfen in einen dünnen Film aufgelöst werden. Zweilagige Beschichtungen auf der Basis von Polysiloxan werden bei massiven PCPlatten zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, Abriebfestigkeit und Chemikalienresistenz (Beseitigen von Graffiti) eingesetzt. Für die Zukunft ist abzuwarten inwieweit mit nanotechnologischen Verfahren weitere Oberflächenqualitäten wie Entspiegelungen oder Easy-to-clean-Effekte erzielt werden können. Thermochrom beschichtete Kunststoffe wechseln je nach Temperatur ihre Farbe, fotochrom beschichtete bei Lichteinfall. Das ambitionierteste Projekt ist das geplante PMMA-Dach des Olympiastadions für Athen 2004 von Santiago Calatrava, das sich bei Sonneneinstrahlung verdunkeln soll. Bedrucken Das Bedrucken transparenter Kunststoffdisplays ist bei Leuchtreklame, im Messeund Ladenbau üblich, einige bedruckte

Lackieren Viele Platten können vollflächig behandelt oder mit lackierter Beschriftung versehen werden.

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Befüllen 14 Befüllt man Stegplatten mit Aerogelgranulat, kann der Wärmedurchgang stark reduziert werden – das Paneel wirkt als transluzente Wärmedämmung. Die Stege verhindern unregelmäßige Setzungen des Aerogels, die in der Vergangenheit bei befüllten Isolierglasscheiben aufgetreten sind. Auch zu gestalterischen Zwecken können Stegplatten befüllt werden: Mit bunten Flüssigkeiten ist die Fassade eines Internetcafes in London gefüllt (Arch.: Blauel, London), Kaffeebohnen schmücken die Trennwände eines Wiener Kaffeehauses (Abb. 15, Arch.: Querkraft, Wien). Mehrschaliger Aufbau Wenn unterschiedliche Anforderungen nicht durch ein einziges Produkt abgedeckt werden können, bietet sich ein mehrschaliger Aufbau an. So kann die innere Schale von Lichtkuppeln aus schlagzähem Polycarbonat, die Außenseite aus witterungsbeständigem Acrylglas ausgeführt werden. Der Wandaufbau des temporären Kinderkunsthauses im Stadtpark von Rotterdam besteht aus einer Holzleichtbauwand mit transparenten Polycarbonat-Wellplatten als Außenschale – die Farbwirkung entsteht durch die dahinterliegende rote diffusionsoffene Membran (Abb. 13, Arch.: XX-Architecten, Rotterdam).

15

16

53

Kunststoff Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

17

a

b

c

18 d

e

f

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Kunststoff Der Traum von der freien Form

Der Traum von der freien Form

Eine wesentliche Eigenschaft der Kunststoffe wird von den meist als Plattenware angebotenen Masseprodukten nicht berücksichtigt: die freie Verformbarkeit. Die von der Steifigkeit der Platten abhängigen Kaltbiegeradien werden nur für einsinnig gekrümmte Tonnengewölbe in Anspruch genommen. Doch gerade im Bereich der freien Formen können die Möglichkeiten von Kunststoffen erweitert werden und eine Architektur realisiert werden, die auf den Bildschirmen der Rechner längst existiert. Fassade Kunsthaus Graz Als hinterleuchtete transluzente Medienfassade – um eine geschlossene wärmegedämmte Klimahülle herum – ist die Kunststoffbekleidung des im Bau befindlichen Kunsthaus Graz von Peter Cook konzipiert (Abb. 23). Die sphärisch gekrümmten Paneele sind ca. 2 ≈ 3 m groß und mit ca. 30 cm Abstand zur Dachhaut mit Punkthaltern montiert. Aufgrund der komplexen Geometrie des Gebäudes hat jedes Paneel einen individuellen Zuschnitt und Krümmung. Mineralisches Glas wäre aufgrund der Formgebung unbezahlbar gewesen. Die offenen Fugen verlaufen entlang des Stahltragwerks, das auf einem polygonalen Raumgitter aufgebaut ist. Wichtig war, eine von den Architekten vorgegebene, blaugrün schimmernde Farbigkeit zu erreichen. Zwei Materialien wurden bis zur Ausführungsreife weiterentwickelt bzw. modifiziert : PMMA als thermoplastischer Werkstoff und der Faserverbundwerkstoff GFK als Duroplast. Alternative PMMA Das Acrylglas musste einen flammhemmenden Zusatz erhalten, um die lokalen Brandschutzanforderungen zu erfüllen. Eine Sprinkleranlage im Fassadenzwischenraum verhindert eine irreversible plastische Verformung der Platten im Brandfall. PMMA-Platten sind als gegossenes oder extrudiertes Halbzeug erhältlich. Wegen der besseren Verformbarkeit wurde die gegossene Platte gewählt. Extrudiertes Material ist wegen seiner kürzeren Molekülketten auch weniger resistent gegen Chemikalien. Die eigens entwickelte Einfärbung wurde mit blaugrünen Farbpigmenten, die Eintrübung mit gemahlenen Polystyrol-Partikeln erreicht, die der Monomermasse beigemischt wurden. Die Besonderheiten bei der Planung einer punktgehaltenen Fassade aus Acrylglas sind die große Wärmedehnung und die Empfindlichkeit

gegen lang wirkende Belastung. Die im Vergleich zu Stahl fünffach größere Ausdehnung bei Temperaturwechsel macht großzügige Bewegungsaufnahmen an den Haltern erforderlich. Bei unterschiedlichen Temperaturen zwischen Außenund Innenseite, wie sie im Sommer bei plötzlichem Regen auftreten können, neigt das Material zu raschen Formänderungen und Wölben. Dies bewirkt bei statisch unbestimmter Halterung, also bei drei oder mehr Haltepunkten je Seite, eine zusätzliche Belastung an den mittleren Befestigungen. Wegen der Neigung von PMMA zum Relaxieren, also zu plasti- 19 schen Verformungen unter stetiger Belastung, sind bei der Auslegung von Paneel und Befestigung nur sehr geringe dauerhafte Spannungen erlaubt. Die Materialstärke wurde aus diesem Grund mit 15 bzw. 20 mm gewählt. Die Paneele werden an jeweils sechs Punkten gehalten. Von einem Festpunkt aus erlauben die anderen Halter eine ungehinderte Ausdehnung des Materials in alle Richtungen. Um Spannungsspitzen zu vermeiden, wird eine weiche Klebmasse verwendet. Alternative GFK Als zweite Variante wurde GFK-Faserverbundwerkstoff untersucht. Ein wichtiger 20 Bonus ist die Verfügbarkeit eines transluzenten Materials mit B1-Zulassung. Ein mehrere Quadratmeter großes Muster wurde auf einer CNC-gefrästen NegativForm im Harzinjektionsverfahren (RTMVerfahren) hergestellt. Hierbei wird das eingefärbte Polyesterharz unter Vakuum in das Glasgewebe gezogen, um keine trübenden Lufteinschlüsse zu erhalten. Die Paneele werden nach der Aushärtung einer Temperung unterzogen, bevor sie ihre Endfestigkeit erhalten, die ein vielfaches über der von Acrylglas liegt. Die Randtrimmung und die Bohrlöcher der Halter werden an der CNC-Maschine vorgenommen, indem Werkstück und Form 21 nach der endgültigen Aushärtung wieder 17 in die Maschine eingespannt werden. Für die Haltbarkeit der Paneele ist es wichtig, dass die geschnittenen Kanten wieder mit 18 Harz versiegelt werden. Die Herstellung 19 erfordert vom Verarbeiter ein hohes technisches und handwerkliches Niveau. Jede Platte ist Handarbeit, die Farbtreue ist von vielen Verarbeitungsfaktoren abhängig. Die Handhabung als Fassa20 denmaterial ist sehr gutmütig. Punkthalter können analog zum Glasbau auch mit dem Paneel verschraubt werden, ohne eine Überlastung befürchten zu müssen. 21 Die UV-Beständigkeit ist Dank der heutigen Gel-Coat-Harze voll gewährleistet.

Lagergebäude Ricola, Mulhouse Material: Bedruckte PC-Stegplatten Architekten: Herzog & de Meuron, Basel Befestigungsarten a Standardbefestigung mit Pressleiste b–f Befestigungsarten ohne Pressleiste Peace Pavillon, Biennale Venedig 2000 Material: PMMA-Streifen 2-schalig, außen 10 mm, innen 5 mm zwischen Blöcken aus verpresstem Polypropylen. Architekten: Massimiliano Fuksas, Doriana O. Mandrelli, Rom Wohnhaus in Tokio Material: 2≈ GFK-Wellplatten, mit PE-Fasern (eigentl. Verpackungsmaterial) gefüllte Membrankissen, Kunststoffplatte, Innenseite Nylonmembran abnehmbar Architekt: Shigeru Ban, Tokio Pavillon in Rotterdam Transluzente Getränkekästen, Sonderserie Architekten: Atelier Kempe Thill, Rotterdam

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Kunststoff Der Traum von der freien Form – Alleskönner für die Zukunft?

23

22 22 Projekt Wohnhaus R129 Architekten: Werner Sobek mit Maren Sostmann, Stuttgart 23 Kunsthaus Graz Architekten: Spacelab Cook/Fournier mit ArchitekturConsult, Graz, Fertigstellung Ende 2003

Literaturhinweise: Dr.- Ing. Bodo Carlowitz: Kunststoff-Tabellen, 4. Auflage, Carl Hanser Verlag, München / Wien, 1995 Hans Domininghaus: Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg, 1998 Institut für Bauen mit Kunststoffen e.V.: Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, Ernst & Sohn, Berlin, 2001 Chris Lefteri: Kunststoff, Material-Herstellung-Produkte, avedition, Ludwigsburg, 2002 Karl Oberbach: Saechtling Kunststoff Taschenbuch, Carl Hanser Verlag, München, 1998 Prof. Dr.-Ing. Wilbrand Woebcken: Kunststoff-Lexikon, 9. Auflage, Carl Hanser Verlag, München / Wien, 1998

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Die Musterpaneele weisen eine sehr gute Oberfläche und hohe ungetrübte Transluzenz auf. Die Materialstärke für dieses Material mit 8 bzw. 10 mm konzipiert. Alternative Verbundwerkstoff Um die vergleichsweise niedrigere Dauergebrauchstemperatur von PMMA (z.B. bei Hitzestau im Fassadenzwischenraum) zu erhöhen und mit einem höheren E-Modul Lasten und Spannungen der Haltepunkte besser aufnehmen zu können schlug eine der anbietenden Firmen vor, die PMMA-Schalen mit GFK über einen Primer (Bindeschicht) zu Verbundwerkstoff zu laminieren. Die optischen und technischen Eigenschaften waren überzeugend, die Kosten jedoch weit höher als die von PMMA oder GFK. außen PMMA innen PETG Schließlich fiel die Wahl auf PMMA, das an Brillianz, Witterungsbeständigkeit und homogener Oberfläche nicht zu überbieten ist. Mit konstruktiven Maßnahmen, wie der Verbreiterung der Fugen in den oberen Gebäudeteilen von ursprünglich 4 cm auf 7, 10 bzw.15 cm zur besseren Durchlüftung des Fassadenzwischenraumes, wird nun dieser Materialentscheidung Rechnung getragen. Da im Gebäudeinneren schwer brennbare Materialien vorgeschrieben sind, darf an der Unterseite der »Bubble«, die als Decke der Kinderspielzone dient, kein PMMA verwendet werden. In diesem witterungsgeschützten Abschnitt werden Polyesterplatten (PETG) eingesetzt. Keine Platte gleicht der anderen. Mit eigens entwickelter Software werden die Geometrien in den Formenbau übertragen. Mutter- und Stützformen müssen ertstellt werden. Es wird sechs Monate dauern bis auf den 1400 individuellen, mit modernsten Fünf-Achsen-Fräszentren generierten Formen alle Platten warmverformt sein werden.

Alleskönner für die Zukunft ?

Die freie Form ist in Verbindung mit einer einschaligen multifunktionalen Kunststofffassade als bauphysikalisch vollwertige Gebäudehülle in greifbare Nähe gerückt. Vorreiter auf diesem Gebiet sind der Fahrzeugbau und die Luft- und Raumfahrttechnik. Hier sind die Kunststoffe längst dabei das Glas mehr und mehr zu verdrängen. Die komplex geformten Seitenfenster des Smart bestehen bereits aus Polycarbonat. Forschungen beschäftigen sich mit dem Einsatz von Kunststoffen als Windschutzscheibe, die mit Silikatglas kratzfest beschichtet werden. Wohnhausprojekt R 129 In wie weit ähnliche Technologien unter Anwendung von frei formbaren Elementen auch in die Architektur Einzug finden, soll das Wohnhausprojekt R 129 von Werner Sobek Ingenieure zeigen (Abb.22). Für die einschalige Gebäudehülle ist Acrylglas (PMMA, Polymethylmethacrylat) vorgesehen, auf das eine 1 mm dicke Schicht aus chemisch vorgespanntem Glas auflaminiert ist, die Kratzfestigkeit und Chemikalienresistenz garantiert. Eine raumseitige Low-E-Beschichtung, soll im Sommer die Wärmeeinstrahlung nach innen bzw. im Winter die Abstrahlung nach außen verhindern. Durch eine aufgebrachte schaltbare elektrochrome Folie kann die Hülle abschnittsweise abgedunkelt oder vollkommen durchsichtig geschaltet werden. Auch die Fügetechnik ist für eine wärmegedämmte Fassade ungewöhnlich. Die PMMA-Elemente sollen miteinander verklebt werden und als selbsttragende Schale ohne Klemmprofile oder sekundäre Tragstruktur wirken – Längenänderungen führen zu einem Heben und Senken des Scheitels der Kalotte. Was heute noch utopisch klingt, soll bereits in wenigen Jahren als konkreter Bau fertig gestellt sein.

Membrane

Membrane Membranwerkstoffe

Membranwerkstoffe im Hochbau – Gewebe und Folien Karsten Moritz

Der Begriff der Membran oder auch Membrane lässt sich auf das lateinische Wort »membrana« zurückführen, welches als Pergament oder Haut übersetzt werden kann. Charakteristisch für diese beiden Materialien ist vor allem deren dünne Ausbildung. Dies gilt auch für moderne Membranen. Werden sie als Last abtragende Fläche eingesetzt, müssen sie zudem vorspannbar sein und eine im Raum gekrümmte Fläche einnehmen können. Als mechanisch vorgespannte Konstruktion bilden sie idealerweise eine im Raum doppelt und gegensinnig gekrümmte Fläche, während pneumatisch vorgespannte Systeme in weiten Bereichen doppelt und gleichsinnig gerichtete Krümmungen aufweisen. Nur so kann die dünne und daher ausschließlich auf Zug beanspruchbare Membrane entgegengesetzt wirkende Belastungen, zum Beispiel aus Windsog, Winddruck oder Schneelast, wirtschaftlich und sicher in die Primärkonstruktion bzw. in die Fundamente abtragen. Die Entwicklung der Kunststofftechnologie, insbesondere der Kunststoff-Composite-Werkstoffe, führt seit den 50er-Jahren zu einer immer schnelleren Abfolge innovativer Membranbauvorhaben. Hochfeste Materialien ermöglichen heute die Herstellung weit gespannter, filigraner, lichtdurchlässiger und stützenloser Dachkonstruktionen. Immer leistungsfähigere Werkstoffe führen zu einem stetigen Ausbau des Anwendungsspektrums. Es ist zu erwarten, dass Membransysteme in Zukunft auch unter mitteleuropäischen Klimabedingungen als permanentes Raum abschließendes Element zunehmend Anwendung finden. Membranwerkstoffe

Die bislang eingesetzten Materialien lassen sich ihrem Lastabtragungsverhalten nach in anisotrope und in zumindest näherungsweise isotrope Werkstoffe unterteilen. Isotrope Werkstoffe weisen im Gegensatz zu den anisotropen Werkstoffen nach allen Richtungen die gleichen mechanischen Eigenschaften auf. Im konstruktiven Membranbau eingesetzte isotrope Materialien sind in der Regel aus thermoplastischen Kunststoffen oder Metallen hergestellte Folien. Metallfolien werden aufgrund des relativ seltenen Einsatzes im Hochbau hier nicht näher betrachtet (siehe hierzu [5]). Anisotrope Membranen werden vor allem aus so genannten technischen Textilen unterschiedlicher Werkstoffe hergestellt. Textile Produkte werden nach der Art ihrer Herstellung in drei Gruppen eingeteilt: 58

• Maschenwaren (Gewirke, Gestricke), • Webwaren (Gewebe und Nähgewebe) • die so genannten »Non-Wovens« (Vliese, Filze, Fadengelege). Gewebe eignen sich durch ihre mechanischen Eigenschaften besonders für einen Einsatz als Last abtragendes Trägermaterial textiler Membranen [6]. Als Gewebe bezeichnet man ein System aus – zumindest im ungespannten Zustand – näherungsweise orthogonal zueinander stehenden verwebten Fäden. Die Fäden werden üblicherweise aus mehreren hundert miteinander verdrehten Einzelfasern gebildet [3]. Folgende Faserarten kommen in Betracht: • Naturfasern • mineralische Fasern • metallische Fasern • thermoplastische Kunststofffasern Werden die Fasern synthetisch hergestellt und sind somit quasi endlos, bezeichnet man die aus ihnen gebildeten Fäden als Filamente. Wird der Faden aus nur einer synthetisch hergestellten Faser gebildet, nennt man ihn Monofil. Der Querschnitt einer Synthesefaser kann bei der Herstellung verändert und somit den jeweiligen Erfordernissen in gewissem Umfang angepasst werden. Naturfasern (z.B. Baumwolle, Seide, Hanf oder Leinen) sind hingegen in ihrem Durchmesser und in ihrer Länge naturgegeben. Ihr Querschnitt ist normalerweise annähernd kreisförmig und größer als 0,1 mm, während Synthesefasern auch dünner hergestellt werden können [6]. Der Querschnitt einer Faser ist sehr gering und nur sehr aufwändig zu bestimmen; auch die Spannungen in einem Gewebe sind nur unter hohem Aufwand exakt ermittelbar. Daher hat sich im konstruktiven Textilbau anstelle der Spannungseinheit N/mm2 die Einheit N/5 cm zur Beschreibung der Materialfestigkeiten nach DIN 53 354 durchgesetzt. In der Textilindustrie wird ein Filamentgarn über seine längenbezogene Masse (Feinheit), die Anzahl seiner Filamente und die Angabe über die Drehungen der Filamente pro Meter charakterisiert. Die Einheit der Feinheit ist das »tex« = Gewicht in Gramm pro 1000 m Länge. Geläufiger sind meist Angaben in decitex, kurz »dtex« = Gewicht in Gramm pro 10 000 m Länge. Ein Garn mit der Bezeichnung 1100 dtex f 200 z 60 wiegt 1100 g pro 10 000 m und besteht aus 200 Filamenten, welche 60 mal pro Meter rechtssinnig um die Garnachse (z-Richtung) miteinander verdreht sind.

Membrane Membranwerkstoffe

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Japanischer Pavillon EXPO 2000, Hannover Material außen: Polyestergewebe, PVC-beschichtet innen fünfschichtig: Polyethylenfolie, schwer entflammbar nicht brennbares Papier Glasfasergewebe nicht brennbares Papier Polyethylenfolie, schwer entflammbar Architekt: Shigeru Ban Architects, Tokio Tragwerksplaner: Büro Happold, Berlin Tragwerksberatung: Frei Otto, Warmbronn

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Membrane Membranwerkstoffe

Für eine erste Einschätzung, ob sich ein Werkstoff als Fasermaterial für ein weit gespanntes Membrantragwerk eignet, kann man seine freie Reißlänge heranziehen. Sie beschreibt auf anschauliche Weise das Verhältnis zwischen seinem Gewicht und seiner Zugfestigkeit. Sie gibt die (ungedehnte) Länge eines fiktiv an einem Ende aufgehängten prismatischen Stabes in Kilometern an, bei der er unter seinem Eigengewicht abreißt. Zum Vergleich: Die ungefähre Reißlänge von Stahl beträgt 25 km, von Baumwolle 48 km, von Polyamid (Nylon) 89 km, von Polyester 94 km, von Glas 140 km, von Kohlenstoff 153 km und von Aramid 190 km [6]. Fäden in Bahn- oder Herstellrichtung des Gewebes werden als Kettfäden bezeichnet, Fäden senkrecht zur Bahnrichtung als Schussfäden. Man unterscheidet in Abhängigkeit der Verwebung von Kett- und Schussfäden die drei Grundbindungsarten: • Leinwandbindung • Köperbindung • Atlasbindung Im textilen Bauen finden aufgrund erhöhter Nahtfestigkeiten vor allem die Lein-

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Werfthalle für Luftschiffe, Briesen-Brand Material: Polyestergewebe, PVC-beschichtet Architekten: SIAT Architekten + Technik, München Tragwerksplaner: Ove Arup & Partner, Düsseldorf Formfindung und Planung Membrane: IPL, Ingenieurplanung und Leichtbau, Radolfzell Membranbau: Birdair Europe Stromeyer, Konstanz Tageslicht-Diffusionsflügel, DaimlerChrysler Design Center, Sindelfingen Material: EFTE-Gewebe, THV-beschichtet Architekten: Renzo Piano Building Workshop, Genua Membranbau: Aeronautec, Chieming 2

wandbindung (Basket weave) (1/1= jeweils 1 Kettfaden / 1 Schussfaden) oder die von dieser abgeleitete Panamabindung (Panama weave) (2/2 oder 3/3) Anwendung. Die Bindung der sich kreuzenden Fäden führt zu einer für den eingetragenen Faden charakteristischen Welligkeit. Durch die Vorspannung des Kettfadens beim Herstellprozess ist er zumeist weniger gewellt als der Schussfaden und weist somit eine höhere Steifigkeit und eine geringere Bruchdehnung auf. Mit Hilfe unterschiedlicher Einstellparameter beim Webvorgang lassen sich nahezu gleiche oder extrem unterschiedliche mechanische Kennlinien in den beiden Hauptanisotropie-Richtungen (Kette und Schuss) herstellen. Maßgeblich für die mechanischen Eigenschaften einer Membrane ist zwar grundsätzlich das Gewebe, jedoch können Eigenschaften, wie z.B. die Weiterreißfestigkeit und die Dauerknickbeständigkeit, durch eine aufgebrachte Beschichtung und eine Oberflächenversiegelung beeinflusst werden. Zudem führt die Beschichtung zu einer Behinderung der Winkelverdrehungen der Gewebefäden und somit zu einer Erhöhung der Membranschubsteifigkeit bei kurzzeitiger Belastung.

