Glas und Kunststoffe: Eigenschaften, Arten und Stahlformen im Überblick

Glas

Glas wird seit vielen Jahren verwendet. Es handelt sich um einen anorganischen Stoff, der amorph und isotrop ist, das heißt, er besitzt keine kristalline Struktur und keine molekulare Ordnung. Glas befindet sich bei hoher Temperatur in einem flüssigen, zähen Zustand. Es ist transparent oder durchscheinend, hart, spröde, undurchlässig und chemisch sehr beständig. Lediglich Flusssäure greift Glas an.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

• Dichte: Gewöhnliches Glas hat üblicherweise eine Dichte von 2,5 kg/dm³, Bleiglas von 4,5 kg/dm³.
• Wärmeausdehnung: Glas dehnt sich nur sehr wenig aus.
• Wärmeleitfähigkeit: Mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1 kcal/(h·m·°C) ist Glas sehr schlecht leitend. Die Wärmemenge, die durch eine Glasscheibe von 1 m² bei einem Temperaturunterschied von 1 °C hindurchtritt, ist vergleichsweise gering.
• Wärmeübertragung: Die Wärmeübertragung hängt von der Dicke und den thermischen Eigenschaften der Oberfläche ab.
• Brandverhalten: Glas ist nicht brennbar.

Optische Eigenschaften

• Lichtdurchlässigkeit: Glas lässt Licht hindurch; die Durchlässigkeit hängt von Farbstoffen und dem Lichteinfall ab.
• Solarfaktor: Das Verhältnis zwischen der insgesamt durchgelassenen Energie und der auf das Glas auftreffenden Energie.
• Infrarotverhalten: Die Energie, die auf Objekte oder Personen trifft, wird teilweise absorbiert. Langwellige Strahlung von Wärmequellen (ca. 5 µm) kann Glas nicht durchdringen, die Energie staut sich daher im Innenraum an.

Mechanische Eigenschaften

• Härte: Glas hat auf der Mohs-Skala eine Härte von 6,5 bis 7 und ist damit hoch belastbar.
• Sprödigkeit: Glas ist sehr zerbrechlich und kann nicht verformt werden. Durch Glühen verringert sich seine Anfälligkeit.
• Druckfestigkeit: Sehr hoch, etwa 10.000 N/m².
• Zugfestigkeit: 400 kg/cm². Geglüht 400–500 kg/cm², Temperguss 1200–2000 kg/cm².

Chemische Eigenschaften

• Haltbarkeit: Glas ist sehr beständig gegenüber chemischen Einflüssen, mit Ausnahme von Flusssäure.

Kommerzielle Formen und Morphologie

Gussglas und Floatglas

• Floatglas: Flache Glasplatten mit variablen Abmessungen (3–6 m), 2–19 mm dick.
• Temperglas: Wird für Glastüren und Sicherheitsanwendungen verwendet. Bei 700 °C schmilzt es schnell und ist sehr widerstandsfähig gegenüber inneren Spannungen.
• Gussglas: Kann poliert werden und wird während der Herstellung gegossen; es eignet sich für Zeichnungen oder Gravuren.
• Verstärktes Glas: Enthält Drahteinlagen.
• Beschichtetes Glas: Mit Glasbeschichtungen versehen, die die Wärmeabstrahlung verringern.
• Reflektierendes Glas: Verringert die thermische Emission und eliminiert Reflexionen.

Flachglas

• Verbundglas: Glasscheiben mit einer Kunststofffolie (Polyvinylbutyral), die transparent oder farbig sein kann.
• Isolierglas: Doppelverglasung mit Luftkammer.
• Sonnenschutzglas: Mit einer Metall- oder Farbschicht versehen.

Glasfaser

Glasfaser besteht aus Filamenten und Bindemitteln und entsteht durch Zentrifugation. Die Fäden können als Gewebe eingesetzt werden. Sie eignen sich für Gebäude und zur Akustikdämmung, sind nicht brennbar und widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen.

Spezialglas

Elektrochrome, elektrooptische, strukturelle und extraklare Gläser sowie Polycarbonat-Varianten sind feuer- und rauchbeständig.

Kunststoffe

Kunststoffe sind organische, synthetische Makromoleküle, die durch Polymerisation hergestellt werden. Die Herstellung besteht in der Umwandlung von Naturkautschuk und synthetischen Harzen, die meist aus Erdöl gewonnen werden.

