VEGLA - Vereinigte Glaswerke GmbH - Portal Schule Wirtschaft

I&S Gesellschaft 

für partnerschaftliche 

Beziehungen 

zwischen Industrie 

und 

Schule/Öffentlichkeit 

Bonn 1997 

Helmut Horstmeier, Dr. Margarete Himmrich, Wolfgang Lehmann, 

Dr. Christoph Merschhemke 

VEGLA - Vereinigte Glaswerke 

GmbH (Porz) 

Lehrplananbindung 

Kopiervorlage / Unterrichtsinhalte, -ziele, -methoden 

SI/II Industrieunternehmen der Region (Sw, Ek, Ch, Ph) 

(1) Unternehmensprofil der VEGLA GmbH (Information) 

(1) Wärmeschutzglas, Glas in der Lebenswelt der Schüler (Aufgaben, Recherche) 

S I Glasrohstoffe/Floatglasverfahren/Wärmedurchgangswert/Elektromagnetische 

Strahlung (Ch, Ph) 

(2) Glasherstellung aus den Rohstoffen (Information, Aufgaben) 

(2) Glasherstellungsverfahren, historische Entwicklung (Information, Aufgaben) 

(3) Typen von Wärmedämmverglasungen im Vergleich (Information, Aufgaben) 

(3) Definition Infrarot- oder Wärmestrahlung als unsichtbares „Licht“ (Information, 

Aufgaben) 

(4) Vergleich der Wärmedämmeigenschaften verschiedener Glastypen im Unterricht 

(Versuche) 

- qualitativ (Durchlässigkeit verschiedener Glastypen für Infrarotlicht, Berechnung 

Innenraumtemperatur unter Verwendung verschiedener Glastypen 

- quantitativ (Berechnung des k-Wertes von Isolier-Doppelglas anhand vorgegebener 

Meßdaten) 

S I/II Elektromagnetische Strahlung/Transmission/Reflexion/Destruktive Interferenz 

(Ch, Ph) 

Kontaktschule 

Gesamtschule Köln-Porz 

Stresemannstraße 36 

51149 Köln 

Tel.: 02203 / 3 20 40 

(5) Vertiefung: Edelmetallbeschichtung als Wärmeschutz, Auswirkungen auf den 

Wärmedurchgangswert und die Lichtdurchlässigkeit von Fensterglas (Information, 

Aufgaben) 

(6) Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit mittels reflexionsmindernder Beschichtungen 

(Information, Aufgaben) 

Mitarbeit und fachliche Beratung: 

Hans-Peter Hoheisel VEGLA Vereinigte Glaswerke GmbH, Köln-Porz

Seite 2 VEGLA - Vereinigte Glaswerke GmbH Vollmer: KIS Köln 

Kopiervorlage 1 

Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH 

Das Werk Porz der Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH liegt an 

der Poststraße in Köln Porz. Die Straßen in der näheren Umgebung 

- „Glasstraße“, „Germaniastraße“ oder „Rezagstraße“ deuten 

an, daß Glasherstellung in Porz eine lange Tradition hat. Bis 

in die 70er Jahre hinein produzierten Firmen wie die „Germania“, 

„Rezag“ oder „Erste Deutsche Float“ in Porz täglich tausende Quadratmeter 

Spiegel- und Fensterglas und später auch Autoglas. 

Zeitweilig waren in der „Porzer Glasindustrie“ insgesamt mehrere 

tausend Mitarbeiter beschäftigt. 

In den letzten Jahren hat ein starker Konzentrationsprozeß auf 

dem Glasmarkt eingesetzt. Das hat unter anderem dazu geführt, 

daß die Aktivitäten der alten Glaswerke von der Vegla, der Vereinigten 

Glaswerke übernommen wurden, deren Hauptsitz in Aachen 

liegt. Auf dem 70 ha großen Industriegelände des Porzer Werkes 

der Vegla arbeiten in Folge starker Rationalisierungsmaßnahmen 

inzwischen nur noch etwa 800 Mitarbeiter. Das Unternehmen gehört 

zur deutschen Gruppe des französischen Weltkonzerns 

Compagnie de Saint Gobain. 

Das Firmenmotto „Kompetenz in Glas“, das Porzer von der Aufschrift 

der Transporter kennen, die das Unternehmen täglich in 

großer Zahl anfahren, bezieht sich auf zwei Produktlinien: Glas 

für den Automobilmarkt und für den Hochbau. Fast jede zweite 

Autoscheibe in deutschen Kraftfahrzeugen stammt von der Vegla 

und führt nach dem französischen Mutterkonzern den Markennamen 

Sekurit Saint Gobain. Sekurit steht für Sicherheit und bezeichnet 

einen Glastyp mit erhöhter Bruchfestigkeit, der im Falle 

eines Bruches in viele ungefährliche und stumpfe Krümel zerbricht. 

Floatglas-Verfahren: Ein Meilenstein in der Glasherstellung war 

die Erfindung des sogenannten „Float-Verfahrens“ im Jahre 1959 

in England. Float stammt aus dem englischen und bedeutet fließen. 

Bei diesem Verfahren wird das Glas aus der Glasschmelze 

über ein Bad aus flüssigem Zinn gezogen. Das zunächst noch flüssige 

Glas schwimmt auf dem ideal ebenen Metall und härtet nach 

und nach zu einer ebenfalls ideal ebenen Fläche aus. Die erste 

deutsche Floatglasanlage wurde ab 1965 in Porz von der Vegla 

betrieben. In den 80er Jahren investierte das Unternehmen etwa 

200 Millionen DM in die Modernisierung ihrer Floatglasanlage. 

Mittlerweile wird Flachglas weltweit fast ausschließlich nach diesem 

Verfahren produziert. 