Membrane Oberflächenbeschichtungen – Anforderungen und Anwendungen

Oberflächenbeschichtungen

Eine üblicherweise beidseitig aufgebrachte Beschichtung (Coating) schützt das Gewebe vor Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Feuer, Mikroben und Pilzbefall und kann somit das Anschmutzverhalten, die Lebensdauer und gegebenfalls auch die Brandeigenschaften des Gewebes deutlich verbessern. Zudem macht erst die Beschichtung eine textile Fläche dauerhaft wasserdicht und erlaubt unterschiedliche Farbgebungen durch Bedruckung oder die Beigabe von Pigmenten. Sie ermöglicht die Verbindung mehrerer Gewebeteilflächen mittels thermischer bzw. hochfrequenter Schweißverfahren, da die Gewebefäden nicht direkt miteinander verschweißt werden können. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass unbeschichtete Gewebe mittels Garnen miteinander vernäht werden müssen. Ausnahmen bilden Fluorpolymergewebe, bei denen die Gewebefäden ebenfalls verschweißt werden können und silikonbeschichtete Gewebe, die bislang ausschließlich mittels Klebeverbindung miteinander verbunden werden. Heutzutage sind im Wesentlichen Beschichtungen aus Polyvinylchlorid (PVC), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Silikon üblich. Mit PTFE können nur Gewebe beschichtet werden, deren Fasern eine Schmelztemperatur über der des PTFE (ca. 327 °C) aufweisen, wie z.B. Glasgewebe. Aus diesem Grund ist z.B. eine PTFE-Beschichtung von Polyestergewebe (Schmelztemperatur 220 ° bis 260 °C) nicht möglich. Für spezielle Anwendungen stehen mit THV, PVDF, Acrylester oder Polyurethan weitere Arten der Be-schichtung oder auch Gummierungen zur Verfügung, welche zurzeit noch relativ selten eingesetzt werden. Während PTFE und Silikon über einen Zeitraum von mindestens 25 bis 30 Jahren keinen signifikanten Alterungsprozessen – wie Versprödung, Rissbildung oder Abwitterung – unterliegen, ist PVC gegenüber natürlicher Bewitterung empfindlich. Es benötigt zu seiner dauerhaften Elastizität die Beimischung von ca. 40 Gewichtsprozenten an Weichmachern sowie die Beigabe geringer Mengen an UV- und Hitzestabilisatoren. Zudem wird es durch eine Oberflächenversiegelung (Topcoating) beidseitig oder zumindest an seiner Außenseite geschützt. Da die Versiegelung gasdiffusionsmindernd wirkt, reduziert sie das ansonsten auftretende Entweichen der oben genannten Bestandteile auf ein geringes Maß. Zudem vermindert sie die auf die Beschichtung auftreffende UV-Strahlung und somit auch den langfristigen Abbau der polymeren

Struktur des PVC. Die Oberfläche der Versiegelung ist glatt und antiadhäsiv, was zu einer deutlichen Verbesserung des Anschmutzverhaltens führt. Anfangs wurden PVC-beschichtete Gewebe mit unzureichender Versiegelung eingesetzt. Sie versprödeten binnen kurzer Zeit, bildeten Risse und verfärbten sich durch das Eindringen von Schmutz und Mikroben zu unansehnlichen »grauen Mäusen« oder »grünen Moosflächen«. Heute stehen mit Acrylat- und PVDF-Lacken sowie mit PVF-Laminaten dauerhafte und wirkungsvolle Versiegelungen zur Verfügung. Die mit einer Schichtdicke von ca. 10 μm aufgetragenen PVDF-Lacke sind zwar teurer als solche aus Acrylat (ca. 3 μm bis 8 μm), bieten aber auch einen deutlich besseren Schutz. Nachteil der PVDF-Lackierung ist ihre hohe Schmelztemperatur, weshalb die Lackschicht vor der Konfektionierung im Bereich der Schweißnähte abgeschliffen werden muss, [2] ohne dass dabei das Gewebe verletzt wird. Aufkaschierte PVF-Laminate bieten mit einer Schichtdicke von ca. 25 μm den besten Schutz. Sie sind jedoch die teuerste Variante, müssen wie PVDF-Lacke vor dem Schweißvorgang entfernt werden und führen zu einem reduzierten Dauerknickverhalten der Membrane, weshalb sie für wandelbare und mobile Konstruktionen nicht in Frage kommen. Auch PTFEBeschichtungen werden mit einem Topcoat versehen. Dieser besteht in der Regel aus FEP- oder PFA-Fluorkunststoffen, die die Antiadhäsivität, die mechanischen Eigenschaften der Oberfläche und die Schweißbarkeit verbessern. In klimatisch feuchtwarmen Gebieten versucht man mit fungiziden Beschichtungsbestandteilen dem Befall mit Pilzkulturen vorzubeugen.

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Anforderungen und Anwendungen

Eine wichtige Voraussetzung für die zukünftige Anwendungen von Membrankonstruktionen ist eine parallel zur Materialentwicklung stattfindende Weiterentwicklung von Recyclingverfahren für die eingesetzten Werkstoffe. Dies gilt insbesondere für die aus mehreren Komponenten bestehenden Composite-Werkstoffe. Zur Festlegung des Einsatzspektrums sind quantifizierbare Angaben zu den folgenden im Hochbau üblichen Kategorien erforderlich: Brandschutz, Wärmeschutz, Schallschutz, mechanische Eigenschaften von Material und Verbindungen, Flächengewicht, herstellungsbedingte Abmessungen, Oberflächenstrukturen und Farbmöglichkeiten, Anschmutzverhalten 61

Membrane Anforderungen und Anwendungen

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5

Carport, Amt für Abfallwirtschaft, München Material: Glasfasergewebe, PTFE-beschichtet Architekten: Ackermann und Partner, München Tragwerksplaner: Schlaich, Bergermann und Partner, Stuttgart Formfindung und Bemessung Membrane: Tensys, Bath Membranbau: Birdair Europe Stromeyer, Konstanz Carport, Amt für Abfallwirtschaft, München

4 Literaturhinweise: [1] Baier, B.: Neue Entwicklungsansätze und Ziele im Membranbau. In: Baukultur, Heft 2, 1999 [2] Moritz, Karsten: Materialeinsatz und Konfektionierung von Membranwerkstoffen. In: Stahlbau, Heft 8, 2000 [3] Orpana, M.; Houtman, R.: Materials for Membrane Structures, Beitrag zum Workshop »Textile Roofs«, Berlin 2000 [4] Pawlowski, R.: Definition der Membran, Seminar Membranbauwerke, Universität Stuttgart, Institut für Baukonstruktion, 1994 [5] Schlaich, J.; Greiner, S.: Vorgespannte Flächentragwerke aus Metallmembranen. In: Bauingenieur 53 (1978), S. 77–87 [6] Sobek, Werner; Speth, Martin: Textile Werkstoffe. In: Bauingenieur 70 (1995), S. 243–250 [7] Tritthardt, J.; Ayrle, H.: Textile Fassadensysteme. In: Baukultur, Heft 2, 1999 weiterhin: Baier, Bernd (Hrsg.): Skelett und Haut, Symposium, Fachgebiet Konstruktive Gestaltung, Leichtbau, Fachbereich 10 – Bauwesen, Universität GH Essen. 1998 Baier, Bernd (Hrsg.): Leicht Bau Kunst, Symposium, Fachgebiet Konstruktive Gestaltung, Leichtbau, Fachbereich 10 – Bauwesen, Universität GH Essen. 2001 Barnes, Michael; Dickson, Michael: Widespan Roof Structures. Thomas Telford. 2000 Berger, Horst: Light Structures, Structures of Light – The Art and Engineering of Tensile Architecture. Basel: Birkhäuser Verlag. 1996 Brinkmann, Günther (Hrsg.): DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft – Leicht und Weit – Zur Konstruktion weitgespannter Flächentragwerke – Ergebnisse aus dem Sonderforschungsbereich 64 »Weitgespannte Flächentragwerke«, Universität Stuttgart. Weinheim: VCH Verlag Bubner, Ewald: Membrankonstruktionen – Verbindungstechniken. Essen: Druckerei Wehlmann GmbH. 1997 Ishii, Kazuo (Hrsg.): Structural Design of Retractable Roof Structures, Southampton: WIT Press. 2000 Ishii, Kazuo (Hrsg.): Membrane Designs and Structures in the World. Tokyo: Shinkenchiku-sha Co., Ltd. 1999 Mitteilungen des Instituts für leichte Flächentragwerke (IL, heute ILEK). Universität Stuttgart Otto, Frei; Rasch, Bodo: Gestalt finden – Auf dem Weg zu einer Baukunst des Minimalen. Edition Axel Menges. 1995 Scheuermann, Rudi; Boxer, Keith: Tensile Architecture in the Urban Context. Oxford: Butterworth-Heinemann. 1996 Schock, Hans-Joachim: Segel, Folien und Membranen. Basel: Birkhäuser Verlag. 1997

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und Reinigungsmöglichkeiten, Durchlässigkeiten von Gasen und Flüssigkeiten (Luft, Dampf, Regen), Transmission, Absorption und Reflexion (IR-, UV- und sichtbare Strahlung) sowie Beständigkeiten gegenüber chemischen und biologischen Einwirkungen (z. B. Salze, Gerbsäure, Pilze oder Bakterien) und gegenüber mechanischen Einwirkungen (z. B. Hagelschlag, Vandalismus). Grundsätzlich ist für die genannten Kategorien zu berücksichtigen, dass die jeweiligen Eigenschaften im praxisrelevanten Temperaturbereich und über die angestrebte Lebensdauer veränderlich sein können. Bedeutung erlangen, insbesondere bei Großprojekten, auch Kriterien wie mengenmäßige Verfügbarkeit und Planungsund Montagezeiten. Letztlich ausschlaggebend für die Anwendung einer Membrane sind jedoch die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu anderen Bauweisen und natürlich das Erscheinungsbild. Bei einer Gegenüberstellung der reinen Baukosten sollte bedacht werden, dass der intelligente Einsatz einer Membranfläche eine Abstimmung mit dem Tragsystem und somit die Einbeziehung des gesamten Gebäudes erfordert. Der Ansatz, eine Eindeckung aus Trapezblech oder Glas gegen eine Membrane einfach auszutauschen, greift in der Regel zu kurz. Es ist selbstverständlich, dass sich der Einsatz einer Membrane nicht für jede Anwendung eignet. Pluspunkte sammeln Membrankonstruktionen häufig durch ihre Transluzenz bzw. Transparenz. Gegenüber Glas haben transparente Folien den Vorteil einer deutlich höheren Durchlässigkeit im UV-Spektrum, weshalb sie häufig für Palmengärten und Schwimmbäder eingesetzt werden. Auch die Montagezeiten sind meist kürzer als traditionelle Bauweisen, wie man im Ausstellungsbau beispielsweise im Vorfeld der EXPO 2000 beobachten konnte. Eine Vielzahl realisierter Tribünenüber-

dachungen für Sportstadien und Arenen belegen den Vorteil der weitgehenden Stützenfreiheit einer Membrankonstruktion. Die Ausführung wandelbarer, also beweglicher Dachsysteme wäre ohne Membranwerkstoffe undenkbar. Obwohl die dünnen Membranen prinzipiell keinen ausreichenden Wärme- und Schallschutz bieten, können durch mehrlagige Membransysteme die Kriterien eines ausreichenden sommerlichen und winterlichen Wärmeschutzes erfüllt werden. Hier sind k-Werte von 2,7 bis 0,8 W/m2 K durchaus erreichbar [1]. (Bei den Berechnungen wurde der k-Wert ermittelt. Dieser wurde mittlerweile vom U-Wert abgelöst.) Heute ist auch die Ausbildung mehrlagiger wärme- und auch schallgedämmter Membrankonstruktionen bereits Realität geworden. Eine ausreichende Wärmedämmung unter Beibehaltung einer Transluzenz oder sogar Transparenz ist bislang jedoch nur mittels mehrlagiger pneumatisch gestützter Folienkonstruktionen erreichbar. Einen weiteren Schub wird der Membranbau erfahren, wenn die Kombination einer oder mehrerer textiler Membranlagen mit einer transparenten Wärmedämmung (TWD) zu einem insgesamt wirtschaftlichen Gesamtsystem führt. Alternativ dazu schreitet die Entwicklung mehrlagiger Membransysteme zur aktiven Gewinnung und Nutzung solarer Energie voran. Die im Folgenden vorgestellten Materialien stellen nur eine Auswahl der verfügbaren Membranwerkstoffe dar. Aufgrund der raschen Entwicklung im Bereich der Kunststofftechnik unterliegen Folien, Gewebe sowie deren Beschichtungen und Versiegelungen einem fortlaufenden Wandel. Dies gilt derzeit vor allem für den Bereich der Fluorpolymere, deren Kombinationsvielfalt zukünftig weitere Membranwerkstoffe mit interessanten Anwendungen erwarten lassen.

Membrane Anforderungen und Anwendungen

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Membrane Materialeigenschaften

Gewebematerial (ohne Gittergewebe)

Flächengewicht [g/m2] nach DIN 55 352

Mindestwerte der Zugfestigkeit Gewebe [N/5 cm] Kette/Schuss nach DIN 53 354 bzw. DIN EN ISO 527

Bruchdehnung Gewebe [%] Kette/Schuss nach DIN 53 354 bzw. DIN EN ISO 527

Weiterreißfestigkeit Gewebe [N] Kette/Schuss nach DIN 53 363

Knickbeständigkeit

Baumwollgewebe

350 520

1700/1000 2500/2000

35/18 38/20

60 80

sehr gut

PTFE-Gewebe

300 520 710

2390/2210 3290/3370 4470/4510

11/10 11/10 18/9

ca. 500/500

sehr gut

ETFE-Gewebe, THV-beschichtet

250

1200/1200

800 900 1050 1300 1450

3000/3000 4400/3950 5750/5100 7450/6400 9800/8300

15/20 15/20 15/25 15/30 20/30

350/310 bis 1800/1600 580/520 800/950 1400/1100 1800/1600

sehr gut

Glasfasergewebe, PTFE-beschichtet

800 1150 1550

3500/3500 5800/5800 7500/6500

7/10 bis 2/17 500/500

300/300 bis 500/500

ausreichend

Glasfasergewebe, silikonbeschichtet

800 1270

3500/3000 6600/6000

7/10 bis 2/17

300 570

ausreichend

Aramidfasergewebe, PVC-beschichtet

900 2020

7000/9000 24500/24500

5/6

700 4450

gut

Aramidfasergewebe, PTFE-beschichtet

projektbezogen

projektbezogen, begrenzt einstellbar

projektbezogen, begrenzt einstellbar

projektbezogen, begrenzt einstellbar

gut

Polyestergewebe, PVC-beschichtet

Materialtyp

Typ I Typ II Typ III Typ IV Typ V

sehr gut

Folienmaterial

Materialtyp

Flächengewicht [g/m2] nach DIN 55 352

Zugfestigkeit Folie [N/mm2] nach DIN 53 455 bzw. DIN EN ISO 527

Reißdehnung Folie [%] nach DIN 53 455 bzw. DIN EN ISO 527

Weiterreißwiderstand Folie [N/mm] nach DIN 53 363

Knickbeständigkeit

ETFE-Folien

50 µm 80 µm 100 µm 150 µm 200 µm

87,5 140 175 262,5 350

64/56 58/54 58/57 58/57 52/52

450/500 500/600 550/600 600/650 600/600

450/450 450/450 430/440 450/430 430/430

befriedigend

THV-Folie

500 µm

980

22/21

540/560

255/250

gut

PVC-Folien

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befriedigend

Membrane Materialeigenschaften

UV-Beständigkeit

erreichbare Baustoffklasse nach DIN 4102

Transluzenz [%]

Lebenserwartung (a)

Standardfarben

häufige Anwendungen

ausreichend

B2

unterschiedlich

25

Standard weiß, weitere Farben auf Anfrage

wandelbare Konstruktionen, insbesondere Schirmkonstruktionen

sehr gut

B1

bis ca. 90

> 25

Standard weiß und natur, weitere Farben auf Anfrage

Innenanwendungen, belastungsbedingt auch Außenanwendungen

gut

B1

bis ca. 4,0

> 20

Standard weiß, große Farbauswahl auf Anfrage

temporäre, mobile, wandelbare, permanente Konstruktionen, Standardsysteme

sehr gut

A2

bis ca. 13

> 25

Standard weiß, begrenzte Farbauswahl auf Anfrage

permanente Konstruktionen Standardsysteme nicht wandelbar

sehr gut

A2

bis ca. 25

> 20

Standard weiß, begrenzte Farbauswahl auf Anfrage

permanente Konstruktionen nicht wandelbar

ausreichend

B1

prinzipiell keine

> 20

Standard weiß, große Farbauswahl auf Anfrage

permanente Konstruktionen großer Spannweite, nicht transluzent, nicht wandelbar

ausreichend

A2

prinzipiell keine

> 25

Standard weiß, begrenzte Farbauswahl auf Anfrage

permanente Konstruktionen großer Spannweite, nicht transluzent, nicht wandelbar

UV-Beständigkeit

erreichbare Baustoffklasse nach DIN 4102

Transluzenz [%]

Lebenserwartung (a)

Standardfarben

häufige Anwendungen

sehr gut

B1

bis ca. 95

> 25

Standard transparent weiß oder blau, weitere Farben oder Bedruckung auf Anfrage

Zoologische Anlagen Gewächshäuser Schwimmbäder Fassaden und Atrien

gut

B1

bis ca. 95

> 20

Standard transparent weitere Farben auf Anfrage

Innenanwendungen, Außenanwendungen geringer Spannweiten

ausreichend

B1

bis ca. 95

99,2 % Titan, zzgl. Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen sowie Titanlegierungen mit 80 – 98 % Titan, zzgl. Aluminium, Vanadium, Zinn, Chrom, und anderen. Vier verschiedene Reintitansorten haben einen Festigkeitsbereich von 290 bis 740 N/mm2, die durch einen unterschiedlichen Sauerstoffgehalt hervorgerufen werden. Durch das Legieren von Titan entstehen Festigkeiten über 1 200 N/mm2 bei gleichzeitig guter Zähigkeit. Titanlegierungen mit Palladium und Nickel-Molybdän besitzen eine deutlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Die gute Korrosionsbeständigkeit, die hohe Festigkeit bei geringem Eigengewicht sowie eine hervorragende mechanische und thermische Belastbarkeit sind wichtige Gründe für seine vielseitige Anwendung z.B. in der Luft- und Raumfahrt. Bei gleicher Festigkeit ist Titan um 42 % leichter als Stahl, jedoch in der Anschaffung deutlich teurer.

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Zink Das bläulich weiße Zink ist ein an Schnittflächen stark glänzendes, sprödes Metall, das bei etwa 120 °C walzbar wird. Es kommt meistens in niedrig legierter Form (mit geringen Anteilen von Kupfer und/ oder Titan) zum Einsatz. Aufgrund seiner natürlichen Schutzschichtbildung benötigt Zink ebenfalls keine weiteren Maßnahmen zum Korrosionsschutz. Es wird vor allem als Oberflächenkorrosionsschutz für andere Metalle verwendet. Die mechanisch technologischen Eigenschaften von Zink werden durch die Legierung mit Titan zu Titanzink dramatisch gesteigert. Zinkschrott ist praktisch zu 100 % recycelbar. Werden Zinkoberflächen mit chemisch aggressivem Wasser (»saurer Regen«) langfristig benetzt, so können sie messbar angegriffen werden, d.h. das abfließende Wasser enthält gelöste Zinkionen. Da Zink im Gegensatz zu manchen Schwermetallen nicht toxisch ist, ist solches Regenwasser unschädlich. Zinkbleche können selbst bei niedrigen Temperaturen sehr gut verarbeitet werden und ermöglichen dank des günstigen Wärmedehnverhaltens die Verarbeitung 84

von großen Baulängen (bis 6 m und mehr). Die verwendeten Bleche sind 0,7 bis 1,5 mm dick und bis zu 1 000 mm breit. In Tafeln werden Größen von ca. 1 000 x 3 000 mm verarbeitet. Vorgefertigte Dachplatten sind ca. 0,7 mm dick. Zink zählt mittlerweile zu den billigsten »Korrosionsschutzmetallen« und ist auch wegen seiner nachhaltigen Eigenschaften und gesundheitlichen Unbedenklichkeit ein sehr verbreiteter Werkstoff. Zinn Zinn ist ein silberweiß glänzendes und relativ weiches Schwermetall, von dem drei Modifikationen bekannt sind: Das graue, kubisch orientierte α-Zinn neigt bei geringen Temperaturen dazu, allmählich zu pulverisieren (Zinnpest bei Orgelpfeifen). Oberhalb von 13,25 °C geht das α-Zinn in das gewöhnlich vorliegende, weiße, tetragonal orientierte β-Zinn über. Es lässt sich leicht ritzen und zu hauchdünnen Folien auswalzen (»Stanniol«). Oberhalb von 162 °C wird das Zinn spröde und man erhält rhombisch orientiertes γ-Zinn, das zu einem grauen Pulver zerrieben werden kann. Reines Zinn hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, weshalb man es bereits mit einer Kerzenflamme schmelzen kann. Bei Zimmertemperatur ist Zinn gegen Luft und Wasser beständig, da es sich allmählich mit einer dünnen korrosionsschützenden Oxidschicht überzieht. Mehr als ein Drittel des heute verwendeten Zinns fällt durch Recycling aus Alt-metall an. Als technischer Werkstoff wird Zinn heute immer mehr durch Aluminium verdrängt. Fast die Hälfte des heute er-zeugten Zinns dient dem Verzinnen von Metallen, die damit einen äußerst dauerhaften, silbrig schimmernden Glanz erhalten.

