DE10037626A1 - Verbundsystem - Google Patents

Verbundsystem

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Abstract

Verbundsystem, bestehend aus wenigstens zwei im Wesentlichen flächig ausgebildeten Verbundelementen, wobei die Verbundelemente unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, bei dem wenigstens ein Verbundelement aus Glas oder einem Glaselement besteht, bei dem die wenigstens zwei Verbundelemente vollflächig miteinander geklebt sind, wobei eine zwischen den zwei Verbundelementen angeordnete Klebstoffschicht aus einem thermoplastischen Klebstoff oder einem thermoplastischen Klebstoff mit duroplastischen Anteilen in Abhängigkeit der zu klebenden Materialkombinationen jeweils festzulegenden Klebstoffschichtdicke besteht, und bei dem die Klebstoffschicht als eine spannungsaufnehmende und spannungsabbauende Klebstoffschicht ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundsystem bestehend aus wenigstens zwei, im Wesentlichen flächig ausgebildeten Ver­ bundelementen, bei dem wenigstens ein Verbundelement aus Glas besteht oder als Glaselement ausgebildet ist, und bei dem die Verbundelemente unterschiedliche Ausdehnungskoeffi­ zienten aufweisen.
Gemäß dem Stand der Technik werden bei der Herstellung von Verbundelementen, zum Beispiel im Brüstungs-, Fassaden- oder Haustürfüllungsbau zur Erreichung von Schall- und Wär­ medämmung der Elemente, üblicherweise Polyurethan- oder Po­ lystyrolschaum sowie Mineralwolle als Innenkerne verwendet. Bei der Herstellung von Türfüllungen mit Lichtausschnitten werden diese beschriebenen Sandwiches an der entsprechenden Stelle ausgeschnitten. Mit zusätzlichen Rahmen werden Glas­ scheiben oder Glaselementscheiben in den Ausschnitten be­ festigt.
Diese zum Stand der Technik gehörenden Verbundelemente haben den Nachteil, dass sie sehr aufwendig in der Herstel­ lung sind, insbesondere durch das Einbringen der Lichtaus­ schnitte und Anordnen der zusätzlichen Rahmen mit Glas­ scheiben oder Glaselementscheiben.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verbundsystem anzugeben, welches aus we­ nigstens zwei im Wesentlichen flächig ausgebildeten Ver­ bundelementen besteht, wobei die Verbundelemente unter­ schiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, welches eine vollflächige Verklebung der wenigstens zwei Verbund­ elemente miteinander erlaubt, ohne dass durch unterschied­ liche Umgebungseinflüsse an den Innen- und Außenseiten der Verbundsysteme auftretende Spannungen und damit uner­ wünschte Verwölbungen in den wenigstens zwei Verbundelemen­ ten auftreten, wobei wenigstens ein Verbundelement aus Glas besteht oder als Glaselement ausgebildet ist.
Dieses technische Problem wird durch das Verbundsystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass zwischen den wenigstens zwei Verbundele­ menten, wobei wenigstens ein Verbundelement aus Glas be­ steht oder als Glaselement ausgebildet ist, eine vollflä­ chige Verklebung mit einer Klebstoffschicht erfolgt, wobei die Klebstoffschicht aus einem thermoplastischen Klebstoff oder einem thermoplastischen Klebstoff mit duroplastischen Anteilen besteht, erhält man eine Klebstoffschicht, die bei entsprechender Dicke des Klebstoffs die zwischen den Ver­ bundelementen auftretende Spannungen aufnimmt und dadurch die Gleiteigenschaften in der Klebstoffschicht abbaut.
Dadurch, dass die Verbundelemente unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, treten üblicherweise Spannungen in den Verbundelementen und damit eine Verwöl­ bung der Verbundelemente auf, was dazu führt, dass das aus Glas oder wenigstens einem Glaselement bestehende Verbund­ element Schaden nimmt, insbesondere Risse bekommt.
Unter dem Begriff Glas wird im folgenden ein Verbund­ element verstanden, welches beispielsweise aus einer Glas­ scheibe besteht. Unter Glaselementen werden Verbundelemente verstanden, welche selbst noch einmal mehrschichtig aufge­ baut sind, beispielsweise als Isolierglasscheibe, bei der zwei Glasscheiben mit Abstand zueinander und einer zwischen den Glasscheiben vorgesehen Luftschicht angeordnet sind. Unter Glaselementen sind Isolierglasscheiben, Wärmedämmscheiben, Schallschutzscheiben, schusshemmende Scheiben und dergleichen zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Verbundsystem ist im Innenbereich als auch insbesondere für die Anwendung im Außenbereich ge­ eignet, beispielsweise für Fenster, Fassaden oder Haustür­ füllungen. Gerade im Außenbereich treten starke Temperatur­ schwankungen auf, die zwischen -30°C und +90°C liegen.