In den 90er Jahren spezialisierte sich die Vegla auf die Herstellung 

von Bauglas und seine Veredelung. Ihre Autoglasherstellung 

gab sie an das von ihr gegründete Tochterunternehmen, die Sekurit 

Saint-Gobain Deutschland GmbH & Co. KG ab. Seither wird 

auch im Werk Porz Glas ausschließlich für den Bausektor produziert. 

Magnetron-Anlage zur Beschichtung von Glas mit Edelmetallen: 

Mit dem Bau einer sogenannten Magnetron-Anlage haben 

die Porzer 1995 ihren bislang letzten Schritt in Richtung eines 

hochmodernen High-Tech Unternehmens unternommen. 

Bei diesem Verfahren wird das Glas in einer separaten Anlage unter 

Hochvakuum mit einer hauchdünnen, lichtdurchlässigen 

Edelmetallschicht überzogen. Das so hergestellte Glas hat hervorragende 

Wärme- und Sonnenschutzeigenschaften. 

In Porz rechnete man sich beste Marktchancen für das neue Produkt 

aus, weil ab Mitte der neunziger Jahre eine verschärfte 

Wärmeschutzverordnung in Kraft trat, wonach Fensterglas nur so 

wenig an Wärmeenergie hindurchlassen darf, daß fast nur noch 

aufwendig veredeltes Fensterglas den hohen Anforderungen genügt. 

Floatglasanlage 

Schmelzofen 

Sand (SiO 2), Soda (Na 2CO 3) und Kalk (CaCO 3) sind die wesentlichen 

Zutaten zur Herstellung von Glas im riesigen Schmelzofen der 

Vegla am Standort Köln-Porz. Die Luftaufnahme zeigt eine langgezogene 

Halle, in der sich ein Schmelzofen und die Floatglasanlage 

zur Herstellung von Flachglas befindet. 

Mit neuen Glasbauten wie hier am Mediapark in Köln werden städtebauliche 

Akzente gesetzt. Das verwendete Bauglas muß den hohen 

Anforderungen der Wärmeschutzverordnung genügen. 

Aufgaben: 

1. Was weißt du über Glas? Recherchiere mit Hilfe deines Schulbuches 

oder eines Lexikons. 

2. Was weißt du über Wärmedämmglas? Wie wird eine höhere 

Wärmedämmung bei Fensterscheiben erreicht? Was weißt 

du über Sicherheitsglas im Auto. Wie unterscheiden sich Autosicherheitsglas 

und normales Fensterglas im Bruchverhalten? 

3. Im Werk Porz hat man sich nach der 1995 in Kraft getretenen 

verschärften Wärmeschutzverordnung für Fensterglas auf 

die Herstellung von veredeltem Fensterglas mit besonderen 

Wärmedämmeigenschaften spezialisiert? 

- Wovon hängt der Erfolg einer solchen Strategie ab? Welche 

Chancen und Risiken sind damit verbunden?

Vollmer: KIS Köln VEGLA - Vereinigte Glaswerke GmbH Seite 3 

Sand, Soda oder Pottasche und Kalk sind nach wie vor die Hauptrohstoffe 

für einfaches Fensterglas. 

Sand ist mit etwa 70 bis 75 % der wichtigste Ausgangsstoff. Fast 

die Hälfte der festen Erdoberfläche besteht aus Siliciumdioxid, 

SiO2, dem Hauptbestandteil der Sande und Gesteine. Um die hohe 

Schmelztemperatur von Sand, die bei immerhin 1700 °C liegt herabzusetzen, 

werden sogenannte Flußmittel benötigt. 

Die wesentlichen Flußmittel seit dem Altertum sind Soda 

(Natriumcarbonat) und Pottasche (Kaliumcarbonat), weiße, in 

Wasser leicht lösliche Salze. Kalk (Calciumcarbonat) wird der 

Glasschmelze dagegen zugesetzt, weil es das Glas beständiger, 

fester und härter macht. 

Heute sind die drei Hauptbestandteile - Sand, Soda oder Pottasche 

und Kalk - einfach und billig zu beschaffen. Früher war das 

anders. Soda und Pottasche wurden aufwendig und teuer aus der 

Herstellung von Flachglas 

Gußverfahren der alten Römer 

Flachglas, das zu Fenster- oder Autoscheiben verarbeitet wird, ist 

trotz seiner allgegenwärtigen Selbstverständlichkeit, einer der erstaunlichsten 

Werkstoffe unserer Zeit. Im Unterschied zu Hohlglas 

hat es einige Jahrtausende länger gedauert, bis es den Glasmachern 

im Mittelalter gelang, flache Glastafeln zu erzeugen, die 

für Fenster verwendet werden konnten. Diese Scheiben waren lange 

nicht so transparent, wie wir das heute für Fenster erwarten. 

Zwar hatten die alten Römer bereits ein einfaches Verfahren entwickelt, 

um Flachglas im Gußverfahren herzustellen, aber die von 

ihnen produzierten Gläser waren völlig undurchsichtig. Bei dem 

römischen Gußverfahren, das mit dem Untergang des römischen 

Reiches verlorenging, wurde die Glasschmelze in eine flache, nasse 

Holzform gegossen und ausgebreitet. Die Größe der auf diese 

Weise produzierten Scheiben betrug immerhin bis zu 70 x 100 cm 

bei einer Dicke von 4-5 mm. 

Modernes Floatglasverfahren 

Die Entwicklung des sogenannten Floatglasverfahrens im Jahre 

1959 war der bislang letzte Meilenstein in der Flachglasherstellung. 