Diaphane metallische Werkstoffe Legierungen

Legierungen

Metallische Mischungen aus mindestens zwei elementaren Metallen bezeichnet man, unabhängig von ihren Bestandteilen, als Legierungen, die vollkommen andere Eigenschaftsprofile besitzen können als ihre Ausgangselemente. Legierte Werkstoffe sind im Bauwesen weit verbreitet, elementare Metalle kommen eher selten vor. Moderne Werkstoffe können mehr als ein Dutzend verschiedener Legierungselemente enthalten – die Vielzahl der möglichen Kombinationen wurde bisher kaum ausgeschöpft. Die Fluktuation der auf dem Markt erhältlichen Materialien ist demzufolge sehr hoch, ständig kommen neu erforschte Werkstoffvarianten hinzu. Die Entwicklung von stickstofflegiertem Stahl beispielsweise scheint besonders vielversprechend, da eine große Härte mit einer sehr guten Verformbarkeit erzielt werden kann, Leichtmetalllegierungen verbinden ein geringes Eigengewicht mit großer Härte und sind korrosionsunempfindlich. Neuere Aluminiumlegierungen enthalten das sehr leichte Lithium und zeichnen sich durch eine sehr hohe Risseunempfindlichkeit aus – sie kommen häufig in der Luftfahrtindustrie zum Einsatz. Kupferlegierungen sind bereits seit Jahrhunderten bekannt – aus Kupfer und Zinn entsteht Bronze. Aus Kupfer und Blei werden Werkstoffe für mechanisch hoch belastete Lager hergestellt. Die Gruppe der sogenannten Superlegierungen weisen infolge gezielter Oberflächenbehandlungen selbst bei hoher Temperatur noch beträchtliche Festigkeiten auf. Sie kommen u.a. bei Turbinenschaufeln zum Einsatz. Hochschmelzende Metalle, z.B. Wolfram, werden überall dort eingesetzt, wo hohe Betriebstemperaturen entstehen, wie etwa in der Raumfahrt. Auch die eigentlichen Herstellerverfahren werden ständig weiterentwickelt. Mittels beigefügter Edelgase können bereits im Schmelzvorgang unerwünschte Begleitelemente ausgespült werden. Unter den vielen möglichen Legierungen sind die bekanntesten:

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Sommerhaus in Dyngby, Dänemark Material: Streckmetall-Kassetten, voroxidiert Architekt: Claus Hermansen, Viby Wohnhaus in Amsterdam Material: Corten-Stahlblech, Rundlochung Architekten: Heren 5 architecten, Amsterdam

• Messing (55 bis 90 % Kupfer, 45 bis 10 % Zink) • Tombak (Abb.1) (Messing mit hohem Kupferanteil) • Zinnbronze (Phosphorbronze) • Titanzink • Monel (67 % Nickel, bis zu 33 % Kupfer u.a.)

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Diaphane metallische Werkstoffe Oberflächen

Oberflächen

Neben der optischen Gestaltung wird in aller Regel mit der Oberflächenbeschaffenheit auch ein nachhaltiger Korrosionsschutz angestrebt. Insbesondere stahlbasierende, korrosionsempfindliche Baustoffe sind hiervon betroffen. Ein Sonderfall der vorgestellten diaphanen Baumaterialien sind Gewebe und Gestricke, da ihr Grundelement der Draht ist. Aufgrund des Porenanteils und der Oberflächenstruktur fertiger Gewebeflächen ist eine Behandlung bzw. Veredelung nach dem Webvorgang nur noch bedingt möglich. In der Regel sind daher bereits die Drahtlitzen oberflächenfertig. Infolge der mechanischen Beanspruchung im Webstuhl eignen sich nur belastbare Oberflächen, die nicht kratzempfindlich sind. Es existieren drei Prinzipien des Korrosionsschutzes: • Natürlich geschützte Oberflächen • Beschichtungen mit metallischen Überzügen • Beschichtungen mit nicht metallischen Überzügen Natürlich geschützte Oberflächen Natürlich geschützte Oberflächen (z.B. Aluminium, Edelstahl, Zink, Zinn, Kupfer, Titan) benötigen bei normalen Witterungsbedingungen keine zusätzliche Schutzmaßnahmen (Abb. 9). Sie besitzen selbst bildende, regenerative Passivschichten. Mit verschiedenen Verfahren werden diese Schichten mitunter auch künstlich passiviert. Dies ist schneller und präziser, die erzielten Schichtdicken bilden sich gleichmäßig. Aluminium lässt sich durch einen anodischen Oxidationsprozess mit unterschiedlichen, meistens gelblichen Farbtönen eloxieren. Mit heißen, alkalischen Salzlösungen werden Stahloberflächen mit einem dünnen, braun- bis schwarzfarbigem Film aus Eisenoxid brüniert und damit korrosionsbeständig. Mit Chemikalien wird Eisen phosphatiert, in elektrochemischen Tauchbädern wird Aluminium boxiert, mit alkalischen Zusätzen wird Baustahl passiviert. Metalle mit natürlich geschützten Oberflächen sind ideal für Metallgewebe. Beschichtungen mit metallischen Überzügen Beschichtungen aus metallischen Überzügen werden auf Bändern, Tafeln oder Drähten entweder durch elektrochemische Ausscheidung aus flüssigen Lösungen galvanisch aufgebracht, in gasförmi86

gem Zustand aufgedampft oder in festem Zustand plattiert. Als Elektrolyte beim Galvanisieren werden wässrige, saure oder alkalische Lösungen verwendet. Die Anoden bestehen meist aus dem sich abzuscheidenem Metall. Zum Verkupfern beispielsweise von Messing wird eine Kupfersulfatlösung (CuSO4) verwendet. Verfahren zum Aufbringen extrem dünner Beschichtungen (z.B. Vakuumverfahren) gewinnen in der Werkstofftechnik zunehmend an Bedeutung. Zu den bewährtesten Oberflächenbeschichtungsverfahren gehören das Emaillieren und das Verzinken. Email ist ein glasiger Überzug, u.a. aus Siliziumoxid, der durch Eintauchen, Spritzen oder Pudern aufgetragen und anschließend bei ca. 800 °C eingebrannt wird. Emailpulver kann im Schichtdickenbereich zwischen 80 und 200 μm eingesetzt werden. Die Oberfläche ist dadurch beständig gegen Säuren und Laugen, elektrisch isolierend sowie schlag-, stoß- und biegeunempfindlich. Beim Verzinken wird in einem flüssigen Zinktauchbad (Feuerverzinken) auf die vorbehandelten Stahlteile ein Zinküberzug von ca. 0,1 mm Stärke aufgebracht. Das Zinkbad hat eine Temperatur von ca. 450 °C, die Tauchdauer beträgt einige Minuten. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit werden die Zinküberzüge auch chromatisiert, geölt oder mit Kunststoffen beschichtet (z.B. Duplexverfahren). Das ursprüngliche Metall ist nicht mehr sichtbar und bleibt aufgrund der dünnen Schutzschichten empfindlich gegen mechanische Beanspruchungen, insbesondere im Bereich von offenen Kanten, Perforationen und Schweißnähten. Frisch verzinkte Oberflächen müssen weiter behandelt werden oder alternativ einige Monate der Witterung ausgesetzt sein, bevor sie eine zusätzliche Farbschicht erhalten können. Metallische Überzüge auf Drähten eignen sich in der Regel gut für die Weiterverarbeitung zu Geweben. Beschichtungen mit nicht metallischen Überzügen Beschichtete Oberflächen aus nicht metallischen Überzügen umfassen im Wesentlichen transparente oder opake Lackbeschichtungen sowie aufkalandrierte Folien mit unterschiedlichen Schichtdicken (Bandbeschichtung). In der Regel werden hierfür Polyester verwendet. Die elementare Idee hinter der elektrostatischen Pulverbeschichtung

beruht auf der Tatsache, dass sich Teile mit entgegengesetzter elektrischer Ladung anziehen. Daher eignen sich auch alle thermisch stabilen Festkörper für die Pulverbeschichtung, bei der elektrostatisch aufgeladenes Beschichtungspulver auf das geerdete Werkstück gleichmäßig aufgesprüht und dann in einem Schmelz- und Härtungsvorgang bei 160 bis 200 °C verfestigt wird. Die Schichtdicken dieser Veredelung liegen mit Kunststoffpulver bei ca. 30 bis 500 μm. Einbrennlacke sind Lacke, deren Moleküle beim Erhitzen auf 80 bis 350 °C (Einbrennen) durch chemische Reaktionen zwischen Polyester und Melaminharze miteinander vernetzen. Mit Einbrennlacken erzielt man glänzende, mechanisch beständige und korrosionsfeste Filme. Sie haben deshalb große Bedeutung bei der industriellen Metalllackierung, z.B. von Automobilkarosserien oder Haushaltsgeräten. Ein wesentlicher Vorteil nachträglich aufgebrachter Beschichtungen liegt in der bauphysikalischen Ertüchtigung. Es können beispielsweise Antidröhnbeschichtungen (Schallschutz) sowie vibrationshemmende Beschichtungen aufgebaut werden. Zunehmend werden auch industriell aufgebrachte, robuste Lackbeschichtungen eingesetzt, die auch schwierige Umformungen während der nachfolgenden Verarbeitung zulassen (Tabelle 10). Neben den anderen in diesem Bericht unerwähnten Vor-, Zwischen und Nachbehandlungen gibt es auch mechanische Behandlungsverfahren, die sowohl optische als auch funktionale Veränderungen bewirken. Beim Stucco-Dessinieren beispielsweise kann die Eigenstabilität des Bleches durch die eingeprägten Mikrostrukturen deutlich erhöht werden. Zum Reinigen, Veredeln und Verfestigen (Shotpeening) werden die Metallteile meist mit Edelstahlkugeln, Glasperlen, Edelkorund oder Keramikkugeln bestrahlt. Diffizile und sperrige Teile, die mechanisch nicht polierbar sind, werden elektrisch poliert, um sie zu glätten oder um Schweißnähte zu reinigen. Beim Bürsten werden mit Walzen oder Rotationsbürsten mikrofeine Strukturen ornamentartig in die Werkstückoberfläche einpoliert und eine lichtabhängige Glanzstruktur erzeugt. Für den Korrosionsschutz von Metallgewebe sind Beschichtungen mit nicht metallischen Überzügen weniger geeignen, da die Oberflächen geringer belastbar und kratzempfindlich sind.

Diaphane metallische Werkstoffe Oberflächen

9 10: Organische Beschichtungen von Metalloberflächen Beschichtungsstoff

Kurzzeichen

Schichtdicke μm

Korrosionsschutzklassen nach DIN 55928-8

Lacksysteme Polyester

SP

10

II

Polyester

SP

25

III

Polyurethan

PUR

25

III

High-durable Polymers

HDP

25

III

Polyvinylidenfluorid

PVDF

25

III

Polyvinylchlorid-Plastisol

PVC (P)

100 – 200

III

Foliensysteme Polyvinylchlorid

PVC (F)

100 – 200

III

Polyvinylchlorid

PVF (F)

40

III

9 Pavillon in Amsterdam Material: Kupferblech, perforiert, patiniert Architekten: Steven Holl Architects, New York 10 Organische Beschichtungen von Metalloberflächen

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Diaphane metallische Werkstoffe Diaphane Halbzeuge aus Feinblechen

Diaphane Halbzeuge aus Feinblechen

Zur besseren Differenzierung betrachten wir im Folgenden Halbzeuge, die durch Weiterverarbeitung – Fräsen, Stanzen, Schneiden, Bohren, Prägen etc. – im Wesentlichen aus feinen Blechen erzeugt werden. Allgemeine Konstruktionshinweise Dünnwandige und diaphane Metallflächen besitzen in der Regel sehr ungünstige, bzw. keine bauphysikalischen Dämmeigenschaften. Sie kommen daher häufig bei mehrschaligen Konstruktionen zum Einsatz, bei denen nur die äußere Hülle metallisch ist. In aller Regel wird die bauphysikalische Ertüchtigung in den dahinter liegenden Schichten abgedeckt. Die Beanspruchungen der äußeren Schale begrenzen sich damit auf den mechanischen Witterungsschutz, den Korrosionsschutz sowie verschiedene mechanische Benutzungsbeanspruchungen (z. B. durch Wind). Gleichsam damit verbunden ist somit der gewisse Widerspruch, dass eine bauphysikalisch voll wirksame Hülle als Unterkonstruktion bereits existieren muss, bevor Teilflächen dieser Schicht mit davor liegenden, perforierten Materialien wieder abgedeckt werden. Bei einer Verwendung im Gebäudeinneren sind auch einschalige Konstruktionen möglich.

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11 Mensa und Casino der Bundeswehroffiziersschule in Dresden, Sonnenschutz Vordach Material: Gitterroste Architekten: Auer + Weber + Partner, Stuttgart 12 Balkonbrüstung, München Material: lasergeschnittenes Stahlblech, gestrichen Architekten: Hild und K., München

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Stabilisieren und Fügen Metallische Flächen haben meistens membranöse Querschnittsdimensionen und sind daher primär instabil. Besonders bei großformatigen Platten ist somit auf eine ausreichende statische Aussteifung zu achten, z.B. durch abgekantete Ränder. Die Abkantungen dienen auch der Befestigung an der Unterkonstruktion. Oft ist damit das Fugenbild von Fassadenoberflächen bestimmt. Weitere Möglichkeiten der Aussteifung sind rückseitig aufgebrachte Versteifungswinkel, flächige Abkantungen sowie Verbundplatten mit ausreichender Eigensteifigkeit. Neue Lösungen zur Stabilisierung von labilen Metallflächen führen auch zur Entwicklung von Glaslaminaten mit metallischen Zwischenlagen. Technisch gesehen kann zwischen durchdringungsfreien (unsichtbaren) sowie durchdrungenen (sichtbaren) Befestigungsarten unterschieden werden. Alle Befestigungsarten müssen reversibel sein, um spätere Wartungs- und Reparaturvorgänge zu erleichtern. An den Berührungspunkten metallischer

Komponenten können unangenehme Reibegeräusche infolge von Wärmedehnung entstehen. Mit untergelegten Kunststoffdistanzscheiben an den Kontaktstellen wird dies vermieden. Die Anzahl der erforderlichen Verbindungspunkte ist abhängig von der Vertikallastabtragung und der ermittelten Windsogkräfte. Wenn statische Gründe nur eine untergeordnete Rolle spielen, gibt es zahlreiche weitere Fügetechniken. Vor allem planebene Oberflächen mit offenen, stumpfen Fugen genießen eine weite Verbreitung. Weiterhin gibt es stumpf gestoßene geschlossene Oberflächen, überlappend geschuppte Oberflächen oder solche mit Koppelprofilen. Je nach Metall werden fügetechnisch gesehen punktförmig (Schrauben, Nieten, Klammern) oder linear wirkende Verbindungsmittel (Weich- und Hartlöten, Kleben, Klemmen, Schweißen) verwendet. Ideal sind lediglich geklemmte oder eingehängte Lösungen. Übersicht Halbzeuge Im Folgenden werden Erzeugnisse beschrieben, die keine geschlossene Materialoberfläche besitzen und in gewissem Sinne porös sind. In geeigneter Form lassen sich damit die oben beschriebenen, durchscheinenden Lichteffekte erzielen. Nicht selten spielen dabei individuelle Parameter (prozentuale Öffnungsanteile, minimale Öffnungsdurchmesser, Öffnungsform, Musterbildung, Material etc.) eine wesentliche Rolle, sodass die Produkte auch häufig individuell gefertigt werden.

Diaphane metallische Werkstoffe Diaphane Halbzeuge aus Feinblechen

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Diaphane metallische Werkstoffe Lochbleche

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Lochbleche Mit modernen Breit- und Streifenpressen sowie CNC-Stanzmaschinen (CNC = Computerized Numerical Control) können Löcher von < 1 mm bis ca. 500 mm aus Feinblechen gestanzt werden. In industriellen Fertigungsverfahren werden entweder einzelne Blechtafeln oder Blechbahnen direkt vom Coil (Rollenband) bearbeitet. Der Unterschied zwischen den Prozessen Stanzen und Fräsen besteht aus den verwendbaren Werkzeugen, der notwendigen Vorschubrichtung und -geschwindigkeit. Während die Stanzbewegung monoachsial und orthogonal zur Blechebene verläuft, bewältigen moderne CNC-Maschinen alle 3 Bewegungsachsen. Nahezu jeder technisch ausführbare Lochdurchmesser kann mit individueller Lochteilung ausgeführt werden. In der Regel gilt, dass die Lochgröße nicht kleiner als die Blechdicke sein sollte. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen:

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Bei der so genannten Durchziehlochung entstehen beidseitig unterschiedliche Kantenrundungen mit einem unterschiedlichen Erscheinungsbild. Je nach verwendeter Presse sind die verschiedensten Stanzkombinationen bis hin zu individuellen Kundenmustern möglich. Allen Stanzvorgängen gemein ist die durch die Perforationsenergie entstehende Welligkeit der Blechtafel, die nach dem Stanzen gerichtet werden muss. Die nunmehr geraden Bleche werden geschnitten und bedarfsweise gekantet. Sonderanfertigungen sind ebenfalls möglich, so können die gestanzten Lochbleche anschließend beispielsweise auch zu Well- oder Trapezblechen geformt werden (Abb. 19, 20, 21). Besonders zu achten ist auf die Gestaltung der Lochabstände im Bereich der Plattenränder. Angeschnittene oder gekantete Löcher sollten unbedingt vermieden werden. Mit variierten Lochabständen entlang der Lochfeldgrenzen lassen sich geplante, formal befriedigende Randzonen ausbilden. Die Materialdicken der Feinstahlbleche sollten zwischen 0,5 und etwa 6 mm liegen. Größere Anfertigungen im Bereich

• Rundlochung, gerade oder versetzt • Quadratlochung • Langlochung, längs- und querlaufend • Rauten- und Zierlochungen

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• Kleinformat (1 000 x 2 000 mm) • Mittelformat (1 250 x 2 500 mm) • Großformat (1 500 x 3 000 mm) • Superformat (1 600 x 4 000 mm) • Coils mit einer Breite bis zu 1 250 mm und einer Stärke bis maximal 2 mm Individuelle Zuschnitte und Tafelabmessungen sind auf Bestellung möglich. Lochbleche sind im Bauwesen stark verbreitet. Neben dem Messe- und Innenausbau bieten auch Fassadenverkleidungen, Sonnenschutzlamellen, Brüstungsund Balkonausfachungen vielseitige Verwendungsmöglichkeiten. Aufgrund der vergleichsweise einfachen Handhabung (wie Feinblech), des hohen industriellen Vorfertigungsgrades und der vielseitigen oberflächenveredelnden Maßnahmen entsteht ein kostengünstiges Bauprodukt. Ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil der Lochbleche sind die nicht unerheblichen Möglichkeiten des Einsatzes im Leichtbau, da durch den hohen Lochanteil beträchtliche Materialersparnisse möglich werden. 13 14 15 16

t c

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von mehr als 6 mm sind nur mit weicheren Materialien möglich. Lieferbar sind folgende Abmessungen:

Rundlochung, Corten-Stahl Quadratlochung, Edelstahl Dreieckslochung, Edelstahl Kurzzeichen zur Bemaßung von Lochungsarten am Beispiel von: Rundlochung in versetzten Reihen (oben links) Rundlochung in geraden Reihen (oben rechts) Langlochung in versetzten Reihen (unten)

Diaphane metallische Werkstoffe Lochbleche

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Die stete Weiterentwicklung der CNCSteuerung von Produktionsmaschinen ermöglicht mittlerweile auch bei individuellen Anfertigungen einen hohen Grad an Präzision. Durch dreidimensionale Vorschubgeometrie der CNC-gesteuerten Fräsmaschinen ist das Fräsmuster nicht mehr an die Lochform gebunden (Abb. 12). Nahezu jede beliebige Ausschnittform ist möglich, wobei die Reststabilität des verbleibenden Blechmaterials zu beachten ist. Besonders interessant scheint die Möglichkeit der direkten Übertragbarkeit vektorbasierender Daten aus CAD-Anwendungen, die heute nahezu jedes Architekturbüro bereitstellen kann. Durch variierende Tiefenpositionierungen des Werkzeugkopfes sind darüber hinaus auch Oberflächengravuren möglich. Voraussetzung für ein gelungenes Fräsergebnis ist allerdings die richtige Abstimmung der mechanischen Parameter: Werkzeugdurchmesser, Rotations- und Vorschubgeschwindigkeit sowie Materialverhalten. Die Kenntnis dieser grundsätzlichen technischen Zusammenhänge und Bedingungen setzt besonders bei individuellen Anfertigungen eine gewisse Erfahrung und meistens einige Proben voraus.

