Das Element Blei Pb (lat.; plumbum)
Eigenschaften, Vorkommen, Herstellung, Blei im Klempnerhandwerk;
Bleierz | Bildaufnahme, Fundort: Peru
Blei Pb (lat.; plumbum)
Einleitung:
Blei wird zur Herstellung von Akkumulatoren, Batterien, Kabelummantelungen, Rohren, Legierungen, Farben und natürlich als Walzblei im Klempnerhandwerk eingesetzt. Die chemische Industrie verwendet Blei als Rohrmaterial für Säuren und aggressive Flüssigkeiten. Dicke Bleiplatten eignen sich als Strahlenschutzmaterial, z.B. beim Röntgen.
Blei ist chemisches Element der IV. Hauptgruppe, Symbol Pb (lat.: plumbum), Ordnungszahl 82, Schmelzpunkt 327,5 °C, Siedepunkt 1.744 °C, Dichte 11,34 g/Kubikzentimeter, MAK-Wert 0,1 mg/m3
Blei ist ein bläulich-graues, sehr gut dehnbares Schwermetall, das sich leicht verbiegen und zu dünnen Folien walzen lässt. Es ist so weich, dass man es mit einem Fingernagel ritzen kann. Auf Papier lässt sich mit dem Metall ein dunkelgrauer Strich zeichnen, weshalb man es früher zur Herstellung von Bleistiften verwendete.
Blei ist ein leicht verformbares und sehr weichesSchwermetall mit graublauer Farbe.An der Luft läuft es infolge einer Oxidation grau an. Dabei bilden sich Bleioxid (PbO) und Bleihydroxid Pb(OH)2. Letzteres reagiert mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft und bildet basisches Blei(II)-carbonat (Pb(OH)2.2PbCO3), wodurch das darunterliegende Metall vor weiterer Korrosion geschützt wird. Im Vergleich zu anderen Schwermetallen ist Blei relativ edel, es steht in der Spannungsreihe zwischen Zinn und Wolfram. Unedle Metalle wie Zink fällen aus einer Bleisalzlösung elementares Blei aus, was an der Bildung von langen, baumartigen Bleikristallen (Bleibaum) erkennbar ist.
Geschichtliches:
Blei ist eines der zehn Metalle des Altertums. Die alten Ägypter verwendeten es schon um 7000 vor Christus zum Glasieren von Töpfen. Die alten Griechen förderten Bleierze auf den Inseln Zypern und Rhodos. Die Römer bauten aus Blei Wasserleitungen und benutzten es für Dachabdeckungen und zur Herstellung von Gegenständen (auch in Legierungen mit Zinn ). Gelegentlich wurde der Untergang des Römischen Reiches sogar auf anhaltende Bleivergiftungen römischer Soldaten zurückgeführt, da diese bleisalzhaltiges Wasser aus den Wasserleitungen tranken. Der deutsche Name Blei geht auf das indogermanische Wort „bhlei“ (glänzen, leuchten) zurück. Das chemische Symbol Pb schlug J.J.Berzelius im Jahre 1814 vor.
Gediegen Blei von Garpenberg/SchwedenVorkommen:Mit einem Massenanteil von 0,0018% steht Blei an 35. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdhülle und ist daher relativ selten. Elementares Blei kommt in der Natur nur sehr selten vor.
Das wichtigste Bleierz ist der meist silberhaltige Bleiglanz (Bleisulfid, PbS), aus dem das reine Blei durch Rösten und Reduktion gewonnen werden kann. Daneben existieren eine Vielzahl an Bleierzen, wie Cerussit (Weißbleierz), Krokoit (Rotbleierz), Wulfenit (Gelbbleierz), Pyromorphit oder Vanadinit. Die größten Bleierzlagerstätten befinden sich in Australien, USA, GUS, Kanada, Mexiko, Peru, China, Spanien, Polen, Irland und Schweden. In Deutschland wurde Bleierz im Erzgebirge, im Harz, in der Eifel und im Ruhrgebiet abgebaut.
Bleidokumentation:
Herstellung:
Das Metall wird hauptsächlich aus Bleiglanz gewonnen. Dabei kommen zwei Verfahren zum Einsatz: Beim Röstreduktionsverfahren wird klein gemahlenes Bleierz im Luftstrom bei 1000°C geröstet, bzw. oxidiert:
2 PbS + 3 O2 —–> 2 PbO + 2 SO2
Das erhaltene Bleioxid reduziert man dann in einem Schachtofen mit Koks, bzw. mit Kohlenstoffmonoxid und gibt noch Kalk als Flussmittel hinzu:
PbO + C —–> Pb + CO
Die Herstellung von Blei im Schachtofen nach dem Röstreduktionsverfahren.
Das noch unreine Blei sammelt sich im unteren Teil, während die leichtere Schlacke über dem Blei schwimmt. Beim Röstreaktionsverfahren wird nur ein Teil des Bleisulfids geröstet. Ein Teil des entstehenden Bleioxids dient dann zur Reduktion des Bleisulfids:
3 PbS + 3 O2 —–> PbS + 2 PbO + 2 SO2
PbS + 2 PbO —–> 3 Pb + SO2
Das bei beiden Verfahren entstehende Rohblei enthält noch 2-3% Verunreinigungen an anderen Metallen. Die Reinigungen erfolgt durch verschiedene Verfahren, z.B. durch die elektrolytische Raffination. Hersteller: z.B. Bleiwerk Goslar KG; Metallwerk Morgenstern GmbH Frankfurt/M.; Beratung: z.B. Bleiberatung e.V: Düsseldorf; Gütegemeinschaft Bleihalbzeug e.V. Düsseldorf.