„Float“ heißt auf deutsch soviel wie obenauf schwimmen oder 

treiben. Das Neuartige am Float-Verfahren besteht in dem sogenannten 

„Float-Band“. Es besteht aus geschmolzenem Zinn. Dieses 

Zinnbad ist etwa 4-8 m breit und bis zu 60 m lang. Als führender 

deutscher Spiegelglashersteller errichtete Vegla in Porz die 

erste deutsche Floatglasanlage, die 1966 in Betrieb genommen 

wurde. Bei diesem Verfahren schwimmt das flüssige Glas auf dem 

ideal ebenen Metall. Wenn die Glasmasse aus dem Schmelzofen 

auf das Zinnbad gezogen wird, hat das Zinn eine Temperatur von 

1000 °C. Am Ende des Zinnbades, wenn das jetzt erstarrte Glasband 

die Zinnwanne verläßt, liegt die Zinntemperatur bei 600°C. 

Zinn ist das einzige Metall, das die Voraussetzungen erfüllt, bei 

600 °C bereits flüssig zu sein und bei 1000 °C noch keinen störenden 

Dampfdruck zu entwickeln. 

Flachglas - Rohstoffe und Herstellung 


Asche von verbrannten Pflanzen isoliert. Im Mittelalter wurden 

aus diesem Grunde riesige Waldgebiete zu Asche verarbeitet. 

Heute werden Pottasche und Soda dagegen weit umweltfreundlicher 

und billiger produziert. Ein einfaches technisches Verfahren 

zur Soda- und Pottascheherstellung ist beispielsweise das Durchleiten 

von Kohlenstoffdioxid-reichen Abgasen durch Natron- oder 

Kalilauge (siehe Materialien zu Hüls AG in diesem Band). 

Übrigens: Glas ist eine amorphe, erstarrte Schmelze, also eine 

sehr zähe Flüssigkeit. Amorph bedeutet, daß die Atome und Moleküle 

keine feste Anordnung aufweisen. Daß es sich um eine Flüssigkeit 

handelt, erkennt man beispielsweise daran, daß sich sehr 

alte Fensterscheiben in mittelalterlichen Bauten nach unten hin 

verdicken und daß Teleskopspiegel älterer Bauweise ständig gedreht 

werden mußten, damit sie nicht „zerfließen“. 

Gußverfahren der alten Römer 

Modernes Float-Verfahren 

Aufgaben: 

1. Informiere dich in deinem Schulbuch über Quarz, Quarzglas und Sand und fasse die wesentlichen Unterschiede zusammen. 

2. Vergleiche die beiden dargestellten Verfahren zur Glasherstellung und beschreibe die Unterschiede. 

3. Begründe, warum die Eigenschaften von Zinn (bei 600 °C bereits flüssig und bei 1000 °C niedriger Dampfdruck) günstig für 

die Flachglasherstellung sind.



Wärmedämmeigenschaften verschiedener Fensterverglasungen im Vergleich 

Hohe Anforderungen an moderne Fensterverglasungen 

Mit Erstaunen stellen wir heute fest, daß Mehrscheiben-Isolierglas 

schon 1885 zum Patent angemeldet wurde und zwar von dem US- 

Amerikaner T.D. Stedson. 

In den 70er Jahren haben vor allem die schweren Ölkrisen gezeigt, wie 

notwendig es auch im privaten Wohnbereich ist Energie einzusparen. In der 

Zwischenzeit wurden Wärmeschutzverordnungen erlassen, die strenge 

Anforderungen an die Qualität von Fensterverglasungen stellen. Die letzte 

Verordnung aus dem Jahre 1995 legt für Verglasungen in öffentlichen 

Gebäuden einen sogenannten Wärmedurchgangswert (k) von maximal 

k = 1,8 W/m2 K fest. 

Das bedeutet: Ein Quadratmeter Fensterverglasung darf pro Grad Temperaturunterschied 

zwischen außen und innen maximal 1,8 W an Wärmeleistung 

hindurchlassen. 

Methoden der Wärmedämmung 

Für die Verglasung in Wohn- und Büroräumen werden heutzutage schon 

lange keine Einfachverglasungen mehr verwendet. An ihre Stelle sind 

Isoliergläser getreten, sogenannte 2- oder 3-fach-Scheiben-Wärmeschutzisolierverglasungen. 

Doppelglas besteht aus zwei Glasscheiben, die so verbunden sind, daß der 

Zwischenraum zwischen den Gläsern gasdicht abgeschlossen ist. 

Eine noch bessere Wärmedämmung wird erzielt, wenn man Isolierglas mit 

einer dünnen Schicht aus den Edelmetallen Gold, Silber oder Kupfer (siehe 

rechts) beschichtet. Hierbei nutzt man die besonderen Eigenschaften dieser 

Edelmetalle, die in extrem dünner Schicht von nur 10 nm (= 0,000000001 m) 

für den sichtbaren Teil des Lichtspektrums durchlässig sind, die Wärmestrahlung 

aus dem Innenraum aber gut reflektieren. 

Einmal aufgenommene Wärme wird von einer Silberoberfläche ca. 40 mal 

schlechter abgegeben als von einer Glasoberfläche. Beträgt beispielsweise 

die Innenraumtemperatur + 20°C und die Außentemperatur -15°C, so ist 

die Fensterscheibe zum Innenraum mit Edelmetallbeschichtung etwa 6°C 

wärmer als ohne Beschichtung (+ 13°C gegenüber + 7°C). 

Infrarotlicht 

Infrarotes Licht wird auch als Wärmestrahlung bezeichnet. Während unser 

Auge diese Strahlung nicht wahrnehmen kann, erkennen die Wärmefühler 

in der Haut infrarotes Licht als Wärmestrahlung. Wenn wir also davon 

sprechen, daß uns die Sonnenstrahlen die Frühjahrsmüdigkeit nach einem 

langen, dunklen und kalten Winter aus den Knochen vertreibt, dann wird 

unsere Stimmung durch die Sonnenstrahlen auf zwei Arten angeregt. Die 

Intensität der Sonnenstrahlen nimmt insgesamt zu, das betrifft sowohl die 

Lichtwellen, die zum sichtbaren Teil des Spektrums gehören, als auch die 

Wellen, die für uns unsichtbar sind, wie z.B. die Infrarotstrahlen. Aus 

diesem Grunde nimmt die Helligkeit und die Wärme im Frühjahr zu. 