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Verwendete Kurzbezeichnungen für Lochungen nach DIN: a0 a1 a2 b1 b2 c c1 c2 e1, e2 f 1, f 2 F GL k I L Lg; Lge Lv; Lve

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Langlochung, Edelstahl Durchziehlochung, Edelstahl Rundlochung, Lochblech gekantet, Tombak Blechprofilierungen E = Eben L = Linierung N = Nutung M = Mikroprofilierung T = Trapezprofilierung W = Wellprofilierung 21 Profilierung von Lochblechen a Wellenprofil: h = Wellenhöhe (i.d.R.: 6 bis 50 mm), b1 = Wellenlänge (i.d.R.: 15 bis 200 mm) b Trapezprofil: h = Wellenhöhe (i.d.R.: 10 bis 100 mm), b1 = Wellenlänge (i.d.R.: 30 bis 150 mm), b3 und b4 in der Regel frei wählbar

relative freie Lochung erstes Plattenaußenmaß Maß für gelochte Fläche parallel zum Plattenmaß a1 zweites Plattenaußenmaß Maß für gelochte Fläche parallel zum Plattenmaß b1 Stegbreite Seitensteg (Langlochung) Kopfsteg (Langlochung) Breite des Randstreifens parallel dem Maß a1 Breite des Randstreifens parallel dem Maß b1 Lochplattengröße in m2 (ohne Rand) Lochplattengewicht in kg (ohne Rand) Schneidspalt Lochlänge Langlochung Langlochung in geraden Reihen (e=Langlochung eckig) Langlochung in versetzten Reihen (e=Langlochung eckig)

Lgv; Lgve Langlochung in gegeneinander versetzten Reihen (e=Langlochung eckig) N Anzahl der Löcher in der Fläche F, es gilt: N = n • F n Anzahl der Lächer pro m2 Q Quadratlochung Qg Quadratlochung in geraden Reihen Qv Quadratlochung in versetzten Reihen Qd Quadratlochung in diagonal versetzten Reihen R Rundlochung Rundlochung in geraden Reihen Rg Rv Rundlochung in versetzten Reihen Rd Rundlochung in diagonal versetzten Reihen s Plattendicke t Lochteilung t1 Querteilung (Langlochnung) Längsteilung (Langlochnung) t2 w Lochweite we Eckmaß bei Quadratloch we = 1,414 • w

E L

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N b1

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Diaphane metallische Werkstoffe Streckgitter – Gitterroste

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Streckgitter Streckmetalle oder Streckgitter sind Halbzeuge mit flächigen, rautenartigen Öffnungen, die üblicherweise durch versetzt liegende Schnittlagen in vorgeschobenen Tafeln oder Bändern entstehen. Einen Materialverlust infolge von Abfällen gibt es nicht: Die Einschnitte werden beim Schneidevorgang lediglich verformt. Das Material zwischen den Schnitten bleibt punktuell zusammenhängend und muss nachträglich weder geflochten noch verschweißt werden. Streckgitter können nach Bedarf beliebig zugeschnitten werden, ohne ihre Stabilität einzubüßen. Als Maschentypen kommen Rauten-, Quadrat-, Rundloch- sowie Spezialmaschen in Tafeln oder als Zuschnitt zum Einsatz. Materialien sind neben Stahl und Eisen in der Regel Aluminium oder Leichtmetalllegierungen sowie Kupfer, Messing, Nickel, Bronze und Zink. Häufig werden leichte Streckgitter als Putzträgergewebe eingesetzt (vormals einfacher Maschendraht). Ihre hohe Eigenstabilität bei vergleichsweise geringem Eigengewicht ermöglichen auch äußerst flächenstabile Fassadenelemente. Als »Vorhang« für große, luftdurchlässige e g

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b

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Gitterroste Gitterroste bestehen oft aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium, auf Wunsch auch aus anderen Werkstoffen. Sie setzen sich aus eingeschlitzten Trag- und Füllstäben zusammen, die miteinander verpresst (Einpressroste) und/oder elektrisch verschweißt (Schweißpressroste) werden. Die so entstehenden orthogonalen Maschenbilder sind mit den unterschiedlichsten Maschenweiten lieferbar. Die Abmessungen der gegenüberliegenden Endmaschen sind dabei gleich groß. Die Ränder der Einzelroste werden mit einem profilierten Metallband aus Flachmaterial oder Sickenband eingefasst und so stabilisiert. Quadratische, begehbare Einzelroste sind zu vermeiden, um das Verwechseln der Tragstabrichtung beim Verlegen auszuschließen. Mit profilierten Stabkanten werden unterschiedliche Oberflächenqualitäten (z.B. Rutschhemmung) erzielt. Gitterroste werden z.B. auch als Fassadenroste eingesetzt. Sie sind in allen gewünschten Bauhöhen und Stärken erhältlich. In Querstabrichtung sollten 1400 mm allerdings nicht überschritten werden. Die Tragstablänge ist theoretisch zwar unbegrenzt herstellbar, aber durch statische Anforderungen begrenzt.

Fassadenöffnungen, wie beispielsweise Parkhausfassaden, sind Streckgitter ideal. Weiterhin sind Verwendungen als Abdeckung für Zu-/Abluftöffnungen, Filtereinsätze, abgehängte Decken, Sichtschutzparavents usw. sehr gut möglich. Folgende Begriffe gelten für Streckgitter (Abb. 25): • Eine Masche wird von den Metallstegen gebildet, die eine Öffnung umschließen • Die Maschenlänge ist das Maß von einem Knotenpunkt zu dem – über die lange Diagonale des Trapezes gesehen – nächsten Knotenpunkt • Die Maschenbreite ist das Maß von einem Knotenpunkt zu dem – über die kurze Diagonale des Trapezes gesehen – nächsten Knotenpunkt • Die Stegbreite ist die Breite des verbleibenden Metalls zwischen den Öffnungen • Die Stegdicke entspricht der Dicke des verwendeten Materials • Die Knotenlänge bezeichnet den Abstand zwischen zwei benachbarten langen Diagonalen der Öffnungen • Die Knotenbreite entspricht etwa der doppelten Stegbreite 22 23 24 25

Streckmetall, Aluminium Streckmetall, Aluminium Gitterrost, Edelstahl Zwei unterschiedliche Beispiel für Streckmetall a Masche, b Maschenlänge, c Maschenbreite, d Stegbreite, e Stegdicke, f Knotenlänge, g Knotenbreite 26 Schema Schweißpressgitterrost 1 Randstab, 2 Querstab, 3 Tragstab 27 Bindungsarten von Metallgeweben a Leinwandbindung, b Tresse, c Köper, d Köpertresse, e Panzertresse, f Langmaschengewebe, g Fünfschaftköper, h Multiplex-Gewebe

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3 1 25

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Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe

Metallische Gewebe

Runde oder flache Drähte, Litzen oder Seile bilden, durch einen Webprozess gefügt, das Metallgewebe. Verwendet werden Roheisen und verzinktes Eisen, Edelstahl, Chrom-Nickel-Stahl, bei Bedarf auch Aluminium, Bronze, Kupfer, Messing, Titan sowie Zinn. Wie bei einem textilen Gewebe wird die längs zur Gewebebahn liegende Kette (längs) mit dem querliegenden Schuss (quer) in verschiedenen Bindungsarten mittels Spezialwebstühlen verwoben. Die wichtigsten Bindungsarten sind: Leinwandbindung (Glatte Bindung) Die Leinwandbindung (Abb. 27 a) ist die am häufigsten verwendete Bindungsart und erlaubt die konstantesten Maschenweiten mit hoher Präzision. Zur besseren Lagefixierung von Kette und Schuss ist eine starke Kröpfung der Drähte an den Bindungspunkten erforderlich, dadurch wird die Oberfläche relativ rau. Je größer das Verhältnis von w (Maschenweite) zu d (Drahtdurchmesser) ist, desto verschiebeempfindlicher wird das Gewebe. Empfohlen wird ein Verhältnis von w/d kleiner als 3/1. Tresse Mit deutlich dickeren Kett- als Schussdrähten ist sie eine Sonderform der Leinwandbindung (Abb. 27 b). Durch die dichten Lagen benachbarter Schussdrähte entsteht die sog. »Nullmasche«. Die gleichmäßigen, annähernd dreiecksförmigen Öffnungszwickel, die aus der Schräge sichtbar sind, bilden ein gleichmäßiges architektonisches Erscheinungsbild. Mit einem nachfolgenden Walzprozess (kalandern) kann die Rauigkeit der Oberfläche noch reduziert werden. Das Gewebe ist um die Achse der starken Kettdrähte einachsig sehr gut formbar. Köper Die Köperbindung (Abb. 27 c) verursacht eine geringere Vorbeanspruchung der Drähte beim Webprozess. Geometriebedingt sind die erforderlichen Knickradien der Drähte nur halb so groß wie bei der Leinwandbindung. Damit ist die Kröpfbeanspruchung wesentlich geringer. Vor allem bei der Herstellung von Feinstgeweben wird nur mit dieser Bindung gewoben, die verhältnismäßig große Drahtdurchmesser erlaubt. Mit steigender Bindigkeit (Anzahl der übersprungenen Drähte) sinkt die Maschengenauigkeit bei steigender Oberflächenglätte.

Köpertresse Dicht liegende Schussdrähte werden in Köperbindung (Abb. 27 d) verwoben und aneinander geschlagen, es befindet sich immer ein Schussdraht über und einer unter dem Kettdraht. Bei gleichem Drahtdurchmesser werden dadurch doppelt so viele Schussdrähte wie bei der Tressenbindung verwendet. Es entsteht ein sehr dichtes, mechanisch unempfindliches Gewebe, mit einer äußerst glatten, stabilen Oberfläche und feinsten Porenöffnungen.

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b

Panzertresse Die Panzertresse (Abb. 27 e) ist eine umgekehrte Tressenbindung. Die dicht liegenden Kettdrähte haben wesentlich geringere Durchmesser als die sehr kräftigen Schussdrähte. Die so gebildeten, sehr präzisen Maschen bilden schräg zur Ebene feine Öffnungen. Das Gewebe besitzt eine ungemein hohe mechanische Stabilität und ist um die Achse der starken Drähte einachsig sehr gut formbar.

c

Langmaschengewebe (Breitmaschengewebe) Durch die hohe Bindigkeit entsteht ein Maschenverhältnis von 1 zu 3 (Abb. 27 f). Bei einer Richtungsumkehrung spricht man von einem Breitmaschengewebe. Aus Gründen der Stabilität können bei dieser Bindungsart in Kett- und Schussrichtung Drähte mit unterschiedlichen Stärken eingesetzt werden.

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Fünfschaftkörper (fünfbindig) Jeweils fünf parallel laufende Drähte binden die Drähte im Fünferbündel ein und bilden eine einseitig glatte Oberfläche, die einfach zu reinigen ist (Abb. 27 g). Das Oberflächenmuster ist sehr gleichmäßig und bildet dezente Karomuster.

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Multiplex-Gewebe Das Multiplex-Gewebe ist eine Sonderform, die als 4-bindige Köperbindung gewebt wurde (Abb. 27 h). In beiden Webrichtungen liegen Bündel von Einzeldrähten nebeneinander und bilden eine Vielzahl von Feinstporen. Besonders zu erwähnen sind solche Gewebetypen, die starre Metalldrähte mit geflochtenen, sehr weichen Metallitzen kombinieren. Dabei liegen die Metalldrähte planparallel in einer eigenen Ebene, die weicheren Litzen nehmen den webbedingten Zick-Zack-Verlauf ein. Besonders diese Gewebe lassen sich

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h

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Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe

sehr gut aufrollen. Bei einem Einzeldrahtdurchmesser von mehr als 3 mm benötigen die Drähte eine drillförmige Wellengeometrie, die ohne Vorspannung gewalzt wird. Mit den klassischen Grundbindungsarten können mittlerweile kontinuierliche Bahnen bis zu 8 m Breite erzeugt werden, was aufgrund der relativ hohen Gewebestabilität eine deutliche Reduzierung der ungünstigen Nahtstellen und Verbindungselemente ermöglicht. Metallische Gewebe sind naturbelassen, lackiert, eloxiert oder gebeizt (passiviert) lieferbar. Darüber hinaus sind weitere, individuelle Oberflächenvergütungen auf Anfrage möglich. An die Drähte werden hohe Anforderungen hinsichtlich Durchmessertoleranzen, Streckgrenzen und die Qualität der Drahtoberflächen gestellt.

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Gewebequalität Zur Beurteilung der Gewebequalität werden gemäß DIN 4189 je nach Anforderung die folgenden reproduzierbaren Kriterien benutzt: • Maschenweite (w) oder (mw) Lichter Abstand zwischen zwei benachbarten Drähten in Kett- oder Schussrichtung.

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• Drahtdurchmesser (d) Durchmesser des Drahtes vor dem Verweben. Durch den Verarbeitungsprozess kann sich der Drahtdurchmesser leicht verändern. • Gewebefeinheit (mesh) Anzahl der Maschen pro Zoll, gemessen zwischen den Drahtachsen. Zu beachten sind die je nach Handelsweg unterschiedlichen verwendeten Zollmaße. Bei den unterschiedlichen Feinheiten – die Angabe der Feinheit erfolgt in Nummern – werden jeweils unterschiedliche Zollmaße zugrunde gelegt (6,16 mm; französisches Zoll 27,07 mm; englisches Zoll 25,4 mm).

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• Offene Siebfläche (Ao) oder (F0) Der prozentuale Anteil der Maschenweiten an der gesamten Siebfläche • Maschenzahl (Maschen/cm2) Anzahl der Maschen pro Quadratzentimeter • Gewebedicke (D) In Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser 94

Gewebeeigenschaften Es gibt insgesamt sechs Qualitätsstufen, die mit römischen Ziffern zwischen 0 und 5 benannt werden. Mit der höheren Qualitätsstufe steigt auch die Verschiebefestigkeit des Gewebes. Durch die Kombination der einzelnen vorgenannten Gewebespezifikationen lassen sich die Eigenschaften der Produkte gezielt vorherbestimmen. Die Gewebe sind technisch gesehen äußerst leistungsfähig und finden neben vielen Industrieanwendungen – als Filter, Siebe, Prozessbänder oder Schalldämpfer – mittlerweile auch in der Architektur eine breite Verwendung. Vor allem im Bereich von Fassaden, Lüftungsein- und auslässen, Wand- und Deckenverkleidungen, Trennwänden, sowie von Absturzsicherungen und Innenausbauflächen. Selbst als Bodenbeläge gibt es Möglichkeiten, feinstrukturierte Edelstahlgewebe als Matte ohne bodenpräparierende Maßnahmen zu verlegen. Wegen seiner Rollbarkeit eignen sich metallische Gewebe hervorragend als mobiler Sonnen-, Wind- oder Sichtschutz. Mit den erzielbaren Gewebedichten lassen sich zudem die erforderlichen Beschattungskriterien erfüllen. Das Material ist äußerst wartungsfreundlich und lässt sich mit geringem Aufwand reinigen. Selbst der Witterung ausgesetzte Flächen sind nahezu instandhaltungsfrei, unbegrenzt haltbar und vollständig recycelbar. Metallgewebe sind ab gewissen Dicken nicht mehr trennbar – d.h. es gibt keinen Zuschnitt – und werden dann vorkonfektioniert. Lieferbar sind sie als Rollenware, Bahnen oder als ausgestanzte Flächen. Viele Hersteller fertigen neben Klein-, Mittel- und Großserien auch Einzelstücke nach individuellen Kundenwünschen an. Metallgewebe lassen sich wie Textilgewebe im vorgespannten Zustand einbauen. Prinzipielle konstruktive Vorteile ergeben sich aufgrund der höheren Belastbarkeit (z.B. durch Windkräfte) bei gleichzeitig geringem Flächengewicht. Denkbar sind auch Anwendungen als Flächentragwerk, die dann auch Fragen der Flächenform aufwerfen. Zur Lasteinleitung an den Befestigungspunkten müssen besondere Details – Klemmen, Klammern etc. – entwickelt werden, die ein Auskämmen der Metalldrähte verhindern. Details aus der Textilindustrie sind wegen der geringeren Flexibilität der Metallgewebe nur bedingt übertragbar.

Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe

Metallische Gelege und Gestricke Neben den Geweben gibt es die Gelege, die aus ebenen Drahtlagen bestehen (Metallgitter). Mit punktverschweißten oder verpressten Drahtstößen der sich kreuzenden orthogonalen Drahtlagen entstehen stabile Schweiß- oder Pressgitter. Sie werden in unterschiedlichen Maschenweiten, Materialstärken und Werkstoffen wie Stahl unverzinkt oder verzinkt, Aluminium und Edelstahl hergestellt. Das weit verbreitete Wellengitter ist eigentlich ein grobmaschiges Gewebe mit Leinwandbindung und spiralförmigen, in beiden Richtungen vorgekröpften Stäben. Sämtliche Gitter sind in der Regel auf Maß herstellbar und liegen standardmäßig als Tafelware vor. Vor allem im Industriebau werden sie öfter verwendet, auch die üblichen Bewehrungsmatten sind hier einzuordnen. Dank der industriellen einfachen Massenfertigung sind sie zudem äußerst kostengünstig. Einen Sonderfall stellen Netze dar. Typologisch sind es einlagige Gelege, die aus parallel verlaufenden und über versetzte Knotenpunkte gekoppelten Stahlseilen gebildet werden. Solche Netze eignen sich durch ihre hohe dreidimensionale Flexibilität, Maschenstabilität und ihres äußerst geringen Gewichts besonders für weit gespannte Netzkonstruktionen, wie sie bei Volieren zum Einsatz kommen. Großflächig werden sie auch in Bergregionen als Schutz gegen Steinschlag und Lawinen über felsige Hänge gespannt. Im Bauwesen werden Netze mitunter auch kombiniert mit anderen Materialien eingesetzt, z.B. als transparente »Bewehrung« von trockenen Natursteinwänden. Metallgestricke bestehen ähnlich einer Strickware aus einem quasi endlosen, maschenbildenden Strickfaden, der durch additive Maschenreihen eine Fläche bildet. Metallische Gestricke werden bislang hauptsächlich im Bereich der 31 Innenausstattung und im Bereich der Fil28 tertechnik eingesetzt. Möglich wäre beispielsweise auch eine Verwendung als 29 Sonnenschutz z.B. in Scheibenzwischenräumen von Isoliergläsern.

Bertelsmann-Pavillon EXPO 2000 Material: Edelstahlgewebe Architekten: Becker, Gewers, Kühn + Kühn, Berlin Expomedia Light Cube, Saarbrücken Material: Edelstahlgewebe Architekten: Kramm & Strigl, Darmstadt 30 Vogelvoliere im Tierpark Hellabrunn, München Material: Stahldrahtnetz, freitragend Architekten: Jörg Gribl, München Beratung: Frei Otto, Stuttgart Tragwerksplaner: Büro Happold, Berlin 31 Herz-Jesu-Kirche, München Wandbehang Material: Metallgewebe, Tombak Architekten: Allmann Sattler Wappner, München Künstler: Lutzenberger + Lutzenberger, Bad Wörishofen

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Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Maschenweite: Hersteller: Produkt:

Werkstoff: Bindungsart:

Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

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Edelstahl Leinwandbindung 65 % Kettdraht 1 mm Schussstab 1 mm 1m ca. 2,7 kg/m2 4 mm Carl Beisser GmbH Edelstahlgewebe

Werkstoff: Bindungsart:

Edelstahl Leinwandbindung mit Litzen (Kette) und Stangen (Schuss) 43 % Kettseil 2,5 mm Schussstab 2 mm 6–8 m ca. 7,8 kg/m2 Gebr. Kufferath AG Edelstahlgewebe, »Baltic«

Werkstoff: Bindungsart:

Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

Edelstahl Langmaschengewebe mit Doppeldrähten (Twin) ca. 50 % anwendungsabhängig bis 2,50 m je nach Spezifikation Haver & Boecker Edelstahlgewebe, »Egla«

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke:

Edelstahl Leinwandbindung mit Litzen (Kette) und Stangen (Schuss) 44 % Kettseilgruppe 4≈1 mm Schussstab 2 mm 6–8 m ca. 6,8 kg/m2 Gebr. Kufferath AG Edelstahlgewebe, »Lago«

Werkstoff: Bindungsart:

übliche Breite: Gewicht: Maschenweite: Hersteller: Produkt:

Transparenz: Drahtstärke:

übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

Kupfer Köperbindung 29 % Kettdraht 1 mm Schussstab 1 mm 1m ca. 6 kg/m2 1,18 mm Carl Beisser GmbH Kupferdrahtgewebe

Edelstahl Sonderform: Spiralgewebe 50 % Flachband zu Spirale gedreht 7≈1 mm Rundstangen 7 mm nach Erfordernis ca. 8,9 kg/m2 Gebr. Kufferath AG Edelstahlgewebe, »Escale«

Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe – Gestricke – Gelege

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Maschenweite: Hersteller: Produkt:

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke: übliche Breite: Gewicht: Maschenweite: Hersteller: Produkt:

Edelstahl Leinwandbindung 30 % Kettdraht 0,035 mm Schussstab 0,035 mm bis 1,5 m ca. 0,209 kg/m2 0,04 mm, Filtergewebe Carl Beisser GmbH Edelstahlgewebe

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke:

Kupfer Gestrick anforderungsabhängig Flachdraht d = 0,1– 0,3 mm 150 mm –1 m ca. 0,077 kg/m anforderungsabhängig (Filtertechnik) F. Carl Schröter Kupferdrahtgestrick

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke:

übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

übliche Breite: Gewicht: Maschenweite: Hersteller: Produkt:

Edelstahl Tresse nahe 0 % Kettdraht < 1 mm Schussstab < 1 mm bis 2 m ca. 3 kg/m2 Haver & Boecker Edelstahlgewebe, »Flexomesh«

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke:

Edelstahl Gestrick anforderungsabhängig Runddraht, gewellt d = 0,1–0,3 mm, 300 mm–1 m ca. 0,236 kg/m anforderungsabhängig (Filtertechnik) F. Carl Schröter Edelstahlgestrick

Werkstoff: Bindungsart: Transparenz: Drahtstärke:

übliche Breite: Gewicht: Hersteller: Produkt:

übliche Breite: Gewicht: Presshülsen: Hersteller: Produkt:

Edelstahl Tresse nahe 0 % Kettdraht 0,36 mm Schussstab 0,28 mm bis 1,25 m ca. 2,6 kg/m2 Carl Beisser GmbH Edelstahlgewebe

Edelstahl Sonderform: Gelege 80–98 % Rundlitzenseil 7≈7, d = 1/1,5/2 mm Rundlitzenseil 7≈19, d= 3/4 mm nach Erfordernis ca. 0,17–2,6 kg/m2 nach Maschenweite verzinntes Kupfer Carl Stahl GmbH Edelstahlnetz, »X-Tend«

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Diaphane metallische Werkstoffe Metallische Gewebe

