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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von Profilglaselementen mit zwei Flanschen und einem zwischen diesen
ausgebildeten Steg, ein mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung
herstellbares Profilglaselement sowie dessen Verwendung.
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Profilglaselemente
werden seit geraumer Zeit als lichtdurchlässige (transparente oder transluzente)
Bauelemente verwendet. Die langgestreckten Standard-Profilglaselemente
haben einen U-förmigen
Querschnitt mit einem mittigen Steg von typischerweise etwa 20–50 cm Breite
und sich etwa rechtwinklig an dessen Enden anschließenden Flanschen
mit einer Höhe
von typischerweise etwa 4–10 cm.
Die Glasdicke beträgt
typischerweise etwa 5–10 mm.
Profilglaselemente werden vor allem zum Verschließen von
Lichtöffnungen
in Fassaden (Außenwänden) von
Gebäuden
eingesetzt, aber auch für Verglasungen
im Innern von Gebäuden.
Dabei werden in der Regel mehrere Profilglaselemente nebeneinander
angeordnet unter Zwischenschaltung einer schmalen Dichtfuge, die
mit einem Dichtmittel, z.B. auf Silikonbasis, verschlossen wird.
Zur Verbesserung der Wärmedämmung werden
Profilglaselemente üblicherweise
paarweise einander gegenüberstehend
unter Bildung eines Luftzwischenraumes eingebaut.
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Der
Steg und die Flansche von Standard-Profilglaselementen sind plan
und weisen auf einer oder beiden Oberflächen eine Ornamentierung in
Form einer unregelmäßigen Feinstruktur
(Mattierung) auf. Die Ornamentierung, deren Profiltiefe typischerweise
im Mikrometerbereich liegt, jedenfalls deutlich weniger als einen
Millimeter beträgt,
wird mit Hilfe ornamentierter Walzen in die Oberfläche der Profilglaselemente
eingeprägt.
Sie wird zum einen aufgebracht, um herstellungsbedingte Oberflächenunregelmäßigkeiten
zu kaschieren. Sie kann außerdem
dekorativen Zwecken dienen, eine Lichtstreuung bewirken und/oder
die direkte Durchsicht durch die Profilglaselemente verhindern.
Es sind auch Profilglaselemente mit im Wesentlichen klarer Durchsicht
und nicht-ornamentierten Oberflächen bekannt.
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Profilglasbahnen
werden üblicherweise
im Walzverfahren aus der Glasschmelze erzeugt. Dabei bewirken zwei
am Auslass des Glasschmelzofens angeordnete Einzugswalzen das Ausbilden
eines Glasbandes mit vom eingestellten Walzens alt bestimmter Dicke.
In einer sich anschließenden
Temperierstrecke wird das Glasband geregelt abgekühlt. Nachgeordnete,
z.B. kufenartige, Flanschformungsmittel stellen an den Rändern des
Glasbandes zwei Flansche auf, üblicherweise
unter einem rechten Winkel, sobald die Temperatur des Glasbandes
hin reichend reduziert und das Glasband dadurch mechanisch stabilisiert
wurde. Ein hinter den Flanschformungseinrichtungen angeordnetes
Paar von Walzen zur Einwirkung auf den Steg kann zur weiteren Glättung des
Stegs verwendet werden. Die Glättwalzen
weisen zu diesem Zweck in der Regel glatte Oberflächen auf.
Vorrichtungen zum Herstellen von Profilglaselementen zeigen z.B.
DE 14 96 047 A1 ,
DE 14 96 416 A1 ,
DD 0 230 231 A1 Soweit
hier wie nachfolgend von „vor" oder „hinter" einem Vorrichtungselement
die Rede ist, bezieht sich diese Ortsangabe jeweils auf die Transportrichtung
des Glasbandes durch die Vorrichtung, „vor" also im Sinne von „stromaufwärts" und „hinter" im Sinne von „stromabwärts".
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Profilglaselemente
haben sich für
die Verglasung der Lichtöffnungen
von Gebäuden
vielfach bewährt.
Die lichtstreuende Ornamentierung der Glasoberfläche(n) führt zu einer vergleichmäßigten Raumausleuchtung
und eine Entspiegelung (Mattierung) in Reflexion, der U-förmige Querschnitt
sorgt für
eine hohe mechanische Stabilität.
Allerdings kann die Vielzahl der in einer größeren Lichtöffnung benötigten, deutlich erkennbaren
Dichtfugen den ästhetischen
Gesamteindruck insbesondere in der Außenansicht beeinträchtigen.
Auch ist die mit Hilfe von Ornamentierungen erzielbare Lichtstreuwirkung
begrenzt.
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Zur
Erzielung einer ausgeprägten
Lichtlenkwirkung von Verglasungen vor allem im Innenbereich von
Gebäuden
ist bereits vorgeschlagen worden, zumindest eine der Oberflächen des
Stegs von Profilglaselementen mit einem gerippten, prismenartigen Querschnitt
zu versehen (
EP 1 066
445 B1 ). Die Bruchanfälligkeit
derartiger Bauelemente ist gegenüber
Profilglaselementen gleicher Abmessungen aufgrund der örtlichen
Dickenreduzierung und der scharfen Kanten erhöht. Außerdem erschwert die kantige
und tiefe Täler
aufweisende Oberfläche
die Reinigung derartiger Bauelemente.
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Profilglaselemente
mit einem anderen Querschnitt als bei Standard-Profilglaselementen
beschreibt
DE 92 10
773 U1 . Diese Druckschrift offenbart Profilglaselemente
für Dächer von
Gewächshäusern, deren
Flansche sich entweder unter einem Flanschaufstellwinkel von deutlich
mehr als 90° beidseitig
an den Steg anschließen
und/oder an ihren Enden eine