Aufgaben: 

1. Warum isoliert Isolier-Doppelglas besser als Einfachglas? 

2. Warum sollte der Zwischenraum zwischen den Glasscheiben gasdicht verschlossen sein, um eine optimale Dämmwirkung zu 

erreichen? 

3. Wieviel g Gold befindet sich auf einer 10 m 2 großen Glasfläche aus beschichtetem Isolierglas (Dichte Gold = 19,3 g / cm 3 )? 

Lohnt sich die Rückgewinnung der Edelmetalle nach dem Gebrauch der Glasscheiben? 

4. Nehmen wir an, daß sich die Menschen in einem heißen Wüstenstaat nach kühlen Räumen sehnen. Diskutiere die Eignung von 

metallbeschichteten Isolierglasscheiben für diesen Zweck. An welcher Stelle der Doppelverglasung würdest du die Edelmetallschicht 

auftragen?


V 

Untersuchung der Wärme- und Lichtdurchgangswerte für verschiedene Glastypen 

a) Eine mit Dämmmaterial ausgekleidete offene Holzkiste enthält 

ein elektrisches Thermometer mit Außenanzeige sowie 

eine Heizquelle (Elektroofen, IR-Lampe, Glühbirne etc.). Die 

Kiste wird mittels geeignetem Befestigungsmaterial mit einer 

Glasscheibe verschlossen (Klebeband, Gummidichtung, etc.). 

Die abgebildete Anordnung eignet sich besonders für schon 

eingebaute Scheiben (Fenster). 

Wir ermitteln den Wärmeduchgang durch verschiedene Glastypen 

durch folgenden Versuch: 

Messung: 

Miß den Temperaturverlauf in der Kiste in Abhängigkeit von 

der Zeit (>30 min.) bei verschiedenen Glastypen und fertige 

ein Diagramm zum Meßverlauf an. 

b) Zwischen einer Infrarotlichtquelle und einem Meßgerät zur 

Erfassung der Lichtintensität, die im Abstand von 20 cm zueinander 

angeordnet sind, wird in die Mitte eine Doppelglas- 

Isolierscheibe angebracht. 

Messung: 

1. Miß die Lichtintensität nach Einschalten der Lichtquelle. 

2. Wiederhole die Messung mit einer beschichteten Doppelglas-Isolierscheibe. 


Versuche und Gedankenexperimente zur Wärmedämmung mit Glas 

(Glasproben für die Versuche in einer Größe von 20 x 30 cm können über das Glasmusterlager der Vegla bezogen werden) 

Aufgabe: Deute die Versuchsergebnisse 

Berechnung des k-Wertes von Fensterglas an einem Beispiel 

In ein kleines Modell-Wohnhaus wurde in einem Schulexperiment 

Einfach-Fensterglas mit einer Fläche von 28 cm x 28 cm 

eingelassen. Bei einer Außentemperatur von 24 °C wurde das 

Modellhaus mit einem kleinen Elektroofen auf gleichbleibend 

40 °C beheizt. 

Dazu mußte der Ofen auf 12,5 V (bei 1,63 Ampère Stromstärke) 

eingeregelt werden. Die zugeführte Wärmeenergie gleicht den 

Verlust an Wärmeenergie aus, der gleichzeitig über die 

Hausflächen - Fußboden, Wände, Dach und Fenster - abgegeben 

wird. 

Anschließend wurde das Einfach-Fensterglas durch Isolier- 

Doppelglas ersetzt und das Modellhaus wurde ebenfalls auf 

konstant 40 °C beheizt. In diesem Fall mußte der Ofen auf 

10 V (bei 1,5 Ampère Stromstärke) eingeregelt werden. 

Die Unterschiede in der benötigten Wärmezuführung durch den 

Ofen ergeben sich ausschließlich dadurch, daß die Wärmeverluste 

durch die verwendeten Glastypen unterschiedlich groß sind. Der 

k-Wert des Einfach-Fensterglases beträgt 6 W /m2 K. 

Temperaturunterschiede werden mit K (Kelvin) statt °C 

bezeichnet. 

Aufgabe: 

Zeige, daß der k-Wert des Isolierglases ca. 1,7 W /m2 K 

beträgt. 

Hinweise zu Lösung: 

1. Berechne zuerst die aufgebrachte Wärmeleistung in Watt (W) 

für das Aufheizen des Modellhauses. (W=V�A) 

2. Berechne die eingesparte Wärmeleistung durch den Einbau 

der Isolier-Fensterverglasung. (Angabe in Watt) 

3. Die eingesparte Wärmeleistung bezieht sich auf eine Glasfläche 

von A = 0,28 m x 0,28 m. Berechne die eingesparte 

Wärmeleistung bei einer Glasfläche von 1 m2 . (W/m2 ) 

4. Die eingesparte Wärmeleistung bezieht sich auch auf die gegebene 

Temperaturdifferenz zwischen außen und innen von 

24°C zu 40°C. Berechne die eingesparte Wärmeleistung bei 

einer Temperaturdifferenz von nur 1 °C. (Angabe in W/m2 K) 

5. Der Wärmedurchgangswert durch das verwendete Isolierglas 

ist um den errechneten Betrag kleiner als der Wärmedurchgangswert 

des Einfachglases. (k = 6 W/m2 K)



Ursachen für Wärmeverluste 

Wärmeschutzschichten auf Verglasungen haben die Aufgabe, die 

Energieabgabe vom Innenraum nach außen zu vermindern. Sie 

sollen für den sichtbaren Bereich des Lichtes durchlässig sein, 

die Wärmestrahlung (Infrarotbereich) des Innenraumes jedoch 

gut reflektieren. 