Darüber hinaus tritt bei diesen Elementen ein Tempera­ turgradient zwischen der Oberfläche, die im Innenraum ange­ ordnet ist, und der Oberfläche, die im Außenbereich ange­ ordnet ist, auf.
Gemäß der Erfindung ist es nunmehr möglich, ein Ver­ bundsystem mit Glas oder Glaselementen zu schaffen, welches diesen besonderen Anforderungen standhält.
Die Verwendung von Glas oder Glaselementen, insbeson­ dere als Innenkern bei Verbundsystemen im Brüstungs-, Fas­ saden- und Haustürfüllungsbau ist vorteilhaft, da Glas oder Glaselemente, je nach Anforderungen, als Isolier-, Schall­ schutz- oder Sicherheitsglas oder -glaselemente ausgebildet sein kann. Diese Gläser werden als Innenkern verwendet und mit nichttransparenten Deckschichten versehen.
Die Deckschichten bestehen vorteilhaft aus PVC-Plat­ ten, ABS-Platten (schlagzähes Polystyrol), Aluminium-Plat­ ten, Metall-Platten, High-Pressure-Laminate-Schichtstoff­ platten, Holzwerkstoffplatten, wie Sperrholz, Hartfaser oder Dünnspannplatten, Epoxydharzplatten und/oder glasfa­ serverstärkten Polyesterplatten. Diese Materialien weisen im Vergleich zu Glas oder Glaselementen stark abweichende Ausdehnungskoeffizienten auf, so dass im Gesamtverbund des Verbundsystems bei den unterschiedlichen Materialausdehnun­ gen üblicherweise Risse in dem Glas oder den Glaselementen auftreten.
Durch das erfindungsgemäße Verbundsystem ist es nun möglich, die Glas- oder Glaselementinnenkerne großflächig mit den Verbundelementen, die die Deckschichten bilden, zu kleben. Hierbei wird ein thermoplastischer Klebstoff, der eventuell zusätzlich duroplastische Anteile aufweisen kann, verwendet, wobei die Klebstoffschicht als eine Spannungen aufnehmende und gleichzeitig Spannungen kompensierende Klebstoffschicht ausgebildet ist.
Die Klebstoffschicht ist vorteilhaft derart ausgebil­ det, dass sie irreversible Gleiteigenschaften aufweist. Dies bedeutet, dass sich die einzelnen Verbundelemente un­ terschiedlich ausdehnen können, beispielsweise bei Einwir­ kung äußerer Temperaturschwankungen. Bleiben die äußeren Bedingungen, wie die Temperatur, konstant, bleiben auch die Ausdehnungen der einzelnen Verbundelemente und der Kleb­ stoffschicht gleich. Erst bei Änderung der äußeren Bedin­ gungen verändern sich wiederum die Materialausdehnungen. Die Klebstoffschicht nimmt in diesem Fall wieder die auf­ tretenden Spannungen auf.
Gemäß der Erfindung ist eine homogene Klebstoffschicht vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verbundsystem zu schaffen, ohne dass eine Blasenbildung zwischen den geklebten Verbundelementen und den Glaselemen­ ten auftritt, während die Klebstoffschicht die Spannungen aufnimmt.
Die Klebstoffschicht weist vorteilhaft eine Schicht­ dicke von wenigstens 200 µm auf. Je nach Materialkombination und Klebstoff kann die Klebstoffschicht eine Schicht­ dicke zwischen 300 und 500 µm aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, größere oder geringere Schichtdicken vorzusehen.
Die Spannungen in den Verbundelementen werden durch die Klebstoffschicht aufgenommen und durch die Gleiteigen­ schaften in der Klebstoffschicht abgebaut.
Die Klebstoffschicht ist vorteilhaft als Klebeband, Nassklebstoff oder Haftschmelzklebstoff ausgebildet.
Das Klebeband weist vorteilhaft einen hochkohäsiven, inelastischen Klebstoff auf der Basis eines modifizierten Acrylats (lösungsmittelfrei) auf.
Beispielsweise kann der Klebstoff des Klebebandes 50% reine Acrylatdispersion (harzfrei) enthalten sowie 35% Po­ lyurethandispersion (wässrig).
Als Klebeband kann beispielsweise das Klebeband "COSMOPLAST VP 1592" (Produktname) von Weiss Chemie + Tech­ nik GmbH & Co. KG (Firmenname) in der Dicke 300 µm verwen­ det werden.
Wird als Klebstoffschicht ein Nassklebstoff verwendet, wird vorteilhaft ein Zwei-Komponenten-Polyurethan-Klebstoff verwendet.