Literaturhinweise: Haselbach, Manfred: Kupfer im Hochbau. Berlin: Deutsches Kupfer-Institut. 1987 Koewius; Gross, Alexander; Angehrn, Gerhard: Aluminium-Konstruktionen. Düsseldorf: Aluminium-Verlag. 1999 Liersch, Klaus: Belüftete Dach- und Wandkonstruktionen, div. Bände seit 1981. Wiesbaden und Berlin: Bauverlag Moritz, Karsten: Membranwerkstoffe im Hochbau. In: Detail 6/2000, S. 1050-1055. München: Institut für internationale Architektur-Dokumentation NN: Beschichten von Kupfer und Kupfer-Zink-Legierungen mit farblosen Transparentlacken. Berlin: Deutsches Kupfer-Institut. 1991 Prouvé, Jean: Meister der Blechumformung, Das neue Blech. Köln: Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH. 1991 Schäfer, Stefan: Neuartige metallische Dacheindeckung. In: Detail 5/2000, S. 880 – 882. München: Institut für internationale Architektur-Dokumentation Schittich, Christian (Hrsg.): Gebäudehüllen - Konzepte, Schichten, Material. München: Institut für internationale Architektur-Dokumentation. 2001 Schulitz, Helmut; Sobek, Werner; Habermann, Karl: Stahlbauatlas neu. München: Institut für internationale Architektur-Dokumentation. 1999

Montage und Befestigung von Geweben Ein wesentliches Montagekriterium ist die Geometrie der Fassadenflächen. Der Logik der Flächenerzeugung folgend lässt sich zwischen ebenen, einachsig gekrümmten und zweiachsig gekrümmten Oberflächen differenzieren. Bei den meisten Anwendungen bilden die zu realisierenden Fassaden eine plane Ebene. Baut man ebene Gewebeflächen vorgespannt in die Fassadenfläche ein, können nachteilige Effekte wie Flattern oder Schlagen reduziert werden. Dennoch entstehen hohe Verankerungskräfte an den Auflagerpunkten, die konstruktiv in das Gewebe bzw. die Unterkonstruktion einzuleiten sind. Gemäß den statischen Gesetzmäßigkeiten von Seilkonstruktionen können ebene Flächen keine Kräfte senkrecht zur Hauptachse übertragen, hierfür ist eine Krümmung der Drahtachse erforderlich. Außerdem sind die hohen Auflagerkräfte in Richtung der Hauptachsen zu beachten. Der Einbau von Federn an den Befestigungspunkten ermöglicht einen gewissen Verformungsweg unter Aufrechterhaltung der notwendigen Vorspannung. Einachsig gekrümmte Flächen lassen sich vergleichsweise einfach realisieren. Besonders in Innenräumen können im Bereich abgehängter Decken oder Wandverkleidungen frei hängende Bahnen windbelastungsfrei »baumeln«. Die Vorspannung bleibt dann gering, die notwendige Steifigkeit lässt sich mit verstärkten Kett- oder Schussdrähten erreichen. Eine Realisierung unter Windbelastung erfordert zahlreiche Haltepunkte entlang der »schwachen« Achsen. Das Prinzip der Tressenbindung bzw. Panzertressenbin-

dung mit den groß dimensionierten Kett-/ Schussdrähten lässt eine einachsige Lastabtragung mit größeren Abständen der Befestigungspunkte zu, die Drähte wirken dabei wie eine Vielzahl dicht liegender Biegeträger. Die weicheren Drähte der »schwachen« Achse bleiben unbelastet oder übertragen ausschließlich Zugkräfte. Konstruktiv gesehen sind zweiachsig gekrümmte Flächen ideal, weil nunmehr die abzuleitenden Kräfte, im Außenbereich vor allem infolge von Wind, geometrisch bedingt einfacher abgeleitet werden können. Um komplizierte Zuschnitte zu vermeiden, empfiehlt es sich, geeignete Bindungsarten mit flexiblen Maschenquerschnitten zu verwenden. Mit einer entsprechenden Detaillierung muss der Gefahr des Auskämmens der Gewebedrähte vorgebeugt werden. Hierzu dienen Hilfskonstruktionen wie Klemmwinkel und Rahmen, eingeflochtene Rundstäbe und Schlaufen, Überstehende Kett- oder Schussstäbe, unsichtbare Bindedrähte und Klammern, Gabelfittings sowie Augenschrauben. Dabei sind auch die im Rahmen konstruktiver Fügeprinzipien wichtigen Regeln der großflächigen Lasteinleitung zur Vermeidung von Spannungsspitzen zu beachten. Ideal sind nachspannende Verbindungen, die die Möglichkeit der Längen-, Breiten- und Tiefenjustierung erlauben, um eine absolut ebene Fläche einzustellen. Zu beachten ist auch die Notwendigkeit, dass textile Gewebe ausschließlich hängend, wie bei Vorhängen, befestigt werden müssen. Die Anteile des Eigengewichts fließen dadurch in die oberen Auflager und sind wiederum nach unten abzuleiten.

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32 Radsporthalle in Berlin Aufsicht und Schnitt der Verspannung des Metallgewebes auf dem Dach Maßstab 1:5 1 Edelstahlscheibe Ø 84,3 mm 2 Edelstahlgewebe 3 Flachstahl 110/30/2 mm mit Zugfeder Ø 2,8 mm Architekten: Dominique Perrault, Paris

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Zulassung · Regelwerke · Hersteller

Baurecht Zustimmung im Einzelfall

Innovative Bauprodukte und Bauarten Wann benötigt man eine Zustimmung im Einzelfall? Manfred Gränzer Frank Maier

Literaturhinweise: [1] Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin: Bauregelliste A, B und C – Ausgabe 2002/1. In: Mitteilungen des Deutschen Instituts für Bautechnik, Berlin. 7/2002. [2] Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin: Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen – Fassung Januar 2003. [3] Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB), z.B. Gemeinsames Amtsblatt des Landes BadenWürttemberg vom 30.08.2002, S. 591 bis S. 612. [4] Musterbauordnung (MBO) – Fassung Dezember 1997.

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Für alle gängigen Bauweisen gibt es eingeführte Normen, die als anerkannte Regeln der Technik gelten und nach deren Vorgaben Tragkonstruktionen üblicherweise bemessen und ausgeführt werden. Wie geht man aber vor, wenn man neuartige Baustoffe, wie chemisch vorgespanntes Glas, Polycarbonatplatten, kohlefaserverstärkte Kunststoffe oder andere Innovationen, in Baukonstruktionen einsetzen möchte? Innovative Bauprodukte und Bauarten müssen die gleiche Sicherheit bieten wie bewährte, durch technische Vorschriften gut geregelte Bauverfahren. Um dieses sicherzustellen, gibt es das baurechtliche Instrument der »Zustimmung im Einzelfall«, das speziell für außergewöhnliche und innovative Erprobungen neuer Konstruktionen geschaffen wurde. Weil es sich hier um Sonderfälle handelt, ist dieses baurechtliche Verfahren auch Planern wenig bekannt oder es herrscht zumindest eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich der praktischen Anwendung. Die folgenden Ausführungen erläutern, in welchem Fall für ungeregelte Bauprodukte und Bauarten eine Zustimmung im Einzelfall benötigt wird und was im Zuge der Beantragung eines Zustimmungsverfahrens zu beachten ist. Bauprodukte und Bauarten In Deutschland liegt das Baurecht im Zuständigkeitsbereich der Bundesländer. Kerngesetz ist immer die jeweilige Landesbauordnung. Die Landesbauordnungen zielen darauf ab, bauliche Anlagen so errichten zu lassen, dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere Leben und Gesundheit nicht gefährdet werden (§ 3 Abs. 1 Musterbauordnung [4]). Bauprodukte – das sind Baustoffe, Bauteile und vorgefertigte Anlagen, die dauerhaft in einem Gebäude eingebaut werden – dürfen deshalb nur verwendet werden, wenn sie nicht wesentlich von den technischen Regeln abweichen, die in der Bauregelliste A Teil 1 [1] aufgeführt sind. Diese so genannten »geregelten Bauprodukte« erkennt man häufig an dem »Ü-Zeichen«, welches die Übereinstimmung mit den technischen Vorschriften bestätigt. Sollen jedoch Bauprodukte verwendet werden, die von den technischen Regeln wesentlich abweichen oder gar Bauprodukte, für die es keine technischen Regeln gibt (ungeregelte Bauprodukte), muss der Nachweis der Verwendbarkeit in anderer Form erbracht werden. Hierfür gibt es folgende Möglichkeiten:

• eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Institutes für Bautechnik, Berlin, • ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis einer anerkannten Prüfstelle, • eine Zustimmung im Einzelfall. Beispielsweise gibt es für teilvorgespanntes Glas noch keine eingeführte technische Regelung, sodass hierfür eine Zustimmung im Einzelfall oder eine Zulassung erforderlich ist. Neben den Bauprodukten kennen die Landesbauordnungen auch den Begriff der Bauart. Damit ist die konstruktive Art des Zusammenfügens von Bauprodukten zu baulichen Anlagen oder Teilen davon gemeint. Bauarten sind nicht in der Bauregelliste, sondern in der Liste der technischen Baubestimmungen [3] geregelt. Es handelt sich dann um eine »geregelte Bauart«. Bei wesentlichen Abweichungen von den Normen gibt es wieder die oben für Bauprodukte genannten drei Wege: Zulassung, Prüfzeugnis oder Zustimmung im Einzelfall. Wenn die Bauart nicht der Erfüllung erheblicher Anforderungen an die Sicherheit der baulichen Anlage dient oder die Bauart nach einem anerkannten Prüfverfahren beurteilt werden kann, genügt das Prüfzeugnis einer anerkannten Stelle. Nachweise nach einem dieser Verfahren belegen, dass die Schutzziele der öffentlichen Sicherheit und Ordnung auch bei Verwendung ungeregelter Bauprodukte oder Bauarten eingehalten werden. In welchen Fällen ist eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich? Eine Zustimmung im Einzelfall ist dann erforderlich, wenn für ungeregelte Bauprodukte oder ungeregelte Bauarten keine Zulassung oder kein Prüfzeugnis vorgelegt werden kann, die als Nachweise der Verwendbarkeit im Sinne der Landesbauordnungen gelten. Zulassungen und Prüfzeugnisse gelten bundesweit und decken beliebig viele Einzelanwendungen ab. Dagegen gilt eine Zustimmung im Einzelfall, wie die Bezeichnung verrät, nur für eine Anwendung, d.h. für ein konkretes Bauvorhaben. Da die Unterscheidung zwischen geregelten und ungeregelten Bauarten nicht immer leicht möglich und der Übergang zwischen Konstruktionen »nach Norm« und denen, die mit der Norm nicht mehr abgedeckt werden, fließend ist, liegt es manchmal im Ermessen des zuständigen Prüfingenieurs für Baustatik, ob eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich wird. Kriterien für die Entscheidung können sein:

Baurecht Zustimmung im Einzelfall

• Wie wichtig ist das Bauteil für die Standsicherheit der Gesamtkonstruktion? • Welche Gutachten und Entscheidungshilfen liegen dem Prüfingenieur vor? • Wie weit liegt der rechnerische Nachweis auf der »sicheren Seite«? Der Prüfingenieur hat verantwortungsvoll zu entscheiden, ob für eine besondere Bauart eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich ist, oder ob er die Abweichung von den Ausführungsnormen im Rahmen seiner fachlichen Erfahrung noch für vertretbar hält. Die Unterscheidung zwischen »geregelt« und »ungeregelt« ist bei Bauarten schwieriger als bei den Bauprodukten, die, sofern sie als »geregelt« gelten, in der Bauregelliste aufgeführt sind. Zustimmungen im Einzelfall müssen auch eingeholt werden, wenn es keiner Baugenehmigung oder keiner bautechnischen Prüfung bedarf. In diesen Fällen muss sich der Bauherr oder der Planverfasser darum kümmern, dass eine Zustimmung im Einzelfall beantragt wird. Wer beantragt die Zustimmung im Einzelfall? In den Landesbauordnungen ist nicht festgelegt, wer eine Zustimmung im Einzelfall zu erwirken hat. Grundsätzlich kann also jeder am Bau Beteiligte die Zustimmung beantragen. Oft übernehmen dies die ausführenden Firmen, wenn diese ein besonderes Interesse daran haben, eine eigene Konstruktion, z.B. einen Sondervorschlag zu realisieren. In jedem Fall ist es ratsam, der Behörde einen fachlich kompetenten Ansprechpartner zu nennen, der für technische Rückfragen zur Verfügung steht. Wer erteilt die Zustimmung im Einzelfall? Die Zustimmung im Einzelfall wird von der Obersten Baubehörde des Bundeslandes erteilt, in dem das betreffende Bauvorhaben errichtet wird. Die Organisation der Obersten Baubehörden ist in den einzelnen Bundesländern z.T. sehr unterschiedlich. Einige Oberste Baubehörden haben die Bearbeitung von Zustimmungsanträgen auch an nachgeordnete Stellen delegiert. Unter »www.is-argebau.de« sind die Anschriften der Obersten Baubehörden der Bundesländer im Internet zu finden. Zu welchem Zeitpunkt ist die Zustimmung im Einzelfall zu beantragen? Auch dazu machen die Landesbauordnungen keine Vorgaben. Zu empfehlen ist eine möglichst frühzeitige Kontaktauf-

nahme mit der zuständigen Obersten Baubehörde. In der Planungsphase kann nach Absprache mit der Behörde oft durch geringfügige konstruktive Änderungen das Zustimmungsverfahren ganz vermieden oder zumindest erheblich vereinfacht werden. Eine frühzeitige Antragstellung empfiehlt sich auch deshalb, weil im Rahmen der Zustimmung teilweise zeitaufwändige Bauteilversuche und Gutachten notwendig werden können. Solange kein positives Ergebnis des Gutachters vorliegt, bleibt die Planung in der Schwebe. Theoretisch kann eine Zustimmung im Einzelfall auch dann noch beantragt werden, wenn das Objekt bereits fertiggestellt ist. Praktisch handelt es sich dann nicht mehr um eine »Zustimmung im Einzelfall«, sondern eher um eine »Zustimmung zur Belassung«. Auflagen zur Qualitätskontrolle von Material und Ausführung sind im Nachhinein nicht mehr möglich. Wenn eine nachträgliche Überprüfung überhaupt möglich ist, dann nur mit großem zusätzlichem Aufwand. Die Praxis in Baden-Württemberg zeigt, dass Zustimmungsverfahren auf »Belassung« nur selten zum Erfolg führen. Die bereits ausgeführten Konstruktionen müssen in kritischen Fällen entweder abgeändert oder sogar ganz abgerissen werden. Welche Unterlagen sind einem Antrag auf Zustimmung im Einzelfall beizufügen? Die Zustimmung im Einzelfall kann meist formlos beantragt werden. Die Antragsunterlagen müssen den Antragsgegenstand eindeutig und vollständig beschreiben. Hierfür sind in der Regel genaue Werkpläne notwendig. Insbesondere bei Zustimmungsanträgen für Bauarten sind umfassende Nachweise zur Standsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit, ggf. aber auch Nachweise des Brandverhaltens und des Wärmeschutzes vorzulegen. Bei schwierigen Konstruktionen können zusätzliche Unterlagen, wie Prüfberichte oder gutachtliche Stellungnahmen erforderlich werden. Des Weiteren sind die am Bau Beteiligten Bauherr, Planverfasser, Fachplaner, ausführende Firmen, Prüfingenieur für Baustatik, untere Baurechtsbehörde mit vollständiger Anschrift – und die Adresse des Bauvorhabens zu benennen. Nähere Informationen zur Antragstellung in Baden-Württemberg können dem »Allgemeinen Merkblatt« der Landesstelle für Bautechnik (im Internet unter: www.lgabw.de/lfb) entnommen werden.

Kosten und Bearbeitungszeit von Zustimmungsverfahren Die Gebührenverordnung zum Landesgebührengesetz für Baden-Württemberg nennt einen Kostenrahmen zwischen 77 ™ und 2 556 ™. Bei der Gebührenermittlung wird sowohl die wirtschaftliche Bedeutung für den Antragsteller als auch der erforderliche Zeitaufwand für die Bearbeitung berücksichtigt. Nicht enthalten sind Kosten für eventuell einzuschaltende Gutachter oder Bauteilversuche. Die Bearbeitungszeit eines Zustimmungsverfahrens kann sehr unterschiedlich ausfallen. Sie lässt sich grundsätzlich stark verkürzen, wenn die Unterlagen vollständig vorgelegt werden. Müssen erst noch Bauteilversuche durchgeführt und Gutachten angefertigt werden, dauert das Verfahren entsprechend länger. In vielen Fällen lässt sich der Aufwand für Versuche auch vermeiden. So bieten im Bereich des konstruktiven Glasbaus die »Technischen Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen« (kurz: TRAV [2]) dem Planer die Möglichkeit, Glasaufbau und Glasformat so zu wählen, dass er innerhalb eines gesicherten Erfahrungsbereiches bleibt. Dann kann zum Beispiel auf Bauteilversuche zum Nachweis der Stoßsicherheit (Pendelschlagversuche) verzichtet werden. (Bei vollständiger Einhaltung der TRAV braucht schon jetzt in Baden-Württemberg überhaupt keine Zustimmung im Einzelfall mehr eingeholt zu werden.) Da in der Praxis des konstruktiven Glasbaus neben den absturzsichernden Verglasungen auch andere ungeregelte Glasbauarten, wie z.B. punktgelagerte oder begehbare Verglasungen immer häufiger vorkommen, wurden in BadenWürttemberg verschiedene Standardfälle zusammengestellt und ein Antragsformular für ein vereinfachtes Zustimmungsverfahren entwickelt (siehe im Internet: www.lgabw.de/lfb). Werden die Vorgaben dieses Formulars eingehalten, muss zwar zurzeit noch eine Zustimmung im Einzelfall erteilt werden, aber die Landesstelle wickelt solche Verfahren beschleunigt ab. Darüber hinaus entstehen für den Antragsteller nur geringe Gebühren. Langwierige baurechtliche Zustimmungsverfahren sind also in vielen Fällen vermeidbar. Um den technischen Fortschritt nicht zu behindern, sind Zustimmungen für völlig neuartige Bauprodukte und Bauarten erforderlich. Ganz wegfallen können sie erst, wenn das Bauprodukt oder die Bauart durch eine Produkt- oder eine Anwendungsnorm geregelt ist. 101

Regelwerke Normen und Richtlinien

Glas Normen DIN 1249 Flachglas im Bauwesen DIN 1259 Glas (Begriffe, Erzeugnisse) DIN 1286 Mehrscheiben-Isolierglas Teil 1: luftgefüllt Teil 2: gasgefüllt DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

Kunststoffe – Platten, Membrane DIN 52 619 Wärmeschutztechnische Prüfungen, Bestimmung des Wärmedurchlasswiderstandes und Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern DIN 67 507 Lichttransmissionsgrade, Strahlungstransmissionsgrade und Gesamtenergiedurchlassgrade von Verglasungen

DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau

DIN EN 356 (E) Glas im Bauwesen, Prüfverfahren und Klasseneinteilung für angriffhemmende Verglasungen für das Bauwesen

DIN 4109 Schallschutz im Hochbau

DIN EN 572 Glas im Bauwesen

DIN 4242 Glasbausteinwände

DIN EN 673 (E) Wärmedämmung von Verglasung

DIN 4701 Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden

DIN EN 1063 (E) Spezifikation für angriffhemmende Verglasungen, durchschusshemmende Verglasungen, Klasseneinteilungen und Prüfverfahren

DIN 5036 Strahlungsphysikalische und lichttechnische Eigenschaften von Materialien DIN 6169 Farbwiedergabe DIN 12 111 Prüfung von Glas, Gießverfahren zur Prüfung der Wasserbeständigkeit von Glas als Werkstoff bei 98 °C und Einteilung der Gläser in hydrolytische Klassen DIN 12 116 Prüfung von Glas, Bestimmung der Säurebeständigkeit (gravimetrisches Verfahren) und Einteilung der Gläser in Säureklassen DIN 12 337 Glas im Bauwesen DIN 18 054 Fenster, Einbruchhemmende Fenster DIN 18 361 Verglasungsarbeiten DIN 18 545 Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen DIN 52 290 Angriffhemmende Verglasungen

DIN EN 1863 (E) Glas im Bauwesen, Teilvorgespanntes Glas DIN EN 10 204 Arten von Prüfbescheinigung DIN EN 12 150 (E) Glas im Bauwesen, Thermisch vorgespanntes Einscheiben-Sicherheitsglas

DIN EN ISO 291: Kunststoffe – Normalklimate für Konditionierung und Prüfung DIN EN ISO 527: Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften DIN EN 26 922: Bestimmung der Zugfestigkeit von Stumpfklebungen Richtlinien Verein deutscher Ingenieure – VDI Richtlinien www.vdi.de

DIN 52 303 Prüfvervahren für Flachglas im Bauwesen, Bestimmung der Biegefestigkeit

VdS Verband der Sachversicherer e.V. – VdS-Richtlinien www.vds.de

DIN 52 322 Prüfung von Glas, Bestimmung der Laugenbeständigkeit und Einteilung der Gläser in Laugenklassen DIN 52 337 Prüfverfahren für Flachglas im Bauwesen, Pendelschlagversuche DIN 52 338 Prüfverfahren für Flachglas im Bauwesen, Kugelfallversuch für Verbundglas DIN 52 344 Prüfung von Glas, Klimawechselprüfung an Mehrscheiben-Isolierglas DIN 52 345 Prüfung von Glas, Bestimmung der Taupunkttemperatur an Mehrscheiben-Isolierglas DIN 52 349 Prüfung von Glas, Bruchstruktur von Glas für bauliche Anlagen DIN 52 460 Fugen- und Glasabdichtungen, Begriffe DIN 52 611 Wärmeschutztechnische Prüfungen, Bestimmung des Wärmedurchlasswiderstandes von Bauteilen DIN 52 612 Wärmeschutztechnische Prüfungen, Bestimmung von Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät

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DIN 16 906 Prüfung von Kunststoffbahnen und Kunststoff-Folien, Probe und Probekörper, Entnahme, Vorbehandlung DIN 16 931-1 Verstärkte Reaktionsharz-Formmassen-Begriffe, Einteilung/Kurzzeichen DIN 18 032 Ballwurfsicherheit DIN 18 234 Ausschmelzbare Flächen DIN 50 035 Begriffe auf dem Gebiet der Alterung von Materialien Teil 1: Grundbegriffe Teil 2: Polymere Werkstoffe DIN 53 350 Prüfung von Kunststoff-Folien und mit Deckschicht versehenen textilen Flächengebilden, Bestimmung der Biegesteifigkeit, Verfahren nach Ohlsen DIN 53 351 (E) Prüfung von Leder, Kunstleder und ähnlichen Flächengebilden, Dauerfaltverhalten (Flexometer Verfahren) DIN 53 354 Prüfung von Kunstleder, Zugversuch

zum Thema »Konstruktive Verklebungen«:

DIN 52 293 Prüfung von Glas, Prüfung der Glasdichhtheit von gasgefülltem MehrscheibenIsolierglas

DIN 52 317 (E) Glas im Bauwesen, Verbundglas und Verbund-Sicherheitsglas

Normen DIN 7728 Kennbuchstaben und Kurzzeichen

i.f.t., Institut für Fenstertechnik e. V., Rosenheim www.ift-rosenheim.de Hadamar Technische Richtlinien des Institus des Glaserhandwerks für Verglasungstechnik und Fensterbau, inbesondere: Schrift 1 Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen Schrift 2 Windlast und Glasdicke Schrift 3 Klotzung und Verglasungseinheiten Schrift 9 Richtlinien für den Bau und die Verglasung von Metallrahmen-Schaufenstern und gleichartigen Konstruktionen Schrift 10 Fachliche begriffe aus dem Berufsbereich des Glashandwerks Schrift 11 Montage von Spiegeln Schrift 12 Fensterwände, Bemessung und Ausführung, Erläuterungen zu DIN 18056 Schrift 13 Verglasen mit Dichtprofilen Schrift 14 Glas im Bauwesen, Einteilung der Glaserzeugnisse Schrift 16 Fenster und Fensterwände für Hallenbäder Schrift 17 Verglasen mit Isolierglas Schrift 18 Umwehrungen mit Glas Schrift 19 Überkopf-Verglasungen Schrift 20 Montage von Fenstern

DIN 53 356 Prüfung von Kunstleder und ähnlichen Flächengebilden, Weiterreißversuch DIN 53 359 (E) Prüfung von Kunstleder und ähnlichen Flächengebilden, Dauer-Knickversuch DIN 53 362 (E) Prüfung von Kunststoff-Folien und von textilen Flächengebilden (außer Vliesstoffe), mit oder ohne Deckschicht aus Kunststoff, Verfahren nach Cantilever DIN 53 363 (E) Prüfung von Kunststoff-Folien, Weiterreißversuch an trapezförmigen Proben mit Einschnitt DIN 53 370 (E) Prüfung von Kunststoff-Folien, Bestimmung der Dicke durch mechanische Abtastung DIN 53 380 Prüfung von Kunststoffen, Bestimmung der Gasdurchlässigkeit Teil 1: Volumetrisches Verfahren zur Messung an Kunststofffolien Teil 2: Prüfung von Formteilen DIN 53 386 Prüfung von Kunststoffen und Elastomeren, Bewitterung im Freien DIN 53 444 Mechanische Eigenschaften, Kriechmodul DIN 53 455 Mechanische Eigenschaften, Streckspannung, Dehnung, Zugfestigkeit, Reißdehnung DIN 53 457 Mechanische Eigenschaften, Elastizitätsmodul DIN 53 460 Thermische Eigenschaften, Vicat-Erweichungstemperatur DIN 53 461 Thermische Eigenschaften, Formbeständigkeitstemperatur DIN 53 515 Prüfung von Kautschuk und Elastomeren und von Kunststoff-Folien, Weiterreißversuch mit der Winkelprobe nach Graves mit Einschnitt DIN 53 530 Prüfung organischer Werkstoffe, Trennversuch an haftend verbundenen Gewebelagen

Regelwerke Normen und Richtlinien

Metall DIN 53 598-1, Kunststoffe, Statistische Auswertung an Stichproben mit Beispielen aus der Elastomer- und Kunststoffprüfung DIN 53 752 Kunststoffe, Bestimmung des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten DIN 60 001 Textile Faserstoffe Teil 1: Naturfasern und Kurzzeichen Teil 2: Faser- und Herstellungsformen DIN EN 1875-3 Mit Kautschuk oder Kunststoff beschichtete Textilien, Bestimmung der Weiterreißfestigkeit – Verfahren mit trapezförmigen Probekörpern DIN EN ISO 62 Kunststoffe, Bestimmung der Wasseraufnahme DIN EN ISO 75 Kunststoffe, Bestimmung der Wärmeformbeständigkeitstemperatur Teil 1: Allgemeine Prüfverfahren Teil 2: Kunststoffe und Hartgummi Teil 3: Hochfeste duroplastische Laminate und langfaserverstärkte Kunststoffe DIN EN ISO 175 Kunststoffe, Prüfverfahren zur Bestimmung des Verhaltens gegen flüssige Chemikalien DIN EN ISO 291 Kunststoffe, Normalklimate für Konditionierung und Prüfung

Normen DIN 1055-2 Lastannahmen für Bauten

DIN EN 1179 Zink und Zinklegierungen – Primärzink

DIN 1751 Bleche und Blechstreifen aus Kupfer und Kupfer-Knetlegierungen, kaltgewalzt, Maße

DIN EN 1652 Kupfer und Kupferlegierungen, Platten, Bleche, Streifen und Ronden zur allgemeinen Verwendung

DIN 1787 Kupfer, Halbzeug DIN 1791 Bänder und Bandstreifen aus Kupfer und Kupfer-Knetlegierungen, kalt gewalzt, Maße DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau DIN 4109 Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise DIN 9430 Luft- und Raumfahrt, Probenahme bei Halbzeug aus Leichtmetallen, Titan und Titanlegierungen DIN 17 744 Nickel-Knetlegierungen mit Molybdän und Chrom, Zusammensetzung DIN 17 860 Bänder und Bleche aus Titan und Titanlegierungen, Technische Lieferbedingungen DIN 17 863 Drähte aus Titan DIN 17 869 Werkstoffeigenschaften von Titan und Titanlegierungen, Zusätzliche Angaben DIN 18 202 Maßtoleranzen im Hochbau

DIN EN 10 020 Begriffsbestimmungen für die Einteilung der Stähle DIN EN 10 088 Nichtrostende Stähle DIN EN 10 240 Innere und/oder äußere Schutzüberzüge für Stahlrohre, Festlegungen für durch Schmelztauchverzinken in automatisierten Anlagen hergestellte Überzüge DIN EN 10 147 Kontinuierlich feuerverzinktes Band und Blech aus Baustählen, Technische Lieferbedingungen DIN EN 13 658 (E) Putzprofile und Putzträger aus Metall, Definitionen, Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 14 509 (E) Selbsttragende, wärmedämmende Sandwich-Elemente mit beidseitiger Metalldeckschicht, Vorgefertigte Produkte, Festlegungen DIN EN 29 453 Weichlote, Chemische Zusammensetzung und Lieferformen DIN EN ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken)

DIN EN ISO 305 Kunststoffe, Bestimmung der Thermostabilität von Polyvinylchlorid (PVC), verwandten chlorhaltigen Homopolymeren und Copolymeren und ihren Formmassen

DIN 18 203-3 Toleranzen im Hochbau, Vorgefertigte Teile aus Stahl

DIN EN ISO 306 Kunststoffe, Thermoplaste – Bestimmung der Vicat-Erweichungstemperatur

DIN 18 351 VOB Teil C, Fassadenarbeiten

DIN EN ISO 527 Kunststoffe, Bestimmung der Zugeigenschaften

DIN 24 041 Lochplatten, Maße

DIN EN ISO 6158 Metallische Überzüge (E) Galvanische Chromüberzüge für technische Zwecke

DIN 24 537 Gitterroste, Maße, Bezeichnung, Belastung

DIN EN ISO 9044 Industriedrahtgewebe, Technische Anforderungen und Prüfung

DIN 50 923 (E) Galvanische Überzüge, Duplexüberzüge aus Zink- oder Zinklegierungsüberzügen mit Lack oder lackähnlichen Deckschichten auf Eisenwerkstoffen

DIN ISO 3310 Analysensiebe, Technische Anforderungen und Prüfung

DIN EN ISO 846 Kunststoffe, Bestimmung der Einwirkung von Mikroorganismen auf Kunststoffe DIN EN ISO 899 Kunststoffe, Bestimmung des Kriechverhaltens Teil 1: Zeitstand-Zugversuch Teil 2: Zeitstand-Biegeversuch bei DreipunktBelastung DIN EN ISO 1043 Kunststoffe, Kennbuchstaben und Kurzzeichen Teil 1: Basispolymere Teil 2: Füllstoffe und Verstärkungsstoffe Teil 3: Weichmacher Teil 4: Flammschutzmittel DIN EN ISO 2286 Mit Kautschuk oder Kunststoff beschichtete Textilien, Bestimmung der Rollencharakteristik Teil 1: Bestimmung der Länge, Breite und Nettomasse Teil 2: Bestimmung der flächenbezogenen Gesamtmasse, der flächenbezogenen Masse der Beschichtung und der flächenbezogenen Masse des Trägers Teil 3: Bestimmung der Dicke DIN EN ISO 2578 Kunststoffe, Bestimmung der Temperatur-Zeit-Grenzen bei langanhaltender Wärmeeinwirkung DIN EN ISO 9237 Textilien, Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von textilen Flächengebilden

DIN 18 339 Klempnerarbeiten

DIN 18 516 Außenwandbekleidungen

DIN 50 939 Korrosionsschutz – Chromatieren von Aluminium – Verfahrensgrundsätze und Prüfverfahren DIN 50 959 Galvanische Überzüge, Hinweise auf das Korrosionsverhalten galvanischer Überzüge auf Eisenwerkstoffen unter verschiedenen Klimabeanspruchungen

DIN EN ISO 4526 (E) Metallische Überzüge, Galvanische Nickel- und Nickellegierungen für technische Zwecke

DIN ISO 4782 Metalldraht für industriell genutzte Siebgewebe DIN ISO 4783 Drahtgewebe und Drahtgitter für industrielle Zwecke DIN ISO 9044 Industriedrahtgewebe, Technische Anforderungen und Prüfung

DIN 50 961 Galvanische Überzüge, Zinküberzüge auf Eisenwerkstoffen, Begriffe, Korrosionsprüfung und Korrosionsbeständigkeit

Richtlinien: ISO 565 Analysensiebe, Metalldrahtgewebe, Lochbleche und galvanische Lochbleche, Nennöffnungsweiten

DIN 55 928 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und Überzüge

RAL-RG 681 Güte- und Prüfbestimmungen für Titanzink und Bauelemente aus Titanzink

DIN EN 485 Aluminium und Aluminiumlegierungen, Bänder, Bleche und Platten

Richtlinien für die Ausführung von Metall-Dächern, Außenwandbekleidungen und BauklempnerArbeiten – Entwurf (Fachregeln des KlempnerHandwerks) des Zentralverbandes Sanitär-Heizung Klima e. V.

DIN EN 611 Zinn und Zinnlegierungen, Zinnlegierungen und Zinngerät DIN EN 988 Anforderungen an gewalzte Flacherzeugnisse für das Bauwesen DIN EN 1172 Kupfer und Kupferlegierungen, Bänder und Bleche für das Bauwesen

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Herstellerverzeichnis Glas

Glas – Herstellerverzeichnis Die in Klammer angegebenen Produkte stellen in der Regel nur ein Teil eines umfangreicheren Angebots der Firmen dar.

BGT Bischoff Glastechnik AG Alexanderstraße 2 D–75015 Bretten Tel.: +49 7252 503-0 Fax: +49 7252 503-283 www.bgt-bretten.de (Flachglasverarbeitung und -veredelung, Brandschutzglas) COLT International (Schweiz) AG Ruessenstraße 5 CH–6340 Baar Tel.: +41 41 7685454 Fax: +41 41 7685455 www.coltinfo.ch (Tageslichttechnik, Sonnenschutz) Corning GmbH – Corning International Abraham-Lincoln Straße 30 D–65189 Wiesbaden Tel.: +49 611 7366-142 Fax: +49 611 7366-143 www.corning.com (Phototropes Glas, LCD) CRICURSA Polígono Industrial Coll de La Manya E–08400 Granollers/Barcelona Tel. Head office: +34 93 8404470 Tel. International: +34 93 8404472 www.cricursa.com (Gebogenes Glas, Sicherheitsglas) Dorma Glas GmbH Max-Planck-Straße 37-43 D–32107 Bad Salzuflen Tel.: +49 5222 924-0 Fax: +49 5222 21009 www.dorma.de (Glas für Türen, Eingangsbereiche) DuPont de Nemours GmbH Du Pont Straße 1 D–61343 Bad Homburg Tel.: +49 6172 87-0 Fax: +49 6172 87-1500 www.dupont.com/safetyglass (Verbundglasprodukte) Eckelt Glas GmbH Resthofstraße 18 A–4400 Steyr Tel.: +43 7252 894-0 Fax: +43 7252 894-24 www.eckelt.at (Systemprodukte für Fassaden, ganzflächig geätztes Floatglas)

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emdelight GmbH Ottostraße 7 D–50859 Köln Tel.: +49 2234 6905-0 Fax: +49 2234 6905-28 www.emdelight.de (Kantenbeleuchtetes Glas mit LEDs)

glas platz Auf den Pühlen 5 D–51674 Wiehl-Bomig Tel.: +49 2261 7890-0 Fax: +49 2261 7890-10 www.glas-platz.de (LED-beschichtetes Glas)

FLABEG Holding GmbH Auf der Reihe 2 D–45884 Gelsenkirchen Tel.: +49 209-94799-0 Fax: +49 209-94799-98 www.flabeg.com (Solarsysteme, Sicherheitsglas)

Glas Schuler GmbH & Co. KG Ziegelstraße 23-25 D–91126 Rednitzhembach Tel.: +49 9122 9756-0 Fax: +49 9122 9756-40 www.isolette.com (Isolierglas mit integrierter Jalousie)

Flachglas MarkenKreis GmbH Auf der Reihe 2 D–45884 Gelsenkirchen Tel.: +49 209 91329-0 Fax: +49 209 91329-29 www.flachglas-markenkreis.de (Wärmedämm-, Sonnenschutz-, Schallschutz- und Sicherheitsglas)

Glas Trösch AG · Hi-Tech-Glas Industriestraße 12 CH–4922 Bützberg Tel.: +41 629585400 Fax: +41 629585394 www.glastroesch.ch (Fassadensysteme, Innenausbau, Wärmedämmglas, reflexfreies Glas)

Glas Conzelmann Flachglasveredelung Weidenweg 43 D–72336 Balingen Tel.: +49 7433 304-0 Fax: +49 7433 304-33 www.glasconzelmann.de www.consafis.de (Isolierglas)

GLASBAU HAHN GmbH & Co. KG Hanauer Landstraße 211 D–60314 Frankfurt/M. Tel.: +49 69 94417-0 Fax: +49 69 49901-51 www.glasbau-hahn.de (Lamellenfenster)

Franz Mayer‘sche Hofkunstanstalt GmbH Seidlstraße 25 D–80335 München Tel.: +49 89 545962-0 Fax: +49 89 593346 www.mayersche-hofkunst.de (Glasgestaltung, Bedruckungen, Malerei und Mosaik) Gesimat GmbH Köpenicker Straße 325 D–12555 Berlin Tel.: +49 30 6576-2609 Fax: +49 30 6576-2608 www.gesimat.de (Entwicklung von elektrochromem Glas) GLASFISCHER Gottlieb-Daimler-Straße 46-48 D–71711 Murr Tel.: +49 7144 8263-0 Fax: +49 7144 8263-33 www.glasfischer.de (3-Scheiben-Verglasung mit Folie)

Glasfabrik Lamberts GmbH & Co. KG Postfach 560 D–95624 Wunsiedel Tel.: +49 9232 605-0 Fax: +49 9232 605-33 www.lambertsglas.com (Profilbau-, Ornamentglas) Glaswerke Arnold GmbH & Co. KG Alfred-Klingele-Straße 15 D–73630 Remshalden Tel.: +49 7151 7096-0 Fax: +49 7151 7096-90 www.glaswerke-arnold.de (Wärmedämm-, Sonnenschutz-, Schallschutz-, Brandschutzglas) Glaverbel, Belgien represented in Germany by: • Bluhm & Plate GmbH Von-Bronsart-Straße 14 D–22885 Barsbüttel Tel.: +49 40 670884-0 Fax: +49 40 670884-10 • Schlatt Robert Bosch-Straße 36 D–46397 Bocholt Tel.: +49 2871 99400 Fax: +49 2871 183681 www.glaverbel.com (Umfangreiches Produktangebot)

HT Troplast AG Mühlheimer Straße 26 D-53840 Troisdorf Tel.: +49 2241 85-0 Fax: +49 2241 85-2793 www.ht-troplast.com www.trosifol.com (Folien für Glasbeschichtung) Innotec-Gruppe, Gruppe von 5 Glas Herstellern, z.B.: Glas Engels GmbH Karl Legien Straße 2 D–45356 Essen Tel.: +49 201 83496-00 Fax: +49 201 83496-35 www.innotec-gruppe.de (ESG, VSG, Panzerglas, begehbares Glas, emailliertes Glas, Isolierglas) PD-Interglas Technologies AG Benzstraße 14 D–89155 Erbach Tel.: +49 7305 955-0 Fax: +49 7305 955-513 www.interglas-technologies.com (Glasgewebe, Materialien für gedruckte Schaltungen) Interpane Glas Industrie AG Sohnreystraße 21 D–37697 Lauenförde Tel.: +49 5273 809-0 Fax: +49 5273 88263 www.interpane.net (Glasveredler, Schallschutz-, Isolier-, Wärmedämm-, Sicherheitsglas) ISOCLIMA S.p.A. via A. Volta, 14 I–35042 Este Tel.: +39 0429 4188 Fax: +39 0429 3878 www.isoclima.net (Chemisch vorgespanntes Glas) Joel Berman Glass Studios Ltd, 1-1244 Cartwright Street CDN–Vancouver BC V6H 3R8 Tel.: +1 888 505 4527 (GLASS) In Vancouver. 604.684.8332 Fax.+1 604 684 8373 www.jbermanglass.com (Glastexturen, gewelltes Glas)

Herstellerverzeichnis Glas

Luxaclair® Sealed Glass Blinds, NL Lizenznehmer in Deutschland: Glaszentrum G.F. Schweikert GmbH Salzstraße 191 D–74076 Heilbronn Tel.: +49 7131 130-0 Fax: +49 7131 130-119 www.luxaclair.co.uk www.glaszentrum-schweikert.de (Integrierter Sonnenschutz) Okalux GmbH Am Jöspershecklein 1 D–97828 Marktheidenfeld Tel.: +49 9391 900-0 Fax: +49 9391 900-100 www.okalux.de (Isolierglas mit unterschiedlichen Einlagen, TWD, Lichtenkrug) Parabeam b.v. P.O. Box 134 NL–5700 AC Helmond Tel.: +31 492 591222 Fax: +31 492 591220 www.parabeam3d.com (3D-Strukturen aus Glasfaser) Pilkington Deutschland AG • Basisglas: Alfredstraße 236 D–45133 Essen Tel.: +49 201 125-5312 Fax: +49 201 125-5099 • Brandschutzglas, Sicherheitsglas: Haydnstraße 19 D–45884 Gelsenkirchen Tel.: +49 209 168-2135 Fax: +49 209 168-2026 • Profilglas: Bauglasindustrie GmbH Hüttenstraße 33 D–66839 Schmelz Tel.: +49 6887 303-21 Fax: +49 6887 303-45 www.pilkington.de www.pilkington.com (Umfangreiches Produktangebot) Saint-Gobain Glass Deutschland GmbH Victoriaallee 3-5 D–52066 Aachen Tel.: +49 241 516-2002 Fax: +49 241 516-2003 www.saint-gobain-glass.com (Umfangreiches Produktangebot)

Saint-Gobain Oberland AG Division Bauglas Siemensstraße 1 D–56422 Wirges Tel.: +49 2602 681-0 Fax: +49 2602 681-425 www.solaris-glasstein.de (Glassteine) Schollglas GmbH Schollstraße 4 D–30890 Barsinghausen Tel.: +49 5105 777-0 Fax: +49 5105 777-118 www.schollglas.de (Flachglas aller Art, Glasbau) Schott Glas Hattenbergstraße 16 D–55122 Mainz Tel.: +49 6131 66-0 Fax: +49 6131 66-2000 www.schott.de www.schott.com (Umfangreiches Produktangebot) • Rohrglas: Schott Rohrglas GmbH Erich-Schott-Straße 14 D–95666 Mitterteich Tel.: +49 9633 80-0 Fax: +49 9633 80-614 www.schott.com/rohrglas (Rohre für Solarthermie, Verbundglasrohre) • Spezialglas: SCHOTT Spezialflachglas Ein Geschäftsfeld der Schott Spezialglas GmbH Hüttenstraße1 D–31073 Grünenplan Tel.: +49 5187 771-0 Fax: +49 5187 771-300 www.schott.com/desag (Spezialgläser, LED) Siteco Beleuchtungstechnik GmbH Ohmstraße 50 D–83301 Traunreut Tel.: +49 8669 33-0 Fax: +49 8669 33-397 www.siteco.de (Innen- und Außenbeleuchtung, Tageslichtsysteme) Solutia Inc., USA Sales in Germany CP Films Vertriebs GmbH Herforder Straße 119-131 D–33609 Bielefeld Tel.: +49 521 93248-0 Fax: +49 52193248-28 www.solutia.com www.vanceva.com (PVB-Folien für Verbundsicherheitsgläser, auch metallische)

Southwall Europe GmbH Southwallstraße 1 D–01900 Großröhrsdorf Tel.: +49 1149 35952-440 Fax: +49 1149 35952-44320 www.southwalleurope.de www.southwall.com (Spezielle Wärmeschutzfolien zur Absorption, Isolierung, Reflexion) STEINDL GLAS GmbH Gries 303 A–6361 Itter Tel.: +43 5335 3900 Fax: +43 5335 3900-35 www.steindlglas.com (Brandschutzglas, Fassadensysteme, Isolierglas) Tambest Oy Lasikaari 1 FIN–33960 Pirkkala Tel.: +358 3 31323-000 Fax: +358 3 31323-350 www.tambest.fi www.glasrobots.fi (Gebogenes Isolierglas)

Bundesverband Flachglas e.V. Mühlheimer Straße 1 D–53840 Troisdorf Tel.: +49 2241 8727-0 Fax: +49 2241 8727-10 www.bf-flachgasverband.de Deutsche Glastechnische Gesellschaft e.V. (DGG) & Hüttentechnische Vereinigung der Deutschen Glasindustrie e.V. (HVG) Siemensstraße 45 63071 Offenbach Tel.: +49 69 975861-0 Fax: +49 69 975861-99 www.hvg-dgg.de Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC Neunerplatz 2 D–97082 Würzburg Tel.: +49 931 4100-0 Fax: +49 931 4100-199 www.isc.fraunhofer.de

VEGLA Vereinigte Glaswerke GmbH (übernommen von Saint-Gobain Glass, siehe dort) (Wärmeschutzglas)

glasstec – Internationale Fachmesse für Neuheiten aus Glasmaschinenbau, Glasherstellung- und -veredelung sowie Glaserhandwerk, Internetportal www.glasstec.de

Vetroarredo s.p.a Via Reginaldo Giuliani, 360 I–50141 c.a.p. Florenz Tel.: +39 055 44951 Fax: +39 055 455295 www.vetroarredo.com (Glassteine)

Institut für Fenstertechnik e.V. Rosenheim Theodor-Gietl-Straße 7-9 D–83026 Rosenheim Tel.: +49 8031 261-0 Fax: +49 8031 261-290 www.ift-rosenheim.de

3M Deutschland GmbH Carl-Schurz-Straße 1 D–41453 Neuss Tel.: +49 2131 14-0 Fax: +49 2131 14-2649 www.3m.com (Optische Folien, Spezialfolien)

Material ConneXion Milano c/o Fiera Milano Piazzale Giulio Cesare I–20145 Mailand Tel.: +39 0243981128 Fax: +39 0248022992 www.materialconnexion.com (Datenbank zu neuen Materialien)

Weiterführende Links/Adressen:

VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf Portal für Ingenieure www.vdi.de

Baustoffsammlung der Fakultät für Architektur der TU München Theresienstraße 92 Contact: Johann Weber Tel.: +49 89 289-22354 Verschiedene Öffnungszeiten Anmeldung möglich Internet: wdb.ebb1.arch. tu-muenchen.de/glas.php

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Herstellerverzeichnis Kunststoffe

Kunststoffe / Plattenhalbzeuge – Herstellerverzeichnis Die in Klammer angegebenen Produkte stellen in der Regel nur ein Teil eines umfangreicheren Angebots der Firmen dar.