Insgesamt wird der Wärmefluß vom (wärmeren) Innenraum in 

die (kühlere) Umgebung durch drei Größen bestimmt: Wärmeleitung, 

Wärmestrahlung und Konvektion. Die nebenstehende Abbildung 

verdeutlicht die Zusammenhänge. Gezeigt wird die Wärmeflußverteilung 

bei gewöhnlicher 2-fach-Isolierverglasung. 

Die Kurvenverläufe rechts zeigen 

die Durchlässigkeit (Transmission) 

von 2-fach-Isolierverglasung und 

edelmetallbeschichteter Isolierverglasung 

für elektromagnetische 

Strahlung. 

Die Abbildung deutet auf einen 

Nachteil edelmetallbeschichteter 

Isolierverglasungen hin. Um hier 

Abhilfe zu schaffen, werden zusätzliche 

Schichten aus Metalloxiden 

aufgetragen, die den erstaunlichen 

Effekt hervorrufen, daß die Reflexion 

im sichtbaren Bereich der Strahlung 

deutlich verringert wird. Mehr 

darüber erfährst du auf der nächsten 

Kopiervorlage. 

Frage: Welcher Nachteil ist gemeint? 

Aufgaben: 

Wärmeschutz durch Edelmetallbeschichtung 

Wärmeflußverteilung bei gewöhnlicher 2-fach-Isolierverglasung 

Aufgaben: 

1. Betrachte die Skizze zur Wärmeflußverteilung von gewöhnlicher 

2-fach-Isolierverglasung (oben). 

a. Wie wirkt sich das Auftragen einer Wärmeschutzschicht aus 

Edelmetall auf die Wärmeflußverteilung aus? Fertige eine 

Skizze an. 

b.Beschreibe die Unterschiede, die sich hinter den Begriffen 

„Wärmeleitung“ und „Wärmestrahlung“ verbergen. Welche 

Zusammenhänge bestehen zwischen den Größen? 

2. Betrachte die linksstehende Skizze. Beschreibe und interpretiere 

die Zahlenangaben zu den Oberflächentemperaturen 

der Glasinnen- und -außenseiten der verschiedenen Glastypen. 

1. Beschreibe den Unterschied in der Transmission für 2-fach-Isolierglas und edelmetallbeschichtetes Isolierglas. Welche Auswirkungen 

auf das Raumklima in Bürogebäuden kann man aus den Kurvenverläufen ableiten? 

2. Diskutiere die Eignung von beschichtetem Glas für Gewächshäuser, Wintergärten und Bürogebäude.



Reflexionsmindernde Beschichtungen erhöhen die Lichtdurchlässigkeit 

Auf der Kopiervorlage 3 konnten Sie erkennen, daß edelmetallbeschichtetes 

Glas verbesserte Wärmedämmeigenschaften aufweist. 

Der Nachteil einer solchen Beschichtung liegt aber darin, 

daß sie zu einer deutlichen Verringerung der Lichtdurchlässigkeit 

im sichtbaren Bereich des Spektrums führt. Das bedeutet, 

daß auf einen Großteil des eingestrahlten Tageslichtes verzichtet 

werden muß. Eine derartige Wärmeschutzverglasung fände 

keine Abnehmer. 

Die Welleneigenschaften des Lichtes machen jedoch eine Verbesserung 

der Lichtdurchlässigkeit möglich, die zunächst einmal 

phantastisch klingt: Weitere Beschichtungen bewirken eine 

extreme Verbesserung der Transmission auf über 95%. Solche 

Schichten werden als „Vergütungsschichten“ oder kurz als „Vergütung“ 

bezeichnet. In der Praxis werden dazu in der Regel sehr 

dünne Schichten aus Magnesiumfluorid (MgF ) oder Zinnoxid 

2 

(SnO) aufgetragen. 

Die dadurch erzielte erhöhte Lichtdurchlässigkeit läßt sich 

folgendermaßen erklären: Die an den Grenzflächen Luft/Vergütungsschicht 

und Vergütungsschicht/Glas reflektierten Anteile 

der Lichtwellen löschen sich aus, wenn der Gangunterschied ∆ ∆ s 

ein Vielfaches der halben Wellenlänge beträgt. Dieser Vorgang 

wird als destruktive Interferenz bezeichnet. Aus Gründen der 

Energieerhaltung vergrößert sich die Intensität des durchgehenden 

Lichts in gleichem Maße. 

Damit eine solche Schicht auf diese Art wirksam sein kann, 

muß sie eine Dicke von ca. λ/4 haben, da der an der unteren 

Grenzfläche Vergütungsschicht/Glas reflektierte Anteil die 

Schicht zweimal durchläuft. Aus dieser Überlegung wird deutlich, 

daß eine einzige Schicht nur eine Vergütung für eine(n) 

einzige(n) Wellenlänge(n-Bereich) bedeutet. Damit auch für 

weitere Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich eine erhöhte 

Reflexminderung erzielt werden kann, werden zusätzliche 

Schichten aufgetragen. Destruktive Interferenz führt also dazu, 

daß durch das Auftragen einer oder mehrerer reflexmindernder 

Schichten mit geeigneter Schichtdicke der Lichtdurchlaß durch 

die Verglasung erhöht wird. 

Aufgaben: 

Eine MgF 2-Vergütungsschicht soll den Durchlaß für Licht der 

Wellenlänge 550 nm (Zitronengelb) verbessern. 

1. Zeigen Sie, daß die Schicht eine Dicke von genau 

99,64 nm aufweisen muß. 

2. Wie groß müßte die Dicke der Vergütungsschicht sein, 

wenn sämtliche Medien den gleichen Brechungsindex 

aufweisen würden? 

