DE10045006C1 - Verbundsicherheitsglasscheibe mit Sollbruchstelle, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents
Verbundsicherheitsglasscheibe mit Sollbruchstelle, Verfahren zu deren Herstellung und deren VerwendungInfo
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Abstract
Beschrieben wird eine Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle, enthaltend mindestens zwei vorgespannte Glasscheiben und eine polymere Zwischenschicht, welche an mindestens einer Stelle unterbrochen ist. Dabei enthält die polymere Zwischenschicht zwei transparente Kunststoffe mit unterschiedlicher Reißfestigkeit, unterschiedlicher Reißdehnung und unterschiedlicher Weiterreißfestigkeit. Die Verbundglasscheibe enthält als Sollbruchstelle den Kunststoff mit der geringeren Reißfestigkeit, der geringeren Reißdehnung und der geringeren Weiterreißfestigkeit und in dem Bereich, der nicht die Sollbruchstelle darstellt, den Kunststoff mit der höhreren Reißfestigkeit, der höhreren Reißdehnung und der höhreren Weiterreißfestigkeit. Weiterhin enthält die Verbundglasscheibe an der Stelle oder den Stellen ohne polymere Zwischenschicht (der Unterbrechung) Körner eines Materials, dessen Härte höher ist als die des verwendeten Glases.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbundsicherheitsglasscheibe mit Sollbruchstelle, die
sich z. B. für ein Notausstiegssystem, bzw. Noteinstiegssystem, verwenden lässt,
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundsicherheitsglasscheibe mit
Sollbruchstelle und die Verwendung der Verbundsicherheitsglasscheibe mit
Sollbruchstelle.
Verbundsicherheitsglasscheiben (VSG-Scheiben) mit einem Notausstiegssystem
sind aus der DE 44 28 690 A1 und der US 5350613 A bekannt. Solche Ver
bundsicherheitsglasscheiben bestehen aus mindestens zwei Scheiben mit einer
polymeren Zwischenschicht, wobei in der Zwischenschicht eine Sollbruchstelle
enthalten ist.
Die in der DE 44 28 690 A1 beschriebene Sollbruchstelle wird durch eine lokale
Schwächung der zwischenliegenden polymeren Schicht dargestellt. Dies wird
durch eine Verminderung der Haftung der Schicht am Glas oder aber zwischen
unterschiedlichen Lagen der Schicht untereinander erreicht. Diese Lösung weist
folgende Nachteile auf:
Wird die Haftung der Schicht an den beiden Glasscheiben reduziert, so ergibt sich im Falte einer Zerstörung der beiden Scheiben ein Spalt, in dem zwar das Glas von der Zwischenschicht abfällt, ein Raumabschluss aber immer noch durch die Zwischenschicht gegeben ist. Diese kann zwar gedehnt werden und reißt auch bei ausreichend hoher Belastung. Dadurch entsteht allerdings immer noch keine ausreichend große Öffnung in der Scheibe, und die Funktion eines Notausstiegs ist nicht gewährleistet. Ein weiteres ungerichtetes Aufreißen der Schicht ist nur dann möglich, wenn die Reißfestigkeit der polymeren Zwischenschicht relativ gering ist, was sich nachteilig auf die Funktion als Verbundsicherheitsglas auswirkt. Wird eine polymere Zwischenschicht mit höherer Reißfestigkeit verwendet, so muß diese unter Umständen mit einem zusätzlichen Werkzeug aufgeschnitten werden (Spalte 3, Absatz 1). Es ist jedoch damit zu rechnen, dass dies im Notfall einem sich evtl. in Panik befindlichen Fahrgast nicht geläufig ist. Durch das ungerichtete Aufreißen der polymeren Zwischenschicht entsteht zudem eine recht kleine Ausstiegsöffnung die von unregelmäßigen Risskanten gesäumt wird. Dadurch ist mit starken Schnittverletzungen beim Ausstieg durch die Öffnung im Glas zu rechnen.
Wird die Haftung der Schicht an den beiden Glasscheiben reduziert, so ergibt sich im Falte einer Zerstörung der beiden Scheiben ein Spalt, in dem zwar das Glas von der Zwischenschicht abfällt, ein Raumabschluss aber immer noch durch die Zwischenschicht gegeben ist. Diese kann zwar gedehnt werden und reißt auch bei ausreichend hoher Belastung. Dadurch entsteht allerdings immer noch keine ausreichend große Öffnung in der Scheibe, und die Funktion eines Notausstiegs ist nicht gewährleistet. Ein weiteres ungerichtetes Aufreißen der Schicht ist nur dann möglich, wenn die Reißfestigkeit der polymeren Zwischenschicht relativ gering ist, was sich nachteilig auf die Funktion als Verbundsicherheitsglas auswirkt. Wird eine polymere Zwischenschicht mit höherer Reißfestigkeit verwendet, so muß diese unter Umständen mit einem zusätzlichen Werkzeug aufgeschnitten werden (Spalte 3, Absatz 1). Es ist jedoch damit zu rechnen, dass dies im Notfall einem sich evtl. in Panik befindlichen Fahrgast nicht geläufig ist. Durch das ungerichtete Aufreißen der polymeren Zwischenschicht entsteht zudem eine recht kleine Ausstiegsöffnung die von unregelmäßigen Risskanten gesäumt wird. Dadurch ist mit starken Schnittverletzungen beim Ausstieg durch die Öffnung im Glas zu rechnen.
Wird die Haftung zwischen unterschiedlichen Bereichen der polymeren
Zwischenschicht weiter reduziert, so reduziert sich zwar der Aufwand zur
Schaffung eines offenen Schlitzes in der Glasscheibe. Solch ein Schlitz ist jedoch
immer noch nicht ausreichend, um schnell eine Notausstiegsöffnung schaffen zu
können. Die Problematik der unorientierten Rissausbreitung in der polymeren
Zwischenschicht bleibt ebenso erhalten, wie die begrenzte Reißfestigkeit der
Zwischenschicht.
Um beide Scheiben der Verbundsicherheitsglaseinheit zu zertrümmern, ist ein
dafür vorgesehener spitzer Hammer erforderlich. Bei einem stumpfen
Schlagwerkzeug wirkt die Zwischenschicht als Stoßabsorber und es ist nicht
möglich, durch die polymere Zwischenschicht zu der Oberfläche der zweiten
Scheibe zu gelangen. Daher ist es mit einem anderen Werkzeug als mit einem
spitzen Hammer (ESG Hammer) sehr schwer bis unmöglich, die zweite
Glasscheibe zu zerstören.
Der Einsatz von Floatglas in der beschriebenen Verbundglasscheibe mit
Notausstiegssystem ist nicht zu empfehlen, da sich beim Zertrümmern von
Floatglas dolchartige scharfkantige Scherben bilden (zusätzliche Ver
letzungsgefahr) und diese dolchartigen Scherben die Sollbruchstelle überbrücken
und somit deren Funktion einschränken.