Das Klempnerhandwerk:
Der Klempner (auch Klemperer, Klampferer, Spengler, Blechner, Flaschner) entwickelte sich aus den Blechschmieden. Die Handwerksbezeichnung Blechner und Blechschmied geht auf das hauptsächlich verarbeitete Material zurück.
Der lautmalende Name Klempner stammt vom klappernden Geräusch des Blechhämmerns.
Von Spange oder Klampfe (in Osterreich), einem Erzeugnis des Handwerks, stammt die Bezeichnung Spengler (Spängler) und Klampferer.
Die weiteren Bezeichnungen Flaschner und Laternenmachen benennen das Handwerk nach den Haupterzeugnissen. Die Schweiz kennt darüber hinaus auch die Bezeichnung Stürzner. Hinweise auf ein eigenständiges Klempner/Spenglerhandwerk aus dem Spätmittelalter sind nicht belegt. Erst um die Mitte des 16. Jahrhunderts verselbständigte sich das Handwerk mit eigenständigen Zünften.
Die Klempner stellten aus schwarzen, weißen und gelben Blechen vornehmlich Gebrauchsgegenstände wie Flaschen, Gießkannen, Laternen sowie Hausrat, wie Reibeisen, Dosen, Trichter und Feuerzeuge her.
Ein weiteres Arbeitsgebiet waren die Turm- und Dacheindeckungen mit Kupfer und Bleiplatten, vornehmlich bei Sakralbauten.
Das aus den Hammerwerken zugelieferte Blech wurde durch Schlagen, Walzen und Treiben in kaltem Zustand bearbeitet und durch Nieten, Bördeln oder Löten zusammengefügt.
Seit dem 17. Jahrhundert gewann die Anfertigung und Montage von Dachtraufen, Dachrinnen und Wasserspeiern oder Dachrohren zur Aufnahme und Ableitung des Regenwassers zunehmend an Bedeutung.
Die Industrialisierung verdrängte im Laufe der Zeit die in Handarbeit gefertigten Gebrauchserzeugnisse des Klempners immer mehr.
Der heutige Klempner/Spengler ist neben der Dachentwässerung auf die Bekleidung von Dächern und Fassaden in den verschiedensten Verlegetechniken spezialisiert. Seine Werkstoffe reichen über Aluminium, Blei, Bronze, Edelstahl, Kupfer, Messing und Stahlblech bis hin zu Titanzink und Titan.
Angaben über Bleiwerkstoffe im Klempnerhandwerk:
Werkstoff-Angaben:
Das am Bau verwendete Bleiblech („Kupferhüttenblei“) ist nach DIN 17640 eine Legierung mit einem Anteil von 0,03 – 0,04 % Kupfer, der die mechanischen Eigenschaften und den Korrosionswiderstand verbessert. Ebenso die Dauerstandfestigkeit, den gleichmässigen und feinkörnigen Gefügeaufbau. Ausserordentlich gute Verarbeitbarkeit, da im kalten Zustand form- und hämmerbar. Hartblei ist nach DIN 17641 eine Legierung mit einem Anteil von 8,7 – 9 % Antimon (PBSb 9 DIN 17641). Hüttenblei ist reines Blei Pb 99,94 DIN 1719.Baustoffklasse A 1
Beständigkeit:
korrosionsbeständig durch die sich natürlich bildende Schutzschicht aus unlösbarem Bleikarbonat oder Bleisulfat (Patina) UV-beständig, verrottungsfest, bruchsicher, wiederverwendbar (Recycling)
Güteüberwachung:
RAL Güteschutz für „Saturn 1719“ – Bleihalbzeug
Handelsformate (mm):
Rollen max. Breite 1250 mm, Dicken 0,5 – 6 mm.
Kennzeichnung:
Bleiblech DIN 17640 Kb – Pb 1,0 x 1000 x 1000 mm (evtl. „Saturnbleiblech“).
Verarbeitung:
kanten, treiben, wulsten, bördeln; ausserordentlich weich und gut anpassbar; Blechdicke min. 1 mm für Verwahrungen, Anschlüsse, Abdeckungen; Einzellänge max. 1500 mm.
Verbindungen:
falzen, wulzen, kleben (keine Lötverbindungen); Sonderformen der Fälzung beachten (Holzwulst, Hohlwulst).
Befestigung:
Kupferhafte mit Kupferstiften 2,8/25 mm oder Messingschrauben (evtl. auch Hafte aus Hartblei); Schalung mit Edelstahlstiften.
Blechdeckung:
Scharenlänge max. 1,50 m; max. Scharenbreite 600 mm; Blechdicke 2 mm, Schalung min. 30 mm dick.
Dehnungsausgleicher t= 100K (-20° bis +80°C):
bedingt durch Weichheit und hohe Längenausdehnung keine Bauteile wie Rinnen oder Fallrohre sowie Begrenzung der Zuschnitte bei Dachdeckungen; Trennlage glasfaserverstärkte Kunststoff-Folien mit Cu oder NRS-Nägeln aufgenagelt.
Normen (Auswahl):
DIN 16640 Blei- und Bleilegierungen; DIN 17641 Blei-Antimon-Legierungen (Hartblei); DIN 59610 Bleche aus Blei (Maße).
Bauelemente:
Bleibleche auf Trägerplatten kaschiert für Fassadenverkleidungen, Bleibleche verschiedener Dicken auf Gipskarton kaschiert (Strahlenschutz, Schallschutz). Wandanschlüsse ausgestemmt mit Bleifäden.