Daten: Brechungsindizes 

MgF2: n (Verg.) = 1,38 

Luft: n (Luft) = 1,00 

Formeln: Lichtgeschwindigkeit 

c = λ f 

(Die Frequenz f bleibt medienunabhängig immer 

gleich, die Lichtgeschwindigkeit c ist medienabhängig 

variabel) 

Ansatz: 

Fragen 

Brechungsindex Medium 

c (Verg.) 

c (Luft) 

Gangunterschied 

= 

n (Luft) 

n (Verg.) 

∆s = λ/2 = 2d (destruktive Interferenz) 

c (Verg.) 

c (Luft) 

n (Luft) 

= n 

⇒ d = ...... 

(Verg.) 

λ(Luft) 

4n (Verg.) 

1. Zwei Lichtwellen der gleichen Wellenlänge löschen sich gegenseitig 

aus, wenn ihr Gangunterschied dem Vielfachen der 

halben Wellenlänge entspricht. Was ist mit dem Begriff 

„Gangunterschied“ gemeint? Fertigen Sie eine Skizze an. 

2. Weil Photoobjektive zur Reflexminderung mit einer etwa 

99,6 nm dicken Magnesiumfluorid-Schicht überzogen werden, 

nehmen sie eine purpur-blaue Färbung an. (Purpur-blau 

ist die Komplementärfarbe von Zitronengelb, siehe „Aufgaben“!) 

Begründen Sie diese Aussage. 

3. Wenn die Vergütungsschicht eine Dicke von λ/4 hat, haben 

die an den Grenzflächen Luft/Vergütungsschicht und 

Vergütungsschicht/Glas reflektierten Anteile der entsprechenden 

Lichtwellen Gangunterschiede, die einem Vielfachen 

ihrer halben Wellenlänge entsprechen. Warum ist das so? 

4. Wieso erhöht sich die Lichtdurchlässigkeit, wenn sich die an 

den Grenzflächen der Schichten reflektierten Lichtwellen 

durch destruktive Interferenz löschen?


Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 1 

Einsatzmöglichkeiten der Kopiervorlagen im Unterricht und Anbindung an die Lehrpläne 

Die Arbeitsblätter sprechen schwerpunktmäßig den Physikunterricht an. 

KV 3: Wärmelehre, Wärmetransportarten, Wärmedämmung; ab Jgst. 6 (Physik), speziell auch Wahlpflichtbereich NW, auch Jgst. 

10-13 /elektromagnetische Strahlung) 

KV 4: oben: Wärmelehre, Temperaturdiagramme + Interpretationen (ab Jgst. 6 (Physik) a., ab Jgst. 8 b.) 

unten: Wärmeschutz = Umweltschutz (ab Jgst. 8 speziell WP NW, Jgst. 10, Energiebilanzen) 

KV 5: Wärmefluß und Strahlung (ab Jgst. 10 (Physik) besonders Jgst. 12 (Physik) 

KV 6: Vergütung (Jgst. 12 Physik) 

Informationen, Bemerkungen, Lösungen zu den Kopiervorlagen 

Vorbemerkung 

Die vorliegende Einheit befaßt sich schwerpunktmäßig mit der 

Herstellung von Flachglas und seiner Veredelung zu Wärmedämmglas. 

Das Thema „Wärmedämmung“ ist zur Zeit aus ökologischen 

und energiewirtschaftlichen Gründen hochaktuell. Der Lebensweltbezug 

des Themas schafft einen weiteren Grund für seine prioritäre 

unterrichtliche Behandlung. 

Vertiefende Informationen zum Thema „Glas“ findet man in den 

gleichnamigen Themenheften, erschienen in den Fachzeitschriften 

„Naturwissenschaften im Unterricht Chemie“ und „Praxis der 

Naturwissenschaften Chemie“ (NiU-Chemie (1996), PdN-Ch 1/46 

Jg.1997). 

Die verschiedenen Aspekte zum Thema „Glas“ lassen sich im 

Rahmen des Chemie- sowie des Physikunterrichtes behandeln. 

Hierbei bietet sich eine ideale Gelegenheit, das Themenfeld fächerübergreifend 

oder als Projekt zu unterrichten. Besonders motivierend 

ist ein Besuch des Werkes Köln-Porz der VEGLA, weil 

die Ausmaße der Anlagen zur Herstellung von Flachglas aus der 

Schmelze (Floatglasverfahren) und zur Produktion von Wärmedämmglas 

(Magnetron-Verfahren) mit einer Gesamtlänge von 

mehreren hundert Metern beeindruckende Dimensionen aufweist. 


Die Schüler sollen erkennen, daß die Glasherstellung einerseits 

eine lange Tradition hat, daß aber andererseits Glasqualitäten, wie 

wir sie heute kennen, erst seit wenigen Jahrzehnten realisierbar 

sind, weil die entsprechenden Produktionsverfahren erst spät entwickelt 

worden sind. 

Die dargestellten Beispiele fordern die Schüler auf, die Glasherstellung 

zur Zeit der Römer mit dem aktuellen Stand der Technik 

auf diesem Gebiet zu vergleichen. Dabei wird vor allem deutlich, 

daß zunächst nicht die Rezeptur der Ausgangsstoffe, die sich über 

die Jahrtausende nicht wesentlich verändert hat, die Qualität bestimmt, 

sondern daß es vor allem darauf ankommt, daß die Glasflächen 

optimal glatt und eben sind, damit eine möglichst hohe 

Lichtdurchlässigkeit erzielt wird. 

Zur besseren Veranschaulichung dieses Zusammenhanges bietet 

sich der Vergleich einer unbehandelten Glasscheibe mit einer gesandstrahlten 

oder entsprechend behandelten Glasfläche an. Die 

Glasherstellung nach dem Gußverfahren, das zur Zeit der Römer 

praktiziert wurde, läßt sich im Unterricht experimentell leicht 

durchführen. Nähere Informationen hierzu siehe unter Literaturund 

Kontaktadressen. 