Ein weiterer Nachteil besteht in der nur geringen Reißfestigkeit der Zwischen
schicht. Dadurch kann es nach Herauslösen eines Scheibenteiles durch das
Eigengewicht des noch im Rahmen verbliebenen Scheibenteiles zum Abreißen
desselben kommen, was zu Verletzungen führen kann.
Die im US-Patent 5350613 beschriebene Verbundglasscheibe mit Sollbruchstelle
ist mit folgenden Nachteilen behaftet: Die Durchdringung beider Scheiben am
"Einschlagpunkt" mit nur einem Schlag ist nur mit einem ESG Hammer mit
entsprechend langem Dorn möglich. Ein derartiger Hammer kann allerdings als
Waffe gebraucht werden und wird deshalb als Sicherheitsrisiko eingestuft.
Die Sollbruchstelle wird mit doppelseitig klebendem Klebeband aus einem
Schaumstoff ausgeführt. Dadurch kommt es zu einer sichtbaren Trennlinie im
Verbundsicherheitsglas, was den optischen Gesamteindruck stört. Die starke
Dehnbarkeit und Komprimierbarkeit des Schaumstoffes kann zu Schwierigkeiten
bei der Fertigung der Scheiben führen, da beim Befüllen mit Gießharz der
hydrostatische Druck im Bereich der Sollbruchstelle zu einer Veränderung der
Schichtstärke führt.
Eine geborstene Scheibe wird nur durch zwischen den Schaumstoffstücken
bestehende Brücken aus ausgehärtetem reißfestem Gießharz zusammen
gehalten. Die Resttragfähigkeit solch einer geborstenen Scheibe kann bei
Verwendung einer nicht genügend reißfesten Zwischenschicht ungenügend sein,
was z. B. zum Abreißen der herausgelösten Glasbruchschicht und Herabfallen
derselben auf Personen führen kann. Wird dagegen eine sehr reißfeste
Zwischenschicht verwendet, wie sie zur Erreichung einer hohen Resttragfähigkeit
benötigt würde, besteht die Gefahr, dass die Brücken aus Gießharz bei Belastung
nicht reißen, was die Funktion des Notausstiegs einschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des
Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere eine Verbundsicher
heitsglasscheibe (VSG-Scheibe) zu schaffen, bei der ohne spezielles Werkzeug
eine Notausstiegsöffnung in der Scheibe hergestellt werden kann, um Personen
im Inneren eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes die Möglichkeit zu geben,
dieses im Notfall durch diese Öffnung zu verlassen, bzw. Rettungskräften die
Möglichkeit zu geben, ohne Spezialwerkzeug in das Innere eines Fahrzeugs oder
eines Gebäudes vorzudringen. Dabei soll sich im Bereich der Sollbruchstelle die
Transparenz der VSG-Scheibe im Vergleich zum restlichen Bereich der VSG-
Scheibe nicht verändern. Weiterhin soll die zerstörte, aber noch nicht geöffnete
VSG-Scheibe eine solche Resttragfähigkeit aufweisen, dass die Sollbruchstelle
nur durch eine gezielte Belastung derselben zu zertrennen ist (z. B. durch Drücken
mit der Hand auf die VSG-Scheibe in direkter Nähe der Sollbruchstelle) und sich
die VSG-Scheibe somit gezielt öffnen lässt. Ferner soll die Reißfestigkeit der
Zwischenschicht so bemessen sein, dass der herausgelöste Teil der VSG-
Scheibe nach dem Herauskippen aus der Verglasungseinheit nicht entlang der
Kippachse abreißt und beim Herabfallen Personen verletzt.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer
Sollbruchstelle, enthaltend mindestens zwei vorgespannte Glasscheiben und eine
polymere Zwischenschicht, welche an mindestens einer Stelle unterbrochen ist.
Dabei enthält die polymere Zwischenschicht zwei bevorzugt transparente
Kunststoffe mit unterschiedlicher Reißfestigkeit (nach DIN 53504 v. 03/85,
gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute
bei 23°C), unterschiedlicher Reißdehnung (nach DIN 53504 v. 03/85, gemessen
am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute bei 23°C)
und unterschiedlicher Weiterreißfestigkeit (nach DIN 53356 v. 08/82, an einer 2 mm
dicken Polymerfolie bei einer Reißgeschwindigkeit von 400 mm/Minute bei
23°C). Die Verbundglasscheibe enthält als Sollbruchstelle den Kunststoff mit der
geringeren Reißfestigkeit, der geringeren Reißdehnung und der geringeren
Weiterreißfestigkeit und in dem Bereich, der nicht die Sollbruchstelle darstellt,
den Kunststoff mit der höheren Reißfestigkeit, der höheren Reißdehnung und der
höheren Weiterreißfestigkeit. Weiterhin enthält die Verbundglasscheibe an einer
Stelle oder an mehreren Stellen eine Aussparung, bevorzugt von kreisrunder
Geometrie. Diese Aussparung enthält keine polymere Zwischenschicht, enthält
dafür jedoch Körner eines Materials, dessen Härte höher ist als die des
verwendeten Glases. Bevorzugt sind die harten Körner in einen weichen,
plastischen Kunststoff eingebettet. Dieser "Einbettungskunststoff" kann
ein ausgehärtetes Gießharz mit entsprechenden Eigenschaften und/oder eine
polymere Folie, z. B. aus Polyisobutylen sein, wobei der "Einbettungskunststoff"
nicht als polymere Zwischenschicht, wie sie oben beschrieben ist, verstanden
wird.
Als Glasscheiben können eingesetzt werden Flachgläser aus der Gruppe der
Alkali-Kalk-Gläser, wie Kalknatronglas (z. B. nach DIN EN 572, 1-7), oder
Borosilikatgläser. Die Glasscheiben sind vorgespannt oder teilvorgespannt. Die
(Teil)Vorspannung kann thermisch (nach DIN EN 12150, 96/2 und/oder DIN EN
1863/1 2000/3 und/oder DIN EN 13024/1 98/1), oder chemisch erfolgen.
Im Notfall können beide Glasscheiben mit einem Schlag mittels eines stumpfen
Körpers, z. B. Gummihammer, auf den Einschlagpunkt zerstört werden. Dies wird
durch die sich am Einschlagpunkt im VSG-Scheibenzwischenraum befindlichen
Körner eines Materials, dessen Härte höher ist als die des Glases, erreicht.