Als bevorzugte Ausführungsform wird "COSMOPUR 859/800" (Produktbezeichnung) der Firma Weiss Chemie + Technik GmbH & Co. KG (Firmenname) vorgesehen.
Dies ist ein Zwei-Komponenten-Polyurethan-Klebstoff auf Polyurethanbasis, der lösungsmittelfrei ist. Er weist folgende Eigenschaften auf:
Die Klebstoffschicht kann erfindungsgemäß auch aus ei­ nem Haftschmelzklebstoff bestehen. Hier ist es möglich, beispielsweise "Cosmoplast 1591" (Produktbezeichnung) der Firma Weiss Chemie + Technik GmbH & Co. KG (Firmenname) zu verwenden.
Es handelt sich hierbei um einen Haftschmelzklebstoff auf EVA-Basis (Ethylenvinylacetat-Basis).
Beispiel 1
Mit dem Klebeband "COSMOPLAST VP 1592" (Produktbe­ zeichnung), 300 µm Schichtdicke, wird eine zwei Millimeter dicke HPL-Platte (High Pressure Laminate) auf je ein Glas und Glaselement geklebt. Die Glas-/Glaselementplatte sowie die HPL-Platte weisen Maße von zwei mal einem Meter auf.
Versuche haben ergeben, dass in der Glas-/Glaselement­ platte sowie in der HPL-Platte bei äußeren Temperaturein­ wirkungen auf der Seite der Glas-/Glaselementplatte von +60°C und auf der Seite der HPL-Platte von -20°C (über einen Zeitraum von 24 Stunden, anschließendes Drehen des Verbundsystems und 15-maliger Zykluswiederholung) keine rissbildenden Spannungen auftreten. Die auftretenden Ver­ wölbungen lagen in einem Bereich von weniger als einem Mil­ limeter.
Beispiel 2
Bei einem Nassklebstoff-Auftrag von 500 µm Schichtdi­ cke von "COSMOPUR 859/800" wird jeweils eine zwei Millime­ ter dicke HPL-Platte beidseitig je auf ein Glas oder Glas­ element geklebt. Die Glas- oder Glaselementplatte bildet den Innenkern. Die Größe des Verbundsystems, das heißt der beiden HPL-Platten und der Glas- oder Glaselementplatte be­ trägt zwei mal einen Meter. In den Klebstoff wird ein Ma­ schengewebe aus einem duroplastischen Kunststoff einge­ bracht, um die Dicke der Klebstoffschicht zu definieren.
Bei einer Temperatureinwirkung auf einer Seite des Verbundsystems von -30°C und einer Temperatur von +70°C auf der anderen Seite des Verbundsystems zeigte sich über einen Zeitraum von mehreren Tagen keine Rissbildung in den Glaselementen. Eine Blasenbildung in der Klebstoffschicht trat ebenfalls nicht auf.
Auch bei Drehen des Verbundsystems (15-maliger Wechselzyklus im 24-Stundentakt) trat keine Rissbildung in den HPL-Platten und dem Glas oder Glaselementen auf. Eine Blasenbildung in der Klebstoffschicht konnte ebenfalls nicht festgestellt werden.
Beispiel 3
Der Klebstoff "COSMOPLAST 1591" (Produktbezeichnung) der Firma Weiss Chemie + Technik GmbH & Co. KG (Firmenname) wird bei 160°C auf eine Deckschicht aus einer HPL-Platte aufgetragen, die Lichtausschnitte aufweist, und mit je ei­ nem Glas oder Glaselement vollflächig geklebt, derart, dass eine homogene Klebstoffschicht, mit einer Schichtdicke von 300 µm, entsteht.
Die Glas- beziehungsweise Glaselementplatte wurde in einem Versuch mit -10°C beaufschlagt und die HPL-Platte mit +50°C.
Nach Drehen des Verbundsystems (15-maliger Wechselzyk­ lus im Zeittakt von 24 Stunden) zeigte sich keine Rissbildung in den Verbundelementen und auch keine Blasenbildung in der Klebstoffschicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 ein Verbundsystem im Querschnitt;
Fig. 2 ein Verbundsystem in Ansicht;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
Fig. 1 zeigt ein Verbundsystem (1), bei dem ein Innen­ kern (2) aus Glas vorgesehen ist. Der Innenkern (2) ist vollflächig mit einer Deckschicht (3) aus Kunststoff und einer Deckschicht (4) aus Metall verklebt. Zwischen dem In­ nenkern (2) und den Deckschichten (3, 4) ist jeweils eine Klebstoffschicht (5, 6) aus einem thermoplastischen Kleb­ stoff vorgesehen. Die Klebstoffschicht (5, 6) ist homogen aufgebaut.