Die Schüler lernen neben der ihnen bereits bekannten Methode 

der Wärmedämmung durch Doppelverglasung als weitere 

Wärmedämmmaßnahme das Überziehen von Fensterglas mit einer 

hauchdünnen Edelmetallschicht kennen. Dabei dürfte die Tatsache 

überraschen, daß ein Überzug aus Edelmetallen transparent 

ist. Durch eine einfache Rechenaufgabe kann man zeigen, daß 

diese Edelmetallschicht außerordentlich dünn ist. Dazu läßt man 

beispielsweise die Silbermasse berechnen, die sich auf einem 

silberbeschichteten Fensterglas einer definierten Fläche befindet. 

Die Eigenschaft der Edelmetallbeschichtung, Infrarotstrahlung, die 

von einer Wärmequelle im Raum ausgeht, zu reflektieren, bietet 

eine geeignete Möglichkeit, den Schülern den Unterschied zwischen 

Licht- und Wärmestrahlung zu verdeutlichen. 

Unbeschichtetes und beschichtetes Glas lassen Strahlung aus dem 

sichtbaren Teil des Spektrums passieren, während das unsichtbare 

Infrarotlicht vom edelmetallbeschichteten Glas stärker reflektiert 

wird als vom unbeschichteten Glas. Der Effekt spielt sich für 

uns unsichtbar ab, ist aber durch geeignete Maßnahmen wie z.B. 

durch eine Temperaturerfassung meßbar. 


Mit einfachen schulischen Mitteln lassen sich Versuche zur 

Wärmedämmung und zur Lichtdurchlässigkeit verschiedener Glastypen 

durchführen. Glasproben von beschichteten und 

unbeschichteten Wärmeschutzverglasungen können dazu beispielsweise 

über das Glasmusterlager der VEGLA bezogen werden 

(siehe Literatur- und Kontaktadressen). 

Ergänzend zu den beschriebenen Versuchen bietet sich folgender 

Versuchsansatz an (die Autoren, die die Versuche entwickelt und 

in der Schule erprobt haben, geben hierzu gerne weitere Informationen): 

Ergänzung zu Kopiervorlage 4: 

Stehen gleich große Glasproben unterschiedlicher Glastypen zur 

Verfügung, bietet sich der Bau eines „Doppelhauses“ an, bei dem 

die Größe und die Wärmedämmung der Haushälften identisch ist. 

Unterschiede ergeben sich in der Verwendung unterschiedlicher 

Glastypen für die Fensterverglasung. In unserem Beispiel sind die 

Dachflächen verglast. Als Wärmequellen für die Haushälften dienen 

zwei gleichkonfektionierte Glübirnen. Die Temperatur wird 

über Innenfühler außen angezeigt.


1. Zum direkten Vergleich der Wärmedämmwirkung der unterschiedlichen 

Glastypen werden die aktuellen Innentemperaturen 

der Haushälften zeitgleich gegenübergestellt. 

Sehr anschaulich läßt sich nebenbei die Tatsache vermitteln, 

daß sich z.B. die einfache Verglasung außen wärmer anfühlt 

als eine Wärmeschutzverglasung. 

2. Die Ermittlung der Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Werte) 

läßt sich wie in dem Rechenbeispiel auf Kopiervorlage 4 dargestellt 

durchführen. Die gewählten Werte entsprechen tatsächlich 

gemessenen Werten aus den Versuchen in der Schule. 

Hintergrundinformationen 

Das Unternehmen VEGLA GmbH 

VEGLA Vereinigte Glaswerke GmbH ist ein kundenorientiertes, 

modernes Unternehmen, das zu den größten deutschen Produzenten 

von Flachglas für den Hochbau zählt. Der Firmensitz der 

VEGLA lag seit seiner Gründung in Aachen. Weitere Werke betreibt 

das Unternehmen in Herzogenrath (Floatglas), Stolberg 

(Floatglas, Spiegel), Mannheim (Gußglas) und in Köln- Porz 

(Floatglas, beschichtetes Glas). 

Die Anfänge des Unternehmens liegen in der Mitte des vorigen 

Jahrhunderts: 1853 gründet der französische Glashersteller 

SAINT-GOBAIN eine Spiegelmanufaktur in Mannheim und pachtet 

1857 eine weitere in Aachen. Achtzig Jahre später gehen diese 

zusammen mit zwei anderen Glashütten in einem neuen Unternehmen 

auf: VEGLA Vereinigte Glaswerke, Zweigniederlassung 

von SAINT-GOBAIN. Schnell wurde das Unternehmen zu einem 

Markführer in den Sektoren Bau- und Autoglas. Eine letzte große 

Umstrukturierung fand 1994 mit der Trennung der Geschäftsfelder 

Bau- und Autoglas statt. Als Tochtergesellschaft der VEGLA hat 

die SEKURIT SAINT-GOBAIN Deutschland GmbH & Co. KG 

ab diesem Zeitpunkt die Autoglasaktivitäten übernommen. 

Das Kölner Werk der VEGLA ist in der Unternehmensgeschichte 

häufig Vorreiter für innovative und bahnbrechende Entwicklungen 

gewesen. 1966 wurde hier die erste deutsche Floatglasanlage 

errichtet, ein Verfahren, das heute dem allgemeinen Stand der 

Technik entspricht. Im Jahre 1986 wurde eine weiterentwickelte 

Floatglasanlage mit einer Tagesleistung von 750 t in Betrieb genommen. 