Bevorzugt sind die Körner scharfkantig und haben eine Mohs'sche Härte von < 6,
besonders bevorzugt von < 7. Eingesetzt werden können z. B. Körner aus
Siliziumcarbid oder Korund. Dabei können die harten Körner mittels eines
weichen, plastischen Materials (wie z. B. Polyisobutylen, auch Butyl genannt) fest
zwischen den beiden außenliegenden Glasscheiben in den dafür vorgesehenen
Raum eingebracht werden. Bevorzugt ist, die mittlere Korngröße so zu wählen,
dass diese 0,1 bis 0,3 mm, besonders bevorzugt 0,1 mm kleiner ist als die Dicke
der Gießharzschicht. Wird nun im Bereich des Einschlagpunktes impulsartig ein
hoher Druck aufgebaut z. B. durch den Schlag mit einem stumpfen Körper, so
werden die (spitzen) Körner durch die lokale Durchbiegung der Scheibe im
Bereich des Hammerschlags mit einem ausreichend hohen Druck gegen beide
Scheibenoberflächen gepresst. Dabei bildet sich unter der Spitze des
eindringenden Korns ein Riss im Glas senkrecht zur Glasoberfläche. Erreicht die
Rissspitze die Zugspannungszone des vorgespannten Glases, so bricht die ge
samte Scheibe in bekannter Weise.
Anschließend ist die Öffnung des Notausstiegs an der Sollbruchstelle möglich.
Um im Bereich der Sollbruchstelle eine Öffnung zu schaffen, ist ein Anriss
erforderlich, der sich als linienförmiger Durchriss in Richtung der Längs
ausrichtung der Sollbruchstelle fortsetzt. Erst durch Aufbringen einer Kraft in der
Nähe der Sollbruchstelle (z. B. durch einfaches Drücken mit der Hand) und
Überschreitung der Weiterreißfestigkeit des Sollbruchstellenmaterials ist es
möglich, diesen Riss zur Ausbreitung zu bringen und dadurch eine Öffnung des
Notausstiegs zu erzielen.
Durch den Einsatz zweier Kunststoffe mit jeweils unterschiedlichen
bruchmechanischen Eigenschaften und der so hergestellten Sollbruchstelle wird
eine höhere Resttragfähigkeit der zerstörten VSG-Scheibe erreicht, als bei einer
bekannten VSG-Scheibe, in der die Sollbruchstelle durch eine Verminderung der
Haftung zwischen Zwischenschicht und Glas oder zwischen unterschiedlichen
Bereichen der Zwischenschicht dargestellt wird. Die Resttragfähigkeit einer zer
störten VSG-Scheibe ist die Eigenschaft, einer definierten Belastung für eine
bestimmte Zeit Stand zu halten, ohne eine Öffnung freizugeben. Weiterhin ist bei
der erfindungsgemäßen VSG-Scheibe die Sollbruchstelle kaum bis gar nicht
sichtbar, was sich vorteilhaft auf den optischen Gesamteindruck auswirkt.
Durch die Variation und die gezielte Einstellung der bruchmechanischen
Eigenschaften der zwei unterschiedlichen Kunststoffe kann die erforderliche
Resttragfähigkeit der zerstörten, aber noch nicht geöffneten Scheibe über einen
sehr weiten Variationsbereich eingestellt werden.
Bevorzugt hat der Kunststoff, aus dem die Sollbruchstelle hergestellt wird, im
Vergleich zu dem nicht die Sollbruchstelle bildenden Kunststoff neben der ge
ringeren Reißfestigkeit, der geringeren Reißdehnung und geringeren Weiter
reißfestigkeit auch eine geringere Härte.
Beispielhaft können für die bruchmechanischen Eigenschaften und die Härte des
Kunststoffes der Sollbruchstelle folgende Werte angegeben werden (wobei die
oben beschriebenen DIN zugrunde gelegt werden und die Shore-A Härte nach
DIN 53505 an 6 mm dicken Probenkörpern bei 23°C bestimmt wurde):
Beispielhaft können für die bruchmechanischen Eigenschaften und die Härte des
Kunststoffes, welcher nicht die Sollbruchstelle darstellt, folgende Werte
angegeben werden:
Der Kunststoff zur Herstellung der Sollbruchstelle kann ein Gießharz enthalten,
bzw. aus einem Gießharz bestehen. Dieses Gießharz kann gebildet werden aus
einem linearen, nicht vernetzten Polymer. Die Basis des Polymeren kann
Polyurethan, Polyepoxyd, Polyester, Polysiloxan und/oder Polyacrylat sein.
Bevorzugt wird das Gießharz auf Basis Polyacrylat eingesetzt. Das Polyacrylat
besteht hauptsächlich aus reaktiven Acrylat- und Methacrylatmonomeren, die bei
der Aushärtung ein Copolymer bilden. Das Gießharz zur Herstellung der
Sollbruchstelle enthält weiterhin Initiatoren und kann darüber hinaus nichtreaktive
Acrylat- und Methacrylat-Homo- und Copolymere, Füllstoffe, Weichmacher,
klebrigmachende Zusätze und Stabilisatoren enthalten.
Der Kunststoff zur Herstellung der polymeren Zwischenschicht, welche nicht die
Sollbruchstelle darstellt, kann ein Gießharz enthalten, bzw. aus einem Gießharz
bestehen. Dieses Gießharz kann gebildet werden aus einem vernetzten oder
teilvernetzten Polymer. Die Basis des Polymeren kann Polyurethan, Polyepoxyd,
Polyester, Polysiloxan und/oder Polyacrylat sein. Bevorzugt wird das Gießharz
auf Basis Polyacrylat eingesetzt. Das Polyacrylat besteht hauptsächlich aus
reaktiven Acrylat- und Methacrylatmonomeren. Das Gießharz zur Herstellung der
polymeren Zwischenschicht enthält weiterhin acrylat- und methacrylatfunktionelle
Oligomere wie z. B. Urethanacrylate, Polyesteracrylate, sowie Haftvermittler und
Initiatoren. Es kann weiterhin nichtreaktive Acrylat- und Methacrylat-Homo- und
Copolymere, Füllstoffe, Weichmacher, klebrigmachende Zusätze und
Stabilisatoren enthalten.
Als reaktive Acrylat- und Methacrylatmonomere werden monofunktionelle und
multifunktionelle, bevorzugt monofunktionelle, Ester der Acryl- bzw.
Methacrylsäure eingesetzt. Die verwendeten Alkoholkomponenten der Ester
können eine mit funktionellen Gruppen substituierte oder unsubstituierte
Alkylgruppe, wie Methyl, Ethyl, Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, tert-Butyl, Pentyl,
Hexyl, deren Isomere und höhere Homologe, wie 2-Ethylhexyl, Phenoxyethyl,
Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, Caprolactonhydroxyethyl, Polyethylenglycole mit
einem Polymerisationsgrad von 5 bis 20, Polypropylenglycole mit einem
Polymerisationsgrad von 5 bis 20 und Dimethylaminoethyl, umfassen. Als
reaktive Monomere können auch die Acryl- und Methacrylsäure selbst, die Amide
dieser Säuren und Acrylnitril eingesetzt werden. Es können auch Mischungen der
reaktiven Acrylat- und Methacrylatmonomeren verwendet werden.