Fig. 2 zeigt ein Verbundsystem (7) mit Lichtausschnit­ ten (8, 9, 10).
Das Verbundsystem (7) ist in seiner gesamten Fläche (16) verklebt.
Gemäß Fig. 3 weist das Verbundsystem (7) einen Innen­ kern (11) aus einem Glaselement auf. Das Glaselement (11) ist als Isolierglasscheibe mit zwei voneinander beabstandet angeordneten Glasscheiben (17, 18) ausgebildet. Auf dem In­ nenkern ist jeweils eine Deckschicht (12, 13), die aus ei­ ner HPL-Platte besteht, angeordnet. Die Deckschichten (12, 13) sind mit dem Innenkern (11) aus der Glaselementscheibe (11) mittels Klebstoffschichten (14, 15) vollflächig ver­ klebt. Die Klebstoffschichten (14, 15) bestehen aus einem Zwei-Komponenten-Polyurethan-Klebstoff und nehmen Spannun­ gen auf, die in der Glaselementscheibe (11) und den Deck­ schichten (12, 13) durch unterschiedliche Materialausdeh­ nungen auftreten können.
Die Herstellung des Verbundsystems (7) ist einfach, da auf die Glaselementscheibe (11) die Deckschichten (12, 13), die die entsprechenden Lichtausschnitte (8, 9, 10) aufwei­ sen, vollflächig aufgeklebt werden.
Bezugszahlen
1
Verbundsystem
2
Glasscheibe
3
,
4
Deckschichten
5
,
6
Klebstoffschichten
7
Verbundsystem
8
,
9
,
10
Lichtausschnitte
11
Glaselementplatte (Isolierglasscheibe)
12
,
13
Deckschichten mit Lichtausschnitten (
8
)
14
,
15
Klebstoffschichten
16
Fläche
17
,
18
Glasscheiben des Elementes (
11
)

Claims (12)

1. Verbundsystem, bestehend aus wenigstens zwei im We­ sentlichen flächig ausgebildeten Verbundelementen, wobei die Verbundelemente unterschiedliche Ausdehnungskoeffizien­ ten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Verbundelemente (2, 3, 4; 11, 12, 13) vollflächig miteinander geklebt sind, dass wenigstens ein Verbundelement (2, 11) aus Glas besteht oder als Glas­ element ausgebildet ist, und dass eine zwischen den wenig­ stens zwei Verbundelementen (2, 3, 4; 11, 12, 13) angeord­ nete Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) aus einem thermoplas­ tischen Klebstoff oder einem thermoplastischen Klebstoff mit duroplastischen Anteilen besteht, derart, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) als eine spannungsaufneh­ mende Klebstoffschicht ausgebildet ist.
2. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das wenigstens eine Verbundelement (2, 11) aus Glas oder das aus wenigstens einem Glaselement gebildete Verbundelement als Innenkern des Verbundsystems (1, 7) aus­ gebildet ist.
3. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das wenigstens eine Verbundelement (2, 11) aus Glas oder wenigstens einem Glaselement besteht, und dass das wenigstens eine weitere Verbundelement (3, 4; 12, 13) aus Metall, Kunststoff und/oder Holzwerkstoff besteht.
4. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass wenigstens ein Verbundelement (2, 11) aus Glas besteht oder als Glaselement ausgebildet ist, und dass das wenigstens eine weitere Verbundelement (3, 4; 12, 13) aus PVC (Polyvinylchlorid), ABS (schlagzähes Polystyrol), Alu­ minium, HPL (High Pressure Laminate), Holzwerkstoff, wie Sperrholz, Hartfaser oder Dünnspan, Epoxydharz und/oder glasfaserverstärktem Polyester (GFK) besteht.
5. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) als eine ho­ mogene Klebstoffschicht ausgebildet ist.
6. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) Gleiteigen­ schaften aufweist.
7. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) irreversible Gleiteigenschaften aufweist.
8. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) als Klebe­ band, Nassklebstoff oder Haftschmelzklebstoff ausgebildet ist.
9. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Klebstoffschicht, insbesondere das Klebeband aus Klebstoff auf Acrylatbasis ausgebildet ist.
10. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Klebstoffschicht, insbesondere der Nass­ klebstoff als Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff auf Po­ lyurethanbasis ausgebildet ist.
11. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Klebstoffschicht, insbesondere der Haft­ schmelzklebstoff als Klebstoff auf Ethylenvinylacetat-Basis ausgebildet ist.
12. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Klebstoffschicht (5, 6; 14, 15) eine Di­ cke von wenigstens 200 µm aufweist.
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