ABET GmbH Füllenbruchstraße 189 H–K D–32051 Herford Tel.: +49 5221 3477-0 Fax: +49 5221 33196 www.abet.de (HPL-Dekorplatten) Arla Plast AB Box 33 S–59030 Borensberg Tel.: +46 141 203800 Fax: +46 141 41430 www.arlaplast.se (Polycarbonat) Barlo Plastics Leukaard 1 B–2440 Geel Tel.: +49 5225 87 33 994 Fax: +49 5225 87 33 995 www.barloplastics.com (PMMA, PC, PETG, PS, SAN) BASF Schweiz AG CH–8820 Wädenswil Tel.: +41 17819111 Fax: +41 17819388 www.basf.ch (u.a. Aerogel) BOMIN SOLAR GmbH Industriestraße 8-10 D–79541 Lörrach Tel.: +49 7621 95960 Fax: +49 7621 54368 www.bomin-solar.de (Lichtlenkung) Brakel Aero GmbH Alte Hünxer Straße 179 D–46562 Voerde Tel.: +49 281 404-0 Fax: +49 281 404-99 www.brakel-aero.de www.grillodur.de (GFK, PC, Lichtelemente) Butzbach GmbH Industrietore Robert-Bosch-Straße 4 D–89257 Illertissen Tel.: +49 7303 951-0 Fax: +49 7303 951-470 www.butzbach.com (GFK-Fassadensysteme)

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Cabot GmbH Josef-Bautz-Straße 15 D–63457 Hanau Tel.: +49 6181 505-191 Fax: +49 6181 505-201 www.wdk.de/cabot.htm (Aerogel)

Jean de Giacinto Architecture et Composites 19, rue du Général Mangin F-33200 Bordeaux Tel.: +33 5 56087871 Fax: +33 5 56085422 (GFK-Dekorplatten)

Color Change Corporation 1545 Burgundy Parkway US–60107 Streamwood, IL Tel.: +1 630 289-0900 Fax: +1 630 289-0909 www.colorchange.com (Thermochrome und fotochrome Kunststoffe)

KaysersbergPlastics BP No. 27 F–68240 Kaysersberg Tel.: +33 3 89783230 Fax: +33 3 89471856 www.kaysersberg-plastics.com (Stegplatten Nut + Feder)

CTS Composites Technologie Systeme GmbH Mercatorstaße 43 D–21502 Geesthacht Tel.: +49 4152 8885-0 Fax: +49 4152 8885-55 www.ctscom.de (Profile aus GFK, Gitterroste) Fiberline Composites A/S Nr. Bjertvej 88 DK–6000 Kolding Tel.: +45 70 137713 Fax: +45 70 137714 www.fiberline.com (GFK, Gitterroste) General Electric Plastics Eisenstraße 5 D–65428 Rüsselsheim Tel.: +49 61426010 Fax: +49 614265746 www.geplastics.com (Stegplatten mit Streifen bedruckt) Gutta Werke GmbH Bahnhofstraße 51-57 D–77746 Schutterwald Tel.: +49 781 609-0 Fax: +49 781 609-600 www.gutta.com (Stegplatten Nut + Feder) Hahlbrock GmbH Wischhöfers Weg 6-7 D–31515 Wunstorf Tel.: +49 5033 938-0 Fax: +49 5033 938-21 www.halbrock.de (GFK, Gekrümmte Platten) Ing. R. Zeiler GmbH Simonystraße 22 A–5550 Radstadt Tel.: +43 6452 6510 Fax: +43 6452 6642 www.zeiler.at (Umformungen von Thermoplasten)

Lucite International Trading Ltd, Niederlassung Deutschland Birkenwaldstraße 38 D–63179 Obertshausen Tel.: +49 6104 6681-0 Fax: +49 6104 6681-50 www.perspex.co.uk (PMMA transluzent) Makroform GmbH Dolivostraße D–64293 Darmstadt Tel.: +49 6151 183900-0 Fax: +49 6151 183900-7 www.makroform.com (PC, PET, PETG) MKS Kunststoffe Dritteneimerweg 22 D–56076 Koblenz Tel.: +49 261 133803 Fax: +49 261 9733831 www.arlaplast.se (Vetrieb für Arla Plast) OKALUX GmbH D–97828 Marktheidenfeld Tel.: +49 9391 900-0 Fax: +49 9391 900-100 www.okalux.de (TWD, Lichtlenkung) Otto Wolff GmbH Hans-Günther-Sohl-Straße 1 D–40235 Düsseldorf Tel.: +49 211 967-12 Fax: +49 211 967-7164 www.otto-wolff.com (Vertrieb Kunststoffhalbzeuge) Panelite 600 Broadway Suite 4c US–10012 New York, NY Tel.: +1 212 3430995 Fax: +1 212 3438187 www.e-panelite.com (Paneele in Wabenstruktur)

Polyù International S.r.l. Via Turati, 60 I–20010 Arluno Tel.: +39 02 90379067 Fax: +39 02 90376965 www.polyu.com www.sistemapolystar.com (Stegplatten Nut und Feder, Well-Stegplatten) RODECA GmbH Freiherr-vom-Stein-Straße 165 D–45473 Mülheim Tel.: +49 208 76502-0 Fax: +49 208 76502-11 www.rodeca.de (Farbige Stegplatten, Nut + Feder) Röhm GmbH & Co. KG, Geschäftsbereich Plexiglas Kirschenallee D–64293 Darmstadt Tel.: +49 6151 18-3621 Fax: +49 6151 18-3629 www.roehm.com www.plexistyle.de (PMMA, umfangreiches Angebot) Scobalit AG Im Hölderli 26 CH–8405 Winterthur Tel.: +41 52 2352351 Fax: +41 52 2352359 www.scobalit.ch (GFK-Paneele mit Spezialfüllung) Simona AG Teichweg 16 D–55606 Kirn Tel.: +49 6752 14-0 Fax: +49 6752 14-211 www.simona.de (PVC UV-stabil, PETG UV-stabil) Siteco Beleuchtungstechnik GmbH Ohmstraße 50 D–83301 Traunreut Tel.: +49 8669 33-0 Fax: +49 8669 33-397 www.siteco.de (Beleuchtungstechnik) SolarActiveTM International Inc. 18740 Oxnard Street CDN–91356 #315 Tarzana, Tel.: +1 818 996-8690 Fax: +1 818 996-8172 www.solaractiveintl.com (Thermochrome Kunststoffe)

Herstellerverzeichnis Kunststoffe – Membrane

Membrane – Herstellerverzeichnis Steba AG Talstraße 33 CH–8808 Pfäffikon Tel.: +41 55 4104450 Fax: +41 55 4104083 www.stebakunststoffe.ch (Vertrieb Stegplatten)

B&O Hightex GmbH Hochstätt 12 D–83253 Rimsting Tel.: +49 8054 9029-0 Fax: +49 8054 9029-25 www.bo-hightex.de (Planung, Produktion, Ausführung)

Sto AG Ehrenbachstraße 1 D–79780 Stühlingen Tel.: +49 7744 57-0 Fax: +49 7744 57-2178 www.sto.de (TWD Rendering)

Best-Hall Oy Yhdystie 3-7 FIN–68300 Kälviä Tel.: +358 6 8325000 Fax: +358 6 8350477 www.besthall.com (Planenverkleidete Großflächenüberdachungen)

Weiterführende Links/Adressen: Fachinformationen für die Kunststoffindustrie, Internetportal www.kunststoffweb.de Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. Am Hauptbahnhof 12 D–60329 Frankfurt/M. Tel.: +49 69 2710520 Fax: +49 69 232799 www.gkv.de IBK Darmstadt Institut für das Bauen mit Kunststoffen e.V. Mittermayerweg 65 D–64289 Darmstadt Tel.: +49 6151 48097 Fax: +49 6151 421101 www.ibk-darmstadt.de Polytronik, Presseinformationen zu technischen Anwendungen elektrisch und optisch aktiver Polymere www.polytronik.fhg.de Süddeutsches Kunststoff-Zentrum Frankfurter Straße 15–17 D–97082 Würzburg Tel.: +49 931 4104-0 Fax.: +49 931 4104-177 www.skz.de Verband Kunststofferzeugende Industrie e.V. Karlstraße 21 D–60329 Frankfurt/M. Tel.: +49 69 2556-1303 Fax.: +49 69 251060 www.vke.de

Birdair Europe Stromeyer GmbH Marlene-Dietrich-Straße 5 D–89231 Neu-Ulm Tel.: +49 731 98588-765 Fax: +49 731 98588-769 www.birdair.com (Planung, Produktion, Ausführung) Buitink Zeilmakerij Duiven Nieuwgraaf 210 NL–6921 RR Duiven Tel.: +31 263194-181 Fax: +31 263194-191 www.buitink-technology.com (Luftkissendächer aus ETFE-Folie, gespannte Membrankonstruktionen) Ceno Tec GmbH Am Eggenkamp 14 D–48268 Greven Tel.: +49 2571 969-0 Fax: +49 2571 3300 www.ceno-tec.de (Textile Konstruktionen) covertex GmbH Berghamer Str. 19 D–83119 Obing Tel.: +49 8624 8969-0 Fax: +49 8624 8969-20 www.covertex.de (Ausführung)

Festo AG & Co. KG Ruiter Straße 82 D–73734 Esslingen Tel.: +49 711 347-0 Fax: +49 711 347-2144 www.festo.de Foiltec GmbH Steinacker 3 D–28717 Bremen Tel.: +49 421 69351-0 Fax: +49 421 69351-19 www.foiltec.de (Transparente Foliendächer) IPL Ingenieurplanung Leichtbau GmbH Kapellenweg 2b D–78315 Radolfzell Tel.: +49 7732 9464-0 Fax: +49 7732 9464-94 www.ipl-team.de (Planung von leichten Flächentragwerken, weitspannenden Dächern) Koch Membranen GmbH Nordstraße1 D–83253 Rimsting Tel.: +49 8051 6909-80 Fax: +49 8051 6909-19 www.kochmembranen.de (Membrandächer) Land Engineering (Scotland) Limited Gardrum House, Fenwick GB–Ayrshire KA3 6AS Tel.: +44 1560 600811 Fax: +44 1560 600818 www.landengineering.co.uk (Konstruktion, Planung) Nowofol GmbH Breslauer Straße 15 D–83313 Siegsdorf Tel.: +49 8662 6602-0 Fax: +49 8662 6602-50 www.nowofol.de (ETFE-Folien)

SH Structures Ltd Moor Lane Trading Estate, Sherburn-in-Elmet, North Yorkshire GB–LS25 6ES Tel.: +44 1977 681931 Fax: +44 1977 681930 www.shstructures.com Skyspan Europe GmbH Nordstraße10 D–83253 Rimsting Tel.: +49 8051 6888-0 Fax: +49 8051 6888-290 www.skyspan.com (Planung, Produktion, Ausführung) Taiyo Kogyo Corporation 4-8-4, KigawahigashiYodogawa-Ku J–Osaka, 532-0012 Tel.: +81 6 6306-3071 Fax: +81 6 6306-3164 www.taiyokogyo.co.jp (Planung, Produktion, Ausführung) Toray Deutschland GmbH Hugenottenallee 175 D–63263 Neu-Isenburg Tel.: +49 6102 7999-0 Fax: +49 6102 7999-291 www.toray.de (ETFE-Folien im Extrusionsverfahren) Verseidag-Indutex GmbH Industriestraße 56 D–47803 Krefeld Tel.: +49 2151 876-0 Fax: +49 2151 876-392 www.vsindutex.de (Entwicklung und Produktion) 3M Deutschland GmbH Carl-Schurz-Straße 1 D–41453 Neuss Tel.: +49 2131 14-0 Fax: +49 2131 14-2649 www.3m.com (Polymere für Membrane) Links/addresses:

DuPont de Nemours GmbH Du Pont Straße 1 D–61343 Bad Homburg Tel.: +49 6172 87-0 Fax: +49 6172 87-1500 www.dupont.com (Grundstoffe für Membranen)

Posselt Consult Ing. techn. Planungsges. mbH Greimelstr. 26 D–83236 Übersee Tel.: +49 8642 5970-0 Fax: +49 8642 5970-29 www.posselt-consult.de (Realisierung Membranbau)

FERRARI S.A. B.P. 54 F–38352 La Tour du Pin, Cedex Tel.: +33 47497-4133 Fax: +33 47497-6720 www.ferrari-textiles.com (Verbundmembrane und -stoffe)

Schilgen GmbH & Co. Gutenbergstraße 1 D–48282 Emsdetten Tel.: +49 2572 9874-0 Fax: +49 2572 9874-61 www.schilgen.de (Technische Gewebe)

Lightstructures.de Leichtbau-Internetportal www.lightstructures.de TECHTEXTIL Forum für technische Textilien und Vliesstoffe www.techtextil.com TensiNet Forum der Europäischen Kommission zum interdisziplinären Austausch über tensile Strukturen www.tensinet.com

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Herstellerverzeichnis Metall

Metall – Herstellerverzeichnis Die in Klammer angegebenen Produkte stellen in der Regel nur ein Teil eines umfangreicheren Angebots der Firmen dar.

AiM Architektur in Metall EUROSLOT GmbH Bergstraße 5 D–72622 Nürtingen Tel.: +49 7022 47460 Fax: +49 7022 45260 www.architektur-in-metall.de (Metallstrukturen Edelstahl) August Baumeister GmbH + Co. Industriestraße 58 D–70565 Stuttgart Tel.: +49 711 78903-0 Fax: +49 711 78903-39 www.baumeister-draht.de (Drahtgeflecht, -gitter, gewebe) BeisserMetall Carl Beisser GmbH Weilemer Straße 43–47 D–71106 Magstadt Tel.: +49 7159 4098-0 Fax: +49 7159 4098-11 www.beissermetall.de (Metallgewebe) bode gmbh Friedrich-Ebert-Straße 12 D–58730 Fröndenberg Tel.: +49 2378 9186-0 Fax: +49 2378 9186-13 www.bodegmbh.de (Lochbleche, Streckmetall) Bückmann GmbH Sieb- und Separationstechnik Konstantinstraße 46 D–41238 Mönchengladbach Tel.: +49 2166 9834-0 Fax: +49 2166 9834-11 www.bueckmann.com (Metallgewebe, Gitter) Carl Stahl GmbH Postweg 41 D–73079 Süssen Tel.: +49 7162 4007-0 Fax: +49 7162 4007-144 www.carlstahl.com (Stahlseilnetze) Dillinger Fabrik Gelochter Bleche GmbH Franz-Meguin-Straße 20 D–66763 Dillingen Tel.: +49 6831 7003-0 Fax: +49 6831 704076 www.dfgb.de (Lochbleche)

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D.O.H. Drahtwerk Oberndorfer Hütte Oberndorfer Hütte 1 D–35606 Solms-Oberndorf Tel.: +49 6442 9350-0 Fax: +49 6442 9350-50 www.doh-drahterzeugnisse.de (Drahtgewebe für Fließ- und Produktionsbänder) Dorstener Drahtwerke H.W. Brune & Co. GmbH Marler Straße 109 D–46282 Dorsten Tel.: +49 2362 2099-0 Fax: +49 2362 26395 www.dorstener-drahtwerke.de EBENER Fassaden-Profiltechnik GmbH Industriegebiet Eichenstruth D–56470 Bad Marienberg Tel.: +49 2661 9140-0 Fax: +49 2661 9140-10 www.ebener.de (Prägebleche) Ernst Meck Fuggerstraße 16 D–90439 Nürnberg Tel.: +49 911 27065-0 Fax: +49 911 27065-50 www.ernst-meck.de (Lochbleche) F. CARL SCHRÖTER Borstelmannsweg 109-115 D–20537 Hamburg Tel.: +49 40 219000-0 Fax: +49 40 219000-21 www.fcarlschroeter.de (Drahtgewebe, Drahtgestricke, Streckgitter, Lochbleche) Heinrich Fiedler GmbH & Co. KG Weidener Straße 9 D–93059 Regensburg Tel.: +49 941 6401-0 Fax: +49 941 62414 www.fiedler.de (Perforier-Technik, Lochbleche) Franz Fahl GmbH Lindenstraße 64-66 D–58256 Ennepetal Tel.: +49 2333 9797-0 Fax: +49 2333 9797-97 www.fahl-lochbleche.de (Lochbleche)

Gantois B.P. 307 F–88105 St-Dié-des-Vosges Cédex Tel.: +33 3 2955-2143 Fax: +33 3 2955-3729 www.gantois.com (Metal fabric, perforated sheeting) GKD Gebr. Kufferath AG Metallweberstraße 46 D–52353 Düren Tel.: +49 2421 803-0 Fax: +49 2421 803-211 www.gkd.de (Metallgewebe) Gondrexon Industrie N.V.-S.A. Airport Ring Center, Azalealaan 22 B–1930 Zaventem Tel.: +32 2 7206060 Fax: +32 2 7250805 www.gondrexon.com (Drahtgewebe, Streckgitter) Graepel-STUV GmbH Waldemar-Estel-Straße 7 D–39615 Seehausen/Altmark Tel.: +49 39386 27-0 Fax: +49 39386 27-180 www.graepel.de (Lochbleche, Blechroste) Haver & Boecker Drahtweberei und Maschinenfabrik Carl-Haver-Platz D–59282 Oelde Tel.: +49 2522 30-0 Fax: +49 2522 30-403 www.haverboecker.com Industrie Longhi, Italien vertreten in Deutschland durch: Handelsvertetung Heinz Knoche Birkenhöfe Bitzfeld 1 D–74626 Bretzfeld Tel.: +49 7946 95717 Fax: +49 7946 95719 www.handelsvertretung-knoche.de www.italfim.it www.fils.it (Streckgitter) INOX-COLOR GmbH & Co. KG Industriegebiet Walldürn Dreistein Heumatte 6 D–74731 Walldürn Tel.: +49 6282 9238-0 Fax: +49 6282 9238-99 www.inox-color.com (Oberflächenbehandlung Edelstahl)

Kalzip / Corus Bausysteme GmbH August-Horch-Straße 20-22 D–56070 Koblenz Tel.: +49 261 9834-0 Fax: +49 261 9834-100 www.kalzip.de (Dach-, Wand- und Fassadensysteme aus Aluminium) kiener + wittlin ag Postfach Industrie Waldeck CH–3052 Zollikofen/Bern Tel.: +41 31 8686111 Fax: +41 31 8694041 www.kiener-wittlin.ch (Stahl und Metall, u. a. Loch und Prägebleche) Koch Membranen GmbH Nordstraße 1 D–83253 Rimsting Tel.: +49 8051 6909-80 Fax: +49 8051 6909-19 www.kochmembranen.de (Metallgewebe, Textilbau) Lochananstalt Aherhammer Stahlschmidt & Flender GmbH Aherhammer 3-9 D–57223 Kreuztal Tel.: +49 2732 5853-0 Fax: +49 2732 27544 www.aherhammer.de (Lochbleche) Mantz Industrieprodukte Hechendorferstraße 132 D–82211 Herrsching Tel.: +49 8152 3996-27 Fax: +49 8152 3996-28 www.mantz-online.de (Lochblech, Streckmetall, Drahtgewebe) MetallPfister E. Pfister & Cie AG Neue Winterthurerstraße 20 CH–8305 Dietlikon Tel.: +41 1 8335200 Fax: +41 1 8330224 www.metallpfister.ch (Handel mit Lochblech, Streckmetall, Metallgewebe) Metallwarenfabrik Neustadt GmbH Industrieweg 34 D–23730 Neustadt Tel.: +49 4561 5179-0 Fax: +49 4561 5179-25 www.mn-welltec.de (Wellbleche, Lochbleche, Prägebleche)