Das Werk nimmt mittlerweile eine europäische Spitzenposition 

auf dem Gebiet der Herstellung von beschichteten 

Gläsern und Wärmedämmgläsern ein. 1983 wurde in Porz eine 

Magnetron-Anlage in Betrieb genommen, in der neutrale 

Interferenzschichten auf Silberbasis für Wärmedämmglas im 

Hochvakuum aufgetragen werden. Die letzte große Investition auf 

diesem Sektor wurde 1995 mit der Errichtung einer neuen, 35 Millionen 

Mark teuren Anlage getätigt, mit deren Inbetriebnahme dem 

erwarteten sprunghaften Anstieg in der Nachfrage nach hochwertigen 

Wärmedämm- und Sonnenschutzgläsern begegnet werden 

soll. 

Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 

1 

Meßreihe zur Ermittlung der Innentemperatur in den Haushälften 

in Abhängigkeit von den verwendeten Glastypen (Klasse 6.1 

Physik an der Gesamtschule Köln-Porz) 

1853 

1857 

1936 

1945-50 

1950-65 

1965 

1971 

1977 

1978 

1982-83 

1990 

1993 

1994 

1995 

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Hintergrundinformationen 


Beschichtetes Glas 

Durch die Verwendung unterschiedlich beschichteter Gläser lassen 

sich heute Verglasungen einsetzen, die das eingestrahlte Sonnenlicht 

je nach Bedarf in verschiedene Anteile aufspalten, und 

die Transmission oder die Reflexion bestimmter Wellenlängenbereiche 

verstärken oder verringern. Auf diese Weise lassen sich 

auf die jeweiligen Anforderungen hin maßgeschneiderte Verglasungen 

herstellen. Die Energiekrise von 1973, in deren Folge in 

der Bundesrepublik Deutschland 1976 das Energieeinsparungsgesetz 

erlassen wurde, beschleunigte die Weiterentwicklung des 

Mehrscheibenisolierglases zu Funktionsgläsern hohen Wirkungsgrades. 

Dabei brachte die Entwicklung von reflektierenden Metallbeschichtungen 

erhöhten Wärme- und Sonnenschutz. Durch das 

Auftragen von Magnesiumfluorid oder Zinnoxidschichten wurde 

die Durchlässigkeit durch Fensterglas für verschiedene 

Wellenlängenbereiche deutlich erhöht. 

Literatur und Kontaktadressen 

Literatur: 

MagnetronVerfahren 

Edelmetallschichten werden durch Kathodenzerstäubung (engl. 

Sputter) auf die Glasschichten aufgetragen. Nach dem Evakuieren 

einer Kammer auf Hochvakuum wird ein Arbeitsgas, in den 

meisten Fällen gereinigtes Argon, bis zu einem Druck von 10-1 bis 10-2 bar eingelassen. In der Dioden-Anordnung wird zwischen 

der geerdeten Anode, die das Substrat trägt, und der Kathode, die 

mit dem zu beschichtenden Material, also dem Glas belegt ist, 

eine Gasentladung gezündet. Durch den Stoß mit den beschleunigten 

Gas-Ionen (z.B. Ar + ) wird die Kathode zerstäubt und die 

dabei ausgelösten neutralen Teilchen schlagen sich auf den Wänden 

und dem Substrat nieder. Optimale Ergebnisse erzielt man, 

wenn das Plasma vor der Kathode durch ein Magnetfeld 

konzentriet wird. Daher stammt der Name Magnetron-Verfahren. 

Themenheft Glas: PdN-Ch 1/46 Jg. 1997, Aulis Verlag Deubner & Co, Köln 

Themenheft Glas: NiU-Chemie 7 (1996) Nr. 35, Pädagogische Zeitschriften bei Friedrich in Velber in Zusammenarbeit mit Klett, 

30926 Seelze 

Verschiedene Schriften zum Thema herausgegeben vom Bundesverband Glasindustrie und Mineralfaserindustrie e.V., Postfach 

101753, 40008 Düsseldorf, Tel.: 0211 / 16894-0, Fax: 0211 / 8587686 

Informationsschriften zum Thema Glas können auch über VEGLA Vereinigte Glaswerke GmbH bezogen werden: VEGLA Marketing-Service, 

c/o mlt GmbH, Carl-Zeiss-Straße 3, D-52477 Alsdorf, Tel.: 02404 / 21904, Fax: 02404 / 82931 

Glasproben für die Versuche: 

Glasproben für Unterrichtsversuche (20 cm x 30 cm) können über das Zentrale Glasmusterlager der VEGLA bezogen werden: 

Unter der Fax. Nr. 02404 / 82931 erhalten Sie Glasproben innerhalb von 2 Tagen nach Bestelleingang. 

E-mail-Adressen der Autoren: 

Helmut Horstmeier: hhorstme@gsporz.k.nw.schule.de 

Dr. Margarete Himmrich: mhimmric@gsporz.k.nw.schule.de 

Kontaktinformationen zum Unternehmen 

1. Ansprechpartner 

Hans-Peter Hoheisel, Werkleiter am Standort Köln-Porz 

Poststraße 103, 51143 Köln, Tel.: (0 22 03) 859-100 

2. Unterrichts- und Informationsmaterialien 

Informationsschriften zum Thema Glas können auch über VEGLA, Vereinigte Glaswerke GmbH bezogen werden: 

VEGLA Marketing-Service, c/o mlt GmbH, Carl-Zeiss-Straße 3, D-52477 Alsdorf 

Tel.: 02404 / 21904, Fax: 02404 / 82931, Homepage: www.vegla.de 

3. Betriebsbesichtigungen und Betriebspraktika 

Betriebsbesichtigungen sind nach Absprache mit dem Werkleiter möglich 

4. Ausbildungsplätze und berufliche Möglichkeiten 

Das Unternehmen bildet in dreijähriger Ausbildungszeit zum Industrieglasfertiger, Schwerpunkt Steuerungs- und 

Regelungstechnik aus. Ansprechpaertnerin in Fragen der Ausbildung ist Frau Höferer (Tel.: (0 22 03) 859-154

VEGLA - Vereinigte Glaswerke GmbH - Portal Schule Wirtschaft

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