Eigenschaften

• Dichte: Sehr unterschiedlich, vergleichbar mit einigen Hölzern, 1–2 kg/dm³.
• Druckfestigkeit: Je nach Temperatur 500–3000 kg/cm².
• Zugfestigkeit: Je nach Herstellung 300–600 kg/cm².
• Biegefestigkeit: Je nach Temperatur und Belastung 5000–20000 kg/cm².
• Wärmedämmung: Im Allgemeinen gute thermische und akustische Dämmeigenschaften bei sehr geringer Wärmeleitfähigkeit.
• Akustische Dämmung: Je nach Form und Kunststoffart unterschiedlich.
• Elektrische Isolierung: Gute elektrische Isolatoren.
• Wasseraufnahme: Im Allgemeinen sehr gering, daher eignen sie sich gut für Rohre.
• Chemische Beständigkeit: Abhängig von der Konzentration der Säuren und der Temperatur. Sie sind meist gut beständig und dem Metall überlegen.
• Brennbarkeit: Die meisten Kunststoffe sind brennbar, z. B. Polyethylen, Polystyrol und Nitrozellulose. Beim Verbrennen entstehen giftige Gase.
• Erscheinungsbild: Sehr vielfältig, mit starken Farben möglich. Die Pflege ist unkompliziert, und die Farbe ist meist unveränderlich.

Einteilung der Kunststoffe

Thermoplaste

Thermoplaste können durch Wärme verformt und wiederverwendet werden. Sie werden durch Hitze und Druck geformt.

• Polyvinylchlorid (PVC): Verwendung für Rohre, Dichtungen, Kabelisolierungen, Fußböden und Beschichtungen; gut elektrisch isolierend.
• Polyvinylacetat (PVAc): Verwendung für Kunststofffarben und Leime.
• Polystyrol (PS), extrudiertes Polystyrol (XPS): Verwendung als Wärmedämmung, Verpackungen und Fassadenelemente.
• ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): Hart, amorph, undurchsichtig und sehr widerstandsfähig.
• PMMA (Polymethylmethacrylat, Acryl): Transparent, mit hoher Lichtdurchlässigkeit, leicht formbar.
• Polyamid (Nylon): Hohe mechanische, thermische und chemische Beständigkeit.
• Polyethylen (PE): Verwendung für Taschen, Folien, Verpackungen und Rohre.
• Polypropylen (PP): Verwendung für Rohre, Beutel und Behälter.
• Polycarbonat (PC): Verwendung für Platten und Scheiben.

Duroplaste

Duroplaste werden durch Wärme und Härter dauerhaft ausgehärtet. Einmal geformt, lassen sie sich nicht wieder verflüssigen oder umformen.

• Phenoplaste (PF): Verwendung für Platten, Lacke und Klebstoffe.
• Harnstoffharze (UF): Verwendung für Klebstoffe, Lacke und Platten.
• Melaminharze (MF): Verwendung für Lacke, Laminate und Platten.
• Polyester (UP): Verwendung für Verstärkungen, Lacke, Möbel und elektrisch isolierende Platten.
• Polyurethan (PUR): Verwendung für Schaumstoffe und Dämmungen.
• Epoxidharze: Verwendung für Beschichtungen, Reparaturmörtel und Bodenbeläge.
• Silikone: Verwendung für Beschichtungen und Dichtmassen.

Stahl

Kommerzielle Formen

• Bandstahl: Dünnes Stahlprofil mit 1 bis 4 mm Dicke und einer maximalen Breite von 20 cm.
• Blech: Flaches Stahlprofil mit 4–10 mm Dicke und 20 cm Breite.
• Flachstahl: Rechteckiges Profil mit einer Breite von bis zu 20 cm.
• Blatt: Sehr dünnes flaches Profil mit 0,6–20 mm Dicke, 60 cm breit und bis zu 12 m lang. Typen: glatt, geriffelt, gestanzt, gelocht und gezogen.
• Handlauf: Rechteckiges Profil, das an zwei Seiten gerundet ist.
• Quadratstahl: Profil mit quadratischem Querschnitt, z. B. 20 x 20 mm.
• Rundstahl: Rund oder stabförmig (ab 5 mm Durchmesser) sowie Draht (unter 5 mm).
• Profile: Z. B. T-Profile, IPE, HEB, IPN, UPN, L-Profile, Omega-Profile und U-Profile.
• Schmiedestahl: Geschmiedete Teile mit gleichmäßigem Stamm und Kopf.
• Schrauben: Unterscheidung zwischen Schrauben mit zylindrischem Schaft und verschraubten Teilen mit kontinuierlicher Form.
• Nieten: Zylindrische Verbindungselemente, die in die Struktur eingeführt werden.
• Drahtseile: Geflochtene Seile aus Drähten mit einem Durchmesser von etwa 3 mm, flach oder rund, Hochleistungsgewebe.
• Drahtgeflecht: Gewebe aus Draht mit 3 mm Durchmesser.
• Netze: Gestaltung als Gitter oder Profile.
• Schweißmatten: Geschweißte Stahlmatten, z. B. Bezeichnung 15x30 cm, Stabdurchmesser 6,5 mm, Stahlsorte B500T, Norm UNE 36092 96, Maschenmaß 5x2 m.