Beispiele für acrylat- und methacrylatfunktionelle Oligomere sind Epoxyacrylate,
Urethanacrylate, Polyesteracrylate und Siliconacrylate. Die Oligomere können
mono- oder höherfunktionell sein, vorzugsweise werden sie difunktionell
eingesetzt. Es können auch Mischungen der Oligomere verwendet werden.
Epoxyacrylate basieren auf jeweils mit Acryl- oder Methacrylsäure terminiertem
Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether, deren Oligomeren oder
Novolakglycidylether.
Urethanacrylate sind aufgebaut aus Isocyanaten (z. B. Toluylen-, Tetra
methylxylen-, Hexamethylen-, Isophoron-, Cyclohexylmethan-, Trimethyl
hexamethyl-, Xylen- oder Diphenylmethan-diisocyanate) und Polyolen und
funktionalisiert mit Hydroxyacrylaten (z. B. Hydroxyethylacrylat) oder
Hydroxymethacrylaten (z. B. Hydroxyethylmethaccylat).
Die Polyole können sein Polyesterpolyole oder Polyetherpolyole. Polyesterpolyole
können hergestellt werden aus einer Dicarbonsäure (z. B. Adipinsäure,
Phthalsäure oder deren Anhydride) und einem Diol (z. B. 1,6-Hexandiol, 1,2-
Propandiol, Neopentylglycol, 1,2,3-Propantriol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit
oder Ethylenglycole, wie Diethylenglycol). Polyesterpolyole können auch durch
Reaktion einer Hydroxycarbonsäure (z. B. ausgehend von Caprolacton) mit sich
selbst gewonnen werden. Polyetherpolyole können aus Ethylenoxid oder
Propylenoxid hergestellt werden.
Polyesteracrylate sind oben beschriebene Polyesterpolyole, die mit Acrylsäure
oder mit Methacrylsäure funktionalisiert sind.
Die hier verwendeten an sich bekannten Siliconacrylate basieren auf mit Acrylat
funktionalisierten Polydimethylsiloxanen unterschiedlichen Molekulargewichts.
Nichtreaktive Acrylat- und Methacrylat-Homo- und Copolymere sind Homo- und
Copolymere der Acrylsäure, der Methacrylsäure und der oben beschriebenen
Ester dieser Säuren. Der Klebstoff kann auch Mischungen der genannten Homo-
und Copolymere enthalten. Das Gießharz kann auch ohne nichtreaktive Acrylat-
oder Methacrylat-Homo- und Copolymere hergestellt werden.
Als Initiatoren können Fotoinitiatoren eingesetzt werden. Diese können aus
gewählt werden aus der Gruppe der Benzoinether, der Benzilketale, der α-
Dialkoxyacetophenone, der α-Hydroxyalkylphenone, der α-Aminoalkylphenone,
der Acylphosphinoxide, der Benzophenone oder der Thioxantone oder aus
Mischungen davon. Die Initiatoren haben die Aufgabe, die Aushärtung des
Gießharzes einzuleiten.
Haftvermittler können ausgewählt werden aus der Gruppe der organo
funktionellen Silane, wie 3-Glycidyloxypropyl-trialkoxysilan, 3-Aminopropyl
trialkoxysilan, N-Aminoethyl-3-aminopropyl-trialkoxysilan, 3-Methacryloxypropyl
trialkoxysilan, Vinyl-trialkoxysilan, iso-Butyltrialkoxysilan, Mercaptopropyl
trialkoxysilan, und aus der Gruppe der Kieselsäureester, wie Tetra
alkylorthosilikat. Das jeweilige Gießharz kann auch Mischungen der genannten
Haftvermittler enthalten.
Füllstoffe können verstärkend und nichtverstärkend sein. Als Füllstoffe können
pyrogene oder gefällte Kieselsäuren, die vorzugsweise hydrophil oder
oberflächenbehandelt sind, und Cellulosederivate, wie Cellulose-acetate,-
acetobutyrate, -acetopropionate, Methylcellulose und Hydroxy
propylmethylcellulose, eingesetzt werden. Das jeweilige Gießharz kann auch
Mischungen der genannten Füllstoffe enthalten.
Bespiele für Weichmacher sind Ester der Phthalsäure, wie Di-2-ethylhexyl-,
Diisodecyl-, Diisobutyl-, Dicyclohexyl-, und Dimethyl-phthalat, Ester der
Phosphorsäure, wie 2-Ethylhexyl-diphenyl-, Tri(2-ethylhexyl)- und Tricresyl
phosphat, Ester der Trimellitsäure, wie Tri(2-ethylhexyl)- und Triisononyl-tri
mellitat, Ester der Citronensäure, wie Acetyltributyl- und Acetyltriethyl-citrat, und
Ester der Dicarbonsäuren, wie Di-2-ethylhexyladipat und Dibutylsebacat. Das
jeweilige Gießharz kann auch Mischungen der genannten Weichmacher
enthalten.
Klebrigmachende Zusätze können ausgewählt werden aus der Gruppe der
natürlichen und synthetischen, auch nachträglich modifizierten, Harze. Als Harze
dienen Kohlenwasserstoffharze, Kolophonium und dessen Derivate, Polyterpene
und deren Derivate, Cumaron-Indenharze, Phenolharze, Polybutene, hydrierte
Polybutene, Polyisobutene und hydrierte Polyisobutene. Das jeweilige Gießharz
kann auch Mischungen der genannten klebrigmachenden Zusätze enthalten.
Stabilisatoren können Antioxidantien, wie Phenole (z. B. 4-Methoxyphenol) oder
sterisch gehinderte Phenole (z. B. 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol) oder
Mischungen verschiedener Antioxidantien sein.
Die Gießharze werden hergestellt durch vermischen der o. g. Komponenten in
einem gewöhnlichen Mischaggregat.
Bevorzugte Einsatzmengen der verwendeten Stoffe für das Gießharz der
Sollbruchstelle können wie folgt angegeben werden (Zahlenangaben in Gew.-%):
a) reaktive Acrylat- oder Methacrylatmonomere | 50-99 |
b) acrylat- oder methacrylatfunktionelle Oligomere | 0-5 |
c) nichtreaktive Acrylat- oder Methacrylat-Homo- und -Copolymere | 0-5 |
d) Initiatoren | 0,1-2 |
e) Haftvermittler | 0-3 |
f) Füllstoffe | 0-10 |
g) Weichmacher | 0-40 |
h) klebrigmachende Zusätze | 0-5 |
i) Stabilisatoren | 0-2 |
Besonders bevorzugte Einsatzmengen der verwendeten Stoffe für das Gießharz
der Sollbruchstelle sind:
a) reaktive Acrylat- oder Methacrylatmonomere | 70-90 |
b) acrylat- oder methacrylatfunktionelle Oligomere | 0-5 |
c) nichtreaktive Acrylat- oder Methacrylat-Homo- und -Copolymere | 0-5 |
d) Initiatoren | 0,1-1 |
e) Haftvermittler | 0-3 |
f) Füllstoffe | 0-10 |
g) Weichmacher | 10-20 |
h) klebrigmachende Zusätze | 0-5 |
i) Stabilisatoren | 0-2 |
Bevorzugte Einsatzmengen der verwendeten Stoffe für das nicht die Soll
bruchstelle bildende Gießharz der Zwischenschicht können wie folgt angegeben
werden:
a) reaktive Acrylat- oder Methacrylatmonomere | 40-89 |
b) acrylat- oder methacrylatfunktionelle Oligomere | 10-50 |
c) nichtreaktive Acrylat- oder Methacrylat-Homo- und -Copolymere | 0-10 |
d) Initiatoren | 0,1-2 |
e) Haftvermittler | 0,5-3 |
f) Füllstoffe | 0-5 |
g) Weichmacher | 0-10 |
h) klebrigmachende Zusätze | 0-5 |
i) Stabilisatoren | 0-2 |
Besonders bevorzugte Einsatzmengen der verwendeten Stoffe für das nicht die
Sollbruchstelle bildende Gießharz der Zwischenschicht sind:
a) reaktive Acrylat- oder Methacrylatmonomere | 60-80 |
b) acrylat- oder methacrylatfunktionelle Oligomere | 20-40 |
c) nichtreaktive Acrylat- oder Methacrylat-Homo- und -Copolymere | 0-5 |
d) Initiatoren | 0,1-1 |
e) Haftvermittler | 0,5-2 |
f) Füllstoffe | 0-5 |
g) Weichmacher | 0-10 |
h) klebrigmachende Zusätze | 0-5 |
i) Stabilisatoren | 0-2 |
Die Eigenschaften der Gießharze richten sich nach der Auswahl der verwendeten
Stoffe und deren Einsatzmengen. Die bruchmechanischen Eigenschaften der
Sollbruchstelle und der polymeren Zwischenschicht werden auf die
beschriebenen Bereiche eingestellt, indem der Anteil der hartmachenden
Comonomeren oder die Vernetzungsdichte geändert wird. So führt nicht
automatisch jede Kombination der Einsatzstoffe gemäß den oben angegebenen
bevorzugten Einsatzmengen zu den gewünschten Eigenschaften der Gießharze.
Rezepturen für die Herstellung der Gießharze sind in den Ausführungsbeispielen
angegeben. Zur Ausarbeitung weiterer Rezepturen sind gegebenenfalls
Vorversuche unter Beachtung der folgenden Zusammenhänge durchzuführen.
Mit zunehmendem Gehalt hartmachender Comonomere erhöhen sich im an
gegebenen Härtebereich die Reißfestigkeit, Reißdehnung und Weiterreiß
festigkeit. Zur Einstellung dieser Eigenschaften wird bevorzugt Acrylsäure als
Comonomeres verwendet. Ebenso können diese Eigenschaften im angegebenen
Härtebereich über die Vernetzung mit Hilfe von acrylat- und
methacrylatfunktionellen Oligomeren eingestellt werden. Mit zunehmender
Funktionalität und abnehmender mittlerer Molekulargewichtsverteilung der
acrylat- und methacrylatfunktionellen Oligomeren und zunehmendem Gehalt
dieser Stoffe im Gießharz steigt die Reißfestigkeit, Reißdehnung und Weiter
reißfestigkeit.
Bevorzugt sind das Gießharz zur Herstellung der Sollbruchstelle sowie das
Gießharz zur Herstellung der polymeren Zwischenschicht im ausgehärteten
Zustand farblos und transparent.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundsicherheitsglasscheibe mit Soll
bruchstelle wird nachfolgend beispielhaft näher beschrieben:
In einem vorbereitenden Verfahrensschritt wird aus dem Gießharz, welches später die Sollbruchstelle darstellt, eine Folie hergestellt. Hierzu werden zwei 4 mm dicke Floatglastafeln mit Hilfe von wenigen Tropfen Wasser als Adhä sionsmittel mit einer ca. 100 µm dicken Hilfsfolie, z. B. einer Polyesterfolie, beschichtet. Diese Hilfsfolie dient dazu, dass das Gießharz nicht an den Glastafeln haftet. Es ist eine solche Folie auszuwählen, an der das ausgehärtete Gießharz (die spätere Sollbruchstelle) nicht haftet. Auf die erste der beiden mit der Hilfsfolie beschichteten Glastafeln wird unmittelbar im Randbereich eine Randabdichtung aufgebracht. Hierzu kann ein doppelseitig klebendes Band von z. B. der Fa. 3M (Typ 4915) oder auch eine Naftotherm-Butylschnur mit einem 1,5 mm dicken Kern aus z. B. Polypropylen von der Fa. Chemetall GmbH (Typ 3215) verwendet werden. Nach Aufbringen der Randabdichtung, welche eine ca. 50 mm breite Einfüllöffnung für das Gießharz enthält, auf die erste Glastafel wird die zweite mit der Hilfsfolie beschichtete Glastafel deckungsgleich abgelegt. Die beiden Gastafeln werden mit Hilfe von Maulbettklammern verpresst, so dass ein abgedichteter Raum von ca. 1,5 mm Dicke entsteht. Anschließend wird das Gießharz eingefüllt, die Einfüllöffnung nach dem Abkippen und Entlüften des Glastafelzwischenraumes verschlossen und das Gießharz durch Bestrahlung der waagerecht liegenden Sandwichanordnung unter einem UV-Himmel (z. B. der Firma Torgauer Maschinenbau mit Blacklight blue Röhren von Philips Typ TLD 08) innerhalb von 20 Minuten zur Aushärtung gebracht. Nach der Aushärtung werden die beiden Glastafeln von den Hilfsfolien getrennt, das zu einer Folie ausgehärtete Gießharz (die spätere Sollbruchstelle) entnommen und z. B. mit Hilfe einer Schlagschere in Streifen von ca. 10 mm Breite und einer von der Geometrie der später herzustellenden VSG-Scheibe bestimmten Länge ge schnitten.
In einem vorbereitenden Verfahrensschritt wird aus dem Gießharz, welches später die Sollbruchstelle darstellt, eine Folie hergestellt. Hierzu werden zwei 4 mm dicke Floatglastafeln mit Hilfe von wenigen Tropfen Wasser als Adhä sionsmittel mit einer ca. 100 µm dicken Hilfsfolie, z. B. einer Polyesterfolie, beschichtet. Diese Hilfsfolie dient dazu, dass das Gießharz nicht an den Glastafeln haftet. Es ist eine solche Folie auszuwählen, an der das ausgehärtete Gießharz (die spätere Sollbruchstelle) nicht haftet. Auf die erste der beiden mit der Hilfsfolie beschichteten Glastafeln wird unmittelbar im Randbereich eine Randabdichtung aufgebracht. Hierzu kann ein doppelseitig klebendes Band von z. B. der Fa. 3M (Typ 4915) oder auch eine Naftotherm-Butylschnur mit einem 1,5 mm dicken Kern aus z. B. Polypropylen von der Fa. Chemetall GmbH (Typ 3215) verwendet werden. Nach Aufbringen der Randabdichtung, welche eine ca. 50 mm breite Einfüllöffnung für das Gießharz enthält, auf die erste Glastafel wird die zweite mit der Hilfsfolie beschichtete Glastafel deckungsgleich abgelegt. Die beiden Gastafeln werden mit Hilfe von Maulbettklammern verpresst, so dass ein abgedichteter Raum von ca. 1,5 mm Dicke entsteht. Anschließend wird das Gießharz eingefüllt, die Einfüllöffnung nach dem Abkippen und Entlüften des Glastafelzwischenraumes verschlossen und das Gießharz durch Bestrahlung der waagerecht liegenden Sandwichanordnung unter einem UV-Himmel (z. B. der Firma Torgauer Maschinenbau mit Blacklight blue Röhren von Philips Typ TLD 08) innerhalb von 20 Minuten zur Aushärtung gebracht. Nach der Aushärtung werden die beiden Glastafeln von den Hilfsfolien getrennt, das zu einer Folie ausgehärtete Gießharz (die spätere Sollbruchstelle) entnommen und z. B. mit Hilfe einer Schlagschere in Streifen von ca. 10 mm Breite und einer von der Geometrie der später herzustellenden VSG-Scheibe bestimmten Länge ge schnitten.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen VSG-Scheibe wird eine erste vor
gespannte Glastafel in bekannter Weise gereinigt. Anschließend wird auf der
Glastafel eine Randabdichtung aufgebracht (incl. einer Lücke für die
Einfüllöffnung). Als Randabdichtung kann ein thermoplastisch applizierbares
Material auf Basis Polyisobutylen der Fa. Chemetall GmbH (Typ Naftotherm TPS)
oder eine Naftotherm-Butylschnur der Fa. Chemetall GmbH (Typ 3215) oder ein
doppelseitig klebendes Band von z. B. der Fa. 3M (Typ 4915) verwendet werden.
Nun werden die oben beschriebenen ausgehärteten Sollbruchstellen-
Gießharzstreifen an der vorgesehenen Sollbruchstellen auf die Glastafel gelegt.
Dabei haften die Gießharzstreifen durch ihre Eigenklebrigkeit an der Glastafel.
Bevorzugt hat die Sollbruchstelle die Form von drei Seiten eines Rechteckes,
welches sich innerhalb der Glastafelfläche befindet. Weiterhin werden am
gewünschten Einschlagpunkt die harten Körner plaziert. Bevorzugt geschieht dies
mit einer Korneinbettung in Polyisobutylen, deren Herstellung weiter unten
beschrieben wird. Anschließend wird die zweite vorgespannte Glastafel
deckungsgleich auf die erste abgelegt. In bekannter Weise werden die Glastafeln
verpresst. Es entsteht ein abgedichteter Raum, in welchen das Gießharz,
welches die polymere Zwischenschicht außerhalb der Sollbruchstelle bildet, luft
blasenfrei eingefüllt wird. Dazu steht die Sandwichanordnung beim Einfüllen des
Gießharzes bevorzugt ca. 30° geneigt, und die Füllung kann von unten oder von
oben mit Hilfe einer Einfülldüse erfolgen. Zum Entlüften des Glastafelzwischen
raumes wird die Sandwichanordnung in die Horizontale gelegt und die Ein
füllöffnung in bekannter Weise mit z. B. Hotmelt von der Fa. Chemetall GmbH
(Typ Heißschmelzkleber 21), oder mit dem Randabdichtungsmaterial selbst,
verschlossen. Anschließend wird die Sandwichanordnung unter einen UV-Himmel
(z. B. von z. B. der Fa. Torgauer Maschinenbau) gelegt und das Gießharz
innerhalb von 20 Minuten ausgehärtet.
Anstelle das Gießharzes für die polymere Zwischenschicht außerhalb der
Sollbruchstelle kann auch eine bei der Herstellung von Verbundglas übliche
polymere, transparente Folie, z. B. aus Polyvinylbutyral, verwendet werden. Dazu
werden aus der Folie die Bereiche, in denen sich die Sollbruchstelle befinden soll,
ausgeschnitten und in diese Bereiche die oben beschriebenen ausgehärteten
Sollbruchstellen-Gießharzstreifen eingefügt.
Die entstandene VSG-Scheibe mit Notausstiegssystem kann als einzelne VSG-
Scheibe weiterverarbeitet werden. Auch kann die entstandene VSG-Scheibe mit
Sollbruchstelle in gewöhnlichem Mehrscheibenisolierglas weiterverarbeitet
werden, wobei eine oder mehrere Scheiben des Mehrscheibenisolierglases aus
der erfindungsgemäßen VSG-Scheibe mit Sollbruchstelle bestehen können.
Verwendung finden kann die erfindungsgemäße VSG-Scheibe in Gebäuden
sowie Schienen-, Straßen- und Wasserfahrzeugen.
Die Korneinbettung in Polyisobutylen (zur Verwendung als Einschlagpunkt) kann
folgendermaßen hergestellt werden:
Aus einem Butyldichtstoff (Dichtstoff, enthaltend ein Homo-, Co- oder Terpolymer des Isobutylens oder Mischungen davon, oder ein Copolymer von Acrylaten oder Methacrylaten oder Mischungen davon, evtl. zusammen mit anderen üblichen Zusatzstoffen; z. B. Naftotherm TPS der Chemetall GmbH) wird eine dünne Folie gefertigt. Dies kann in einer Plattenpresse erfolgen, indem ein Würfel des Dichtstoffes mit ca. 10 mm Kantenlänge auf eine Dicke von 0,8 mm gepresst wird. Dies geschieht bevorzugt mittels zweier Pressplatten aus Metall und einem Abstandhalter aus Metall von 0,8 mm Dicke. Aus der so hergestellten Folie werden runde Folienteile, sogenannte Pads, ausgestanzt (Durchmesser ca. 30 mm). Auf ein waagerecht liegendes Pad werden dann mehrere harte Körner, z. B. SiC-Körner, in die Mitte des Pad plaziert. In Versuchen hat sich eine Anzahl von 10 bis 30 Körner als sehr gut erwiesen. Als SiC-Körner können z. B. SiC-Körner der ESK-SIC GmbH Qualität F14 (1,70 mm 20%, 1,40 mm 45%, 1,18 mm 70%) oder Qualität F16 (1,40 mm 20%, 1,18 mm 45%, 1,00 mm 70%) eingesetzt werden. Empfehlenswert ist eine Siebung der Körner, um Korngrößen, die über der maximalen Korngröße liegen (diese richtet sich nach dem Abstand der beiden Glastafeln), auszuschließen. Anschließend wird ein zweites Pad deckungsgleich auf das erste über den Körnern abgelegt. Dieses Gebilde wird zwischen zwei Metallplatten auf eine Dicke von ca. 1,6 mm verpresst. Aus diesem Pressling wird die als Einschlagpunkt einsetzbare Korneinbettung in Polyisobutylen mit einem Durchmesser von ca. 30 mm ausgestanzt. Aus Gründen der Eigenklebrigkeit des Butyldichtstoffes erfolgt das Handling vorzugsweise mit Hilfe von Silikonpapier.
Aus einem Butyldichtstoff (Dichtstoff, enthaltend ein Homo-, Co- oder Terpolymer des Isobutylens oder Mischungen davon, oder ein Copolymer von Acrylaten oder Methacrylaten oder Mischungen davon, evtl. zusammen mit anderen üblichen Zusatzstoffen; z. B. Naftotherm TPS der Chemetall GmbH) wird eine dünne Folie gefertigt. Dies kann in einer Plattenpresse erfolgen, indem ein Würfel des Dichtstoffes mit ca. 10 mm Kantenlänge auf eine Dicke von 0,8 mm gepresst wird. Dies geschieht bevorzugt mittels zweier Pressplatten aus Metall und einem Abstandhalter aus Metall von 0,8 mm Dicke. Aus der so hergestellten Folie werden runde Folienteile, sogenannte Pads, ausgestanzt (Durchmesser ca. 30 mm). Auf ein waagerecht liegendes Pad werden dann mehrere harte Körner, z. B. SiC-Körner, in die Mitte des Pad plaziert. In Versuchen hat sich eine Anzahl von 10 bis 30 Körner als sehr gut erwiesen. Als SiC-Körner können z. B. SiC-Körner der ESK-SIC GmbH Qualität F14 (1,70 mm 20%, 1,40 mm 45%, 1,18 mm 70%) oder Qualität F16 (1,40 mm 20%, 1,18 mm 45%, 1,00 mm 70%) eingesetzt werden. Empfehlenswert ist eine Siebung der Körner, um Korngrößen, die über der maximalen Korngröße liegen (diese richtet sich nach dem Abstand der beiden Glastafeln), auszuschließen. Anschließend wird ein zweites Pad deckungsgleich auf das erste über den Körnern abgelegt. Dieses Gebilde wird zwischen zwei Metallplatten auf eine Dicke von ca. 1,6 mm verpresst. Aus diesem Pressling wird die als Einschlagpunkt einsetzbare Korneinbettung in Polyisobutylen mit einem Durchmesser von ca. 30 mm ausgestanzt. Aus Gründen der Eigenklebrigkeit des Butyldichtstoffes erfolgt das Handling vorzugsweise mit Hilfe von Silikonpapier.
Die Herstellung der Gießharze für die Sollbruchstelle und für die nicht die
Sollbruchstelle darstellende polymere Zwischenschicht, sowie die Bestimmung
der Eigenschaften der Gießharze sind in den folgenden Ausführungsbeispielen
näher erläutert. (%-Angaben sind, wenn nichts anderes vermerkt, Gew.-%
Angaben.)
In einer 2000 ml - Polyethylen-Weithalsflasche wurden als reaktive Acrylat- und
Methacrylat-Monomere 750 g (50%) n-Butylacrylat und 745,5 g (49,7%)
Polypropylenglykolmonoacrylat (Bisomer PPA6 von der Firma International
Speciality Chemicals) über einen Zeitraum von 10 Minuten mit Hilfe eines
Magnetrührstabes und Magnetrührmotor homogenisiert. Danach wurde als
Fotoinitiator 4,5 g (0,3%) 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-keton (Irgacure 184von
der Firma Ciba-Geigy) zugegeben und innerhalb 10 Minuten bei intensivem
Rühren (Magnetrührer) gelöst.
In einem 2000 ml - Becherglas wurden als reaktive Acrylat- und Methacrylat-
Monomere 888 g (59,2%) 2-Ethylhexylacrylat, 75 g (5%) Methylmethacrylat und
180 g (12%) Acrylsäure und als Haftvermittler 22,5 g (1,5%) 3-
Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (Dynasilan GLYMO der Fa. Sivento) vorgelegt
und über einen Zeitraum von 5 Minuten mit einem Propellerrührer vermischt.
Danach wurde als acrylatfunktionelles Oligomer 330 g (22%) eines aliphatischen
Urethan-acrylates (Craynor CN 965der Firma Cray Valley), welches vor der
Zugabe auf ca. 60°C erwärmt wurde, innerhalb von 15 Minuten eingemischt.
Zuletzt wurde als Fotoinitiator 4,5 g (0,3%) 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-keton
(Irgacure 184der Firma Ciba-Geigy) zugegeben und diese Mischung 10 Minuten
homogenisiert.
Zur Bestimmung der Eigenschaften wurden die Gießharze aus Beispiel 1 und
Beispiel 2 zwischen zwei Polyesterträgerfolien so zur Aushärtung gebracht, dass
eine ca. 2 mm dicke Folie entstand. Die Trägerfolien wurden anschließend vom
jeweils ausgehärteten Gießharz (nun vorliegend als Polymerfolien) entfernt und
die mechanischen Eigenschaften der Folien bestimmt.
Die Bestimmung der Shore-A Härte erfolgte nach DIN 53505 an 6 mm dicken
Probenkörpern bei 23°C. Die Bestimmung der Reißfestigkeit erfolgte nach DIN
53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von
100 mm/Minute bei 23°C. Die Bestimmung der Reißdehnung erfolgte nach DIN
53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von
100 mm/Minute bei 23°C. Die Bestimmung der Weiterreißfestigkeit erfolgte nach
DIN 53356 v. 08/82, an einer 2 mm dicken Polymerfolie bei einer
Reißgeschwindigkeit von 400 mm/Minute bei 23°C.
Die Messung der Farbe erfolgte mit einem Spekralphotometer der Firma Perkin
Elmer Typ Lambda 12. Es wurde zunächst das Transmissions-spektrum mit dem
Programm UV-WINLAB aufgenommen und die Farbauswertung nach dem
Dreibereichsverfahren erfolgte mit der PECOL-Software nach CIELAB.
Ausgewertet wurde mit der Normlichtart D65 bei einem 10° Normalbeobachter.
Gemessen wurde ein Aufbau von 4 mm Floatglas/2 mm ausgehärtetes Gießharz/4 mm
Floatglas. Im Referenzstrahl befand sich für die Messung keine Probe;
d. h. Referenz Luft. Es ergaben sich folgende Werte:
Die Messwerte zeigen, dass die Sollbruchstelle und die polymere Zwischen
schicht nahezu die gleiche Farbe aufweisen. Mit dem Auge ließ sich kein
Unterschied erkennen.
Von der Sollbruchstelle (aus Beispiel 1) und der nicht die Sollbruchstelle
darstellenden polymeren Zwischenschicht (aus Beispiel 2) wurden Trans
missionskurven aufgenommen. Dies erfolgte analog Beispiel 4. Die Kurven
vergleich ist in Fig. 4 dargestellt.
Zu erkennen ist, dass beide Proben ein nahezu gleiches Transmissionsverhalten
zeigen. Dem Augenschein nach zeigte sich eine mit den Gießharzen aus den
Beispielen 1 und 2 hergestellte VSG-Scheibe in der Durchsicht farblos und
transparent.
Claims (14)
1. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle, enthaltend
mindestens zwei vorgespannte Glasscheiben und eine polymere
Zwischenschicht, welche an mindestens einer Stelle unterbrochen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass
die polymere Zwischenschicht zwei transparente Kunststoffe unterschiedlicher Reißfestigkeit (nach DIN 53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute bei 23°C), unterschiedlicher Reißdehnung (nach DIN 53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute bei 23°C) und unterschiedlicher Weiterreißfestigkeit (nach DIN 53356 v. 08/82, an einer 2 mm dicken Polymerfolie bei einer Reißgeschwindigkeit von 400 mm/Minute bei 23°C) enthält,
wobei die Verbundglasscheibe an der Sollbruchstelle den Kunststoff mit der geringeren Reißfestigkeit, der geringeren Reißdehnung und der geringeren Weiterreißfestigkeit enthält, und die Verbundglasscheibe in dem Bereich, der nicht die Sollbruchstelle darstellt, den Kunststoff mit der höheren Reißfestigkeit, der höheren Reißdehnung und der höheren Weiterreißfestigkeit enthält und
die Verbundglasscheibe an der Stelle oder den Stellen ohne polymere Zwischenschicht(am Einschlagpunkt) Körner eines Materials, dessen Härte höher ist als die des verwendeten Glases, enthält.
die polymere Zwischenschicht zwei transparente Kunststoffe unterschiedlicher Reißfestigkeit (nach DIN 53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute bei 23°C), unterschiedlicher Reißdehnung (nach DIN 53504 v. 03/85, gemessen am Normstab S2 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/Minute bei 23°C) und unterschiedlicher Weiterreißfestigkeit (nach DIN 53356 v. 08/82, an einer 2 mm dicken Polymerfolie bei einer Reißgeschwindigkeit von 400 mm/Minute bei 23°C) enthält,
wobei die Verbundglasscheibe an der Sollbruchstelle den Kunststoff mit der geringeren Reißfestigkeit, der geringeren Reißdehnung und der geringeren Weiterreißfestigkeit enthält, und die Verbundglasscheibe in dem Bereich, der nicht die Sollbruchstelle darstellt, den Kunststoff mit der höheren Reißfestigkeit, der höheren Reißdehnung und der höheren Weiterreißfestigkeit enthält und
die Verbundglasscheibe an der Stelle oder den Stellen ohne polymere Zwischenschicht(am Einschlagpunkt) Körner eines Materials, dessen Härte höher ist als die des verwendeten Glases, enthält.
2. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass als Glasscheiben Flachgläser aus der Gruppe
der Alkali-Kalk-Gläser, wie Kalknatronglas, oder Borosilikatgläser ausgewählt
sind.
3. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mohs'sche Härte der Körner am
Einschlagpunkt < 6 ist.
4. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mohs'sche Härte der Körner am
Einschlagpunkt < 7 ist.
5. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Körner am Einschlagpunkt
aus Siliziumcarbid und/oder aus Korund bestehen.
6. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die harten
Körner eine Korngröße aufweisen, die 0,1 bis 0,3 mm kleiner ist als die Dicke
der Kunststoffzwischenschicht.
7. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die harten
Körner in Polyisobutylen eingebettet sind.
8. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kunststoff der Sollbruchstelle folgende bruchmechanischen Eigenschaften
aufweist: Reißfestigkeit 0,1 bis 2 MPa, Reißdehnung 10 bis 150%,
Weiterreißfestigkeit maximal 3 N/mm, Shore-A Härte (nach DIN 53505 an 6 mm
dicken Probenkörpern bei 23°C bestimmt) 5 bis 30.
9. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kunststoff der nicht die Sollbruchstelle bildenden polymeren Zwischenschicht
folgende bruchmechanischen Eigenschaften aufweist: Reißfestigkeit
mindestens 4 MPa, Reißdehnung mindestens 200%, Weiterreißfestigkeit
mindestens 6 N/mm, Shore-A Härte (nach DIN 53505 an 6 mm dicken
Probenkörpern bei 23°C bestimmt) 30 bis 70.
10. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der
Kunststoffe oder die Kunststoffe ein Gießharz und/oder eine polymere Folie
enthalten.
11. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kunststoff zur Herstellung der Sollbruchstelle ausgewählt ist aus der Gruppe
der Polyurethane, Polyester, Polyepoxyde, Polysiloxane oder Polyacrylate
und/oder der Kunststoff zur Herstellung der polymeren Zwischenschicht,
welche nicht die Sollbruchstelle darstellt, ausgewählt ist aus der Gruppe der
Polyurethane, Polyester, Polyepoxyde, Polysiloxane, Polyacrylate,
Polyvinylacethale oder Polyvinylacetate.
12. Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zur Herstellung der
Sollbruchstelle und/oder der Kunststoff zur Herstellung der polymeren
Zwischenschicht, welche nicht die Sollbruchstelle darstellt, auf Polyacrylat
basiert.
13. Verfahren zur Herstellung einer Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer
Sollbruchstelle, dadurch gekennzeichnet, dass
- a) aus einem Gießharz für die Sollbruchstelle eine Folie hergestellt wird und aus dieser Folie Streifen in der Geometrie der späteren Sollbruchstelle ausgeschnitten werden,
- b) eine thermisch vorgespannte Glastafel mit einer Randabdichtung versehen wird,
- c) die unter a) hergestellten Sollbruchstellenfolienstreifen auf die Glastafel aufgelegt werden,
- d) auf die Glastafel an einer oder mehreren beliebigen Stellen Körner, welche eine höhere Härte als die des Glases aufweisen, aufgebracht werden,
- e) auf diese Anordnung eine zweite thermisch vorgespannte Glastafel abgelegt wird,
- f) der entstandene Glastafelverbund verpresst wird,
- g) in den verbleibenden Zwischenraum der Glastafeln ein Gießharz, welches im ausgehärteten Zustand eine höhere Reißfestigkeit, eine höhere Reißdehnung und eine höhere Weiterreißfestigkeit als das Gießharz der Sollbruchstelle aufweist, eingefüllt und ausgehärtet wird.
14. Verwendung einer Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer Sollbruchstelle
nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Gebäuden, Schienenfahrzeugen,
Straßenfahrzeugen und Wasserfahrzeugen.
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