Herstellerverzeichnis Metall

Mevaco Holding GmbH & Co. KG Poststraße 12 D–73033 Göppingen Tel.: +49 7161 6105-300 Fax: +49 7161 6105-399 www.mevaco.com (Lochbleche)

Roland Doering Industrieprodukte Am Bahnhof 5a D–76297 Stutensee Tel.: +49 7249 9473-0 Fax: +49 7249 9473-20 www.doering-roland.de (Vertreter Lochbleche, Streckmetall)

Michael Gompf Edelstahlstrukturen Raichbergstraße 36 D–72622 Nürtingen Tel.: +49 7022 41247 Fax: +49 7022 241140 www.edelstahlstrukturen.de (Edelstahl-Produkte)

Schäfer Lochbleche GmbH & Co. KG Postfach 1120 D–57272 Neunkirchen Tel.: +49 2735 787-05 Fax: +49 2735 787-528 www.schaefer-lochbleche.de (Lochbleche)

Fachabteilung Lochbleche im Industrieverband Stahlverarbeitung e.V. Spandauer Straße 25 D–57072 Siegen Tel.: +49 271 53038 Fax: +49 271 56769 www.fachabteilung-lochbleche.de

Moradelli Fabrik für Loch- und Prägebleche Daimlerstraße 1 D–85551 Kirchheim b. München Tel.: +49 89 90000-10 Fax: +49 89 9044466 www.moradelli.de (Lochbleche, Prägebleche)

SHS Lochbleche Butzbach GmbH Holzheimer Straße 14-16 D–35510 Butzbach Tel.: +49 6033 9646-0 Fax: +49 6033 9646-10 www.lochblech.de (Lochbleche, Prägebleche)

Fachverband der Metallwarenindustrie Österreichs Wiedner Hauptstraße 63 A–1045 Wien Tel.: +43 590900-3482 Fax: +43 5051020 www.fmmi.at

Sorst Streckmetall GmbH Wohlenbergstraße 11 D–30179 Hannover Tel.: +49 511 676756-52 Fax: +49 511 676756-56 www.sorst.de (Streckmetall)

Stahl-Informations-Zentrum Postfach 10 48 42 D–40039 Düsseldorf Tel.: +49 211 6707-846 Fax: +49 211 6707-344 www.stahl-info.de www.stahl-online.de

Paul Gysin AG Fabrik für Lochbleche, Handel mit Streckmetall Tschertligasse 6 CH–4622 Egerkingen Tel.: +41 62 39803-30 Fax: +41 62 39803-34 www.gysinag.ch (Lochbleche, Prägebleche) ProMetall GmbH Aumühlstraße 14 (ARED-Park) A–2544 Leobersdorf Tel.: +43 2256 62541-0 Fax: +43 2256 62541-22 www.streckmetall.com (Lochbleche, Streckmetall, Noppenbleche, Einfassprofile) Rau Streckgitter GmbH Neulandstraße 34 D–74889 Sinsheim Tel.: +49 7261 9416-0 Fax: +49 7261 9416-16 www.rau-streckgitter.de (Streckgitter) RHEINZINK GmbH & Co. KG Bahnhofstraße 90 D–45711 Datteln Tel.: +49 2363 605-0 Fax: +49 2363 605-209 www.rheinzink.de (Dachdeckungen und Fassadenbekleidungen mit Falztechnik)

Weiterführende Links/Adressen: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei Sohnstraße 65 D–40237 Düsseldorf Tel.: +49 211 6707-835 Fax: +49 2 11 6707-344 www.edelstahl-rostfrei.de

Spörl KG Staudenweg 13 D–72517 Sigmaringendorf Tel.: +49 7571 73930 Fax: +49 7571 14022 www.spoerl.de (Metalldrahtweberei für Fein- und Feinstdrahtgewebe) The Expanded Metal Company Ltd, PO Box 14, Longhill Industrial Estate (North), Hartlepool GB–Cleveland TS25 1PR Tel.: +44 1429 867388 Fax: +44 1429 866795 www.expandedmetalcompany.co.uk Weisse & Eschrich GmbH & Co. KG Drahtgewebefabriken Postfach 1261 D–96334 Ludwigsstadt Tel.: +49 9263 946-0 Fax: +49 9263 946-40 www.weisse.de (Drahtgewebe)

109

Anhang Sachregister

Sachregister Abkantungen 88 Absorption 12, 14, 24, 62, 75 Acrylat-Lack 61 Adhäsionsbruch 31, 32 Alkali-Kalk-Silikatglas 10, 12 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 77, 100 Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis 77,100 Aluminium 82–86, 92, 93, 95 Aluminiumlegierung 85 Antidröhnbeschichtung 86 Aramid 36, 37 Aramidfasergewebe 64, 68 Atmosphäre 82 Aufdampfen 86 Aussteifung 88 Bänder 82, 86, 92 Basisplatte 28–29 Batch-Material 42 Bauart 100 –101 Bauglas 10 Baumwollgewebe 64, 66 Baumwollmischgewebe 66 Bauprodukt 100 –101 Baurecht 100 –101 Bauteilversuche 33–35 Bedrucken 53 Befestigung 51, 55, 82, 88, 98 Befüllen 42, 48, 53 Begleitelemente 83, 85 Beschichtung • von Gläsern 11, 15–17, 23, 25 • von Membranen 61, 64, 67, 68 • von Metallen 17, 19, 24, 86–87 Bewehrung, Glas 33–35 Biegefestigkeit 12 Bindungsarten 60, 93, 96–97 Blasfolien 72 Blei 46, 81, 82, 83, 85 Borosilikatglas 27–29 Boxieren 86 Brandklasse 45, 51, 67–69 Brandklassifizierung 51, 68 Brandschutz-Verbundglas 19 Brandschutzklasse 11, 45, 49, 51, 65 Breitmaschengewebe 93 Breitschlitz-Extrusion 69, 72 Bronze 14, 85, 92, 93 Brünieren 86 Bürsten 86 Chemikalienresistenz 41, 51, 53, 55, 56 Chrom 82–84 Chromerz 82 CNC-Verfahren 55, 90, 91 Coil 83, 90 Dickblech 83 Draht 86, 94, 95 Drahtdurchmesser 66, 93, 94 Drahtglas, poliertes 11 Dropless-Beschichtung 48, 49, 53 Dünnbeschichtung 15 Duplexverfahren 86

110

Duroplaste 41, 45, 55 Edelstahl 15, 23, 34, 83, 86, 92–97 Einbrennlacke 86 Eingießen 52 Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) 12, 13, 33, 34 Elastomere 41 Elektrisch polieren 86 Elektrochrome Schichten 17, 20, 21 Eloxieren 66, 86 Email 86 Emailbeschichtung 17, 19, 24, 86 Emissivität 15, 22 Endbauteil 27–29 ETFE-Folie / -Membran 64, 69–79 Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) 67, 70 Extruder 42 Extrusion 41, 42, 44, 52, 72 Fassadenroste 92 Feinblech 83, 88–90 Feinstgewebe 93 Fensterglas 10 Flächentragwerk 67, 74, 94 Flachfolien 73 Float-Verfahren 10 Floatglas 10, 14, 15, 19, 32–34, 45 Fluorpolymer 62, 66, 67, 69, 70, 75 Flüssigkristalle 20, 21 Folie • ETFE64, 69–79 • PVB18, 33–35 • PVC64, 65, 69 • THV64, 65, 66, 69 Folienkissen 70, 77 Formgebung 37, 52, 55 Fotovoltaik-Module 20, 52 Fräsen 88, 90 Fügetechnik 31, 56, 88 Füllungen von Isoliergläsern 23, 24 Fünfschaftkörper 93 Galvanische Bäder 82, 86 Gasochrome Systeme 21 Gebäudehülle 38, 56, 70, 75, 80 Gel-Coat-Beschichtung 48, 56 Gelege, metallisch 95, 97 Gesamtenergietransmissionsgrad g (g-Wert) 12–15, 21, 24 Gestricke, metallische 80, 85, 86, 95, 97 Gewebe • beschichtet 67, 68 • metallische 18, 34, 35, 66, 80, 81, 86, 93–98 • PES- (Polyestergewebe) 24, 41, 61, 66–70, 86, 87 • PTFE64–65 • unbeschichtet 66 Gewebedichte 35, 95 Gewebefeinheit 94 Gewebequalität 94 GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) 100–101 Gießen 42 Girlandenrand 77

Gittergewebe Gitterrost Glas • fotosensitiv • fototrop • gefärbt • profiliert • teilvorgespannt (TVG)

67, 68 45, 80, 92 10–38 14 14 14, 15, 24 11 12, 27, 33, 34, 38, 100 • vorgespannt 12, 27, 30 –32, 36, 56, 100 Glas-Skelettbau 27–29 Glasfasergewebe 59, 62, 64, 68 Glasschale 30–32 Glassteine 11, 19 Glatte Bindung 93 Graffiti 51 Granulat 40–42, 48, 51–53, 72 Großformat 29, 38, 42, 88, 90 Gussglas 11, 24 Hard-Coating 15 Holografisch-optische Elemente 20 HPL (High Pressure Laminates) 42, 47 IR-reflektierende Schicht 18, 42, 52 Isolierglas 12, 19, 21–24, 53 k-Wert (jetzt U-Wert) 12, 22, 23, 48, 49, 62, 75 Keder 73, 77 Kette 60, 64, 93 Kleben 100–101 Kleinformat 90 Klemmprofil 54–56, 75 Klimaschutz 75 Koextrusion 48, 52, 53 Kohäsionsbruch 31, 32, 38 Kompatibilität 29 Konvektion 12, 22, 48 Köper 92, 93 Köpertresse 92, 93 Korrosionsschutz 81, 83–88 Kröpfung 93 Kunststoff 40–56 • glasfaserverstärkt 100 –101 • organisch 40, 87 • teilkristallin 41, 46 Kunststoffdistanzscheibe 88 Kunststofffolien 58–78 • ETFE64, 69–79 • PVB18, 33–35 • PVC64, 65, 69 • THV64, 65, 66, 69 Kunststofffolien, auflaminiert 17, 56 Kupfer 15, 81–85, 93, 96, 97 Kupferlegierung 85 Kupfersulfatlösung 86 Lackieren 53, 66 Landesbauordnung 100–101 Langlochung 90, 91 Langmaschengewebe 93 LED 29, 48 Legierung 82-85 Leichtbau 30, 33, 90

Anhang Sachregister

Leichtmetall Leichtmetalllegierung Leinwandbindung Lichtdurchlässigkeit

82 85, 92 60, 66, 93, 95 14, 21, 44–48, 51, 66, 67, 69 Lithium 85 Litzen 66, 93 Lochbleche 80, 90, 91 Low-E-Beschichtung 15, 21–23, 56 Maschenweite 34, 35, 92–97 Maschenzahl 94 Mattierung 15 Mechanische Beanspruchung 15, 27, 51, 74, 86 Membran 58–78 Messing 85, 86, 92, 93 Metallgestricke 95 Metallgewebe 18, 24, 35, 66, 80, 86, 93–98 Mittelblech 83 Mittelformat 90 Monel 85 Monomer 41, 42, 55, 72 Montage 38, 48, 49, 51, 56, 74, 76, 77, 98 Multiplex-Gewebe 92, 93 Nickel 82, 83, 85, 92 No-Drop-Beschichtung 48, 49, 53 Oberflächengravuren 91 Oberflächenstrukturen 11, 42, 61, 80, 86 Oberflächenversiegelung 60, 61, 67 Optisch veränderbare Systeme 21 Organische Gläser 40, 41 Ornamentglas 11 Oxidationssäurekorrosion 81 Oxidhaut 82 Panzertresse 93, 98 Passivieren 86, 94 Passivschicht 83, 86 Patina 82 PC (Polycarbonat) 23, 40–56 PET oder PETA (amorphes Polyethylentherephtalat) 40–56 PETG (Glycol-modifiziertes Polyethylentherephtalat) 40–56 Phosphatieren 86 Plattieren 86 PMMA (Polymethylmethacrylat) 23, 24, 40–56 Pneu 70, 74, 75, 78 Pneumatische Vorspannung 58, 62, 69, 70, 72, 75 Polieren 11, 15, 44, 86 Polyestergewebe (PES-Gewebe) 24, 41, 61, 66–70, 86, 87 Polymer 41–42 Polytetrafluorethylen (PTFE) 41, 61, 64–68 Polyvinyl-Butyral-Folie (PVB-Folie) 18, 33–35 Polyvinylchlorid (PVC) 40–42, 46–51, 61, 64, 67–69, 87, Polyvinylidenfluorid (PVDF) 61, 67, 87 Pressgitter 92, 95 PS (Polystyrol) 41, 42, 55 PTFE (Polytetrafluorethylen) 41, 61, 64–68

PTFE-Gewebe Pulverbeschichtung Putzträgergewebe PVB-Folie PVC (Polyvinylchlorid)

64–65 86 92 33–35 40–42, 46–51, 61, 64, 67–69, 87 PVC-Folie 64, 65, 69 Quadratlochung 90, 91 Randseil 77 Randverbundsystem 23 Rautenlochung 90 Recycling 42, 44, 47, 46, 51, 70 Reflexion 12, 15, 17, 23, 24, 51, 62, 75 Reintitan 84 Reststandsicherheit 29 Resttragfähigkeit 33–35 Rohdichte 48 Rundloch 90, 91 SAN (Styrolacrylnitril) 42, 47 Schallschutz 19, 48, 75, 77, 86 Schallschutz-Verbundglas 19 Schäumen 42 Schleifen 15 Schnittstellenbolzen 28 Schuss 60, 64, 93, 96–98 Schweißgitter 92 Schweißnaht 86 Schwermetall 82, 83, 84 Schwermetallverbindungen 82 Seile 70, 93, 95, 97 Shotpeening 86 Sickenband 92 Siebfläche, offene 94 Silikon 100–101 Soft-Coating 15 Solarstrahlung 12, 20 Solarzellen 20 Sonnenschutz 14, 15, 17, 18, 20, 23, 24 Spritzgießen 42 Stahl 60, 83 Stahlveredelungsmittel 83 Stanniol 84 Stanzen 46, 88, 90 Statik 48 Streckgitter 92 Streckmetall 84, 92 Streckverfahren 10 Strukturierung 23, 51, 52 Stucco-Dessinieren 86 Superformat 90 Superlegierung 85 Tageslichttransmission 12 Tauchverfahren 15 Temperaturbereich 40, 46, 51, 62 Thermochrome Schichten 21 Thermoplaste 23, 33, 36, 41, 42, 55, 58, 69 Thermotrope Schichten 21 THV (Terpolymer aus TFE,HFP und VDF-Einheiten) 61, 67, THV-Folie 64, 65, 66, 69 Titan 82, 84, 86, 93

Titanlegierung Titanzink Tombak Tragstabrichtung Transformationsprozess Transmission

84 84, 85 81, 85, 91 92 82 12, 14, 15, 17, 21, 24, 44–46, 49, 51, 52, 62, 75 Trennschichten 81 Tresse 93, 97, 98 Tressenbindung 93, 97, 98 U-Wert (vormals k-Wert) 12, 22, 23, 48, 49, 62, 75 Überzüge, metallische 86 Überzüge, nicht metallische 86 UV-geschützt 48 UV-Spektrum 62, 69, 70 Vakuumgläser 23 Vakuumverfahren 15, 86 Verbund-Sicherheitsglas (VSG) 18, 19, 33–35 Verbund-Sicherheitsglas, bewehrtes 33–35 Verbundglas 18–21, 27–29 • begehbares 19, 35, 101 • durchbruchhemmendes 19 • durchschusshemmendes 18, 19 • durchwurfhemmendes 19 Verbundglasrohr 27–29 Verbundplatten 47, 88 Verbundträger 100–101 Verbundwerkstoffe 26, 70 Verklebung, konstruktiv 30–32 Verschiebefestigkeit 94 Verzinken 81, 86, 93, 95 Vorspannung • chemisch 12, 30–32, 56, 100 • mechanisch 72 • pneumatisch 70–72 • thermisch 12, 32, 36 Wärmedämmbeschichtung 22 Wärmedurchgangskoeffiezient U-Wert 12, 22, 23, 48, 49, 62, 75, 80 Wärmeleitung 12, 22, 23 Wärmeschutz 11, 15, 20, 22, 25, 48, 49, 61, 62, 77, 101 Wärmeverlust 12, 14, 21–23, 25 Webstuhl 86 Wellengitter 66, 95 Wertigkeiten, chemische 81 Windsogkräfte 81, 88 Winkelabhängig-selektive Schichten 20 Witterungsbedingung 86 Witterungsschutz 48, 88 Wolfram 85 Zentrierstück 28 Ziehverfahren 10 Zierlochungen 90 Zink 81–86, 92 Zinn 10, 82–86, 93 Zinnpest 84 Zustimmung im Einzelfall 77, 100–101 Zwängungen 81 Zylinderblasverfahren 10

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Anhang Bildnachweis

Bildnachweis: Rubrikeinführende s/w Aufnahmen: Seite 9: Kaufhaus in Tokio Material: Glasbausteine, Sonderanfertigung Architekten: Renzo Piano Building Workshop, Paris/Tokio Seite 39: Lagergebäude Ricola, Mulhouse Material: Polycarbonat-Stegplatten, bedruckt Architekten: Herzog & de Meuron, Basel Seite 57: Millennium Dome, London Material außen: mittelschweres, PTFEbeschichtetes Glasfasergewebe innen: leichtes, weitmaschiges Glasfasergewebe mit PTFE-Beschichtung Architekten: Richard Rogers Partnership, London Tragwerksplaner: Büro Happold, Bath Membranbau: Birdair, New York Seite 79: »Takahashi Gebäude«, Gifu, Japan Material: Lochblech Architekten: Akiko und Hiroshi Takahashi, Yokohama Seite 99: Olympia-Schwimmhalle, München Material: PMMA, brandschutzmodifiziert Architekten: Behnisch und Partner, Stuttgart Behnisch • Auer • Büxel • Tränkner • Weber Überdachung: Behnisch und Partner, Frei Otto, Leonhardt und Andrä

Fotografien, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Autorenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem Archiv DETAIL.

Kaltenbach, Frank, München: Titel unten, Seiten 6, 17 oben, 20 unten, 40, 44–47, 52, 53, 55 oben, 56 links, 77 unten, 81, 83 mitte, 83 unten, 91 rechts, 94 oben, 99

AiM, Nürtingen: Seite 92 rechts

Kavin, Anders, Aarhus: Seite 84

BASF (Schweiz) Schweiz, Zürich: Seite 24 unten

Kinold, Klaus, München: Seite 63

Bleda + Rosa, Moncada/Valencia: Seite 51

Knott, Herbie, London: Seite 76

Covertex, Obing: Seiten 77 unten, 74 oben, 72 oben

Kramer, Luuk, Amsterdam: Seite 26

Denancé, Michel, Paris: Seite 9

Lugger, Peter, Wien: Seite 29 oben

Dyneon GmbH & Co. KG, Neuss: Seite 71

Monthiers, Jean-Marie, Paris: Seite 11

Emdelight GmbH, Köln, Christian Mayer: Seite 17 unten

Palladium Photodesign, Köln: Seite 60

Esch, Hans-Georg, Henef: Seite 18

Phillip, Peter, Graz: Seite 56 rechts

F. Carl Schröter, Hamburg: Seite 97 unten links, 97 unten mitte

Pilkington GmbH, Gelsenkirchen: Seite 19 unten

Fink, Dietrich, Berlin: Titel mitte

Richters, Christian, Münster: Seiten 59, 61

Gabriel, Andreas, München: Seite 62

Ruault, Philippe, Nantes: Seite 50

Galletti et Matter, Lausanne; Fausto Pluchinotta: Seiten 22, 23

Schaum, Christine, München: Seite 73

Gebr. Kufferath AG, Düren: Seite 96 unten

Schittich, Christian, München: Titel oben, Seiten 15, 20 oben, 43, 79, 83 oben

Gebr. Kufferath AG, Düren; Christian Richters: Seite 94 mitte

Schodder, Martin, Stuttgart: Seite 17 mitte

Gilbert, Dennis/View, London: Seite 74 unten

Smith, Grant, London: Seite 57

Halbe, Roland/artur, Köln: Seite 13

Sundberg, David, New York: Seite 16

Halbe, Roland/Contur, Köln: Seite 88

Warchol, Paul, New York: Seite 87

Haver & Boecker, Oelde: Seite 96 oben mitte

Werner, Heike, München: Seiten 77 oben, 90 mitte, 92 links, 92 mitte, 94 unten, 96 oben links, 96 oben rechts, 97 oben, 97 unten rechts

Heinrich Fiedler GmbH & Co.KG, Regensburg: Seiten 90 rechts, 91 links, 91 mitte Heinrich, Michael, München: Seiten 25, 89 Herzog & de Meuron, Basel: Seite 78 Hirai, Hiroyuki, Tokio: Seite 55 mitte Holzherr, Florian, München: Seite 95 Hummel, Kees, Amsterdam: Seiten 85, 90 links Ingenhousz, Bastiaan, Dordrecht: Seite 55 unten Jocham, Margita, München: Seiten 39, 54

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Wessely, Heide, München: Seiten 72 unten, 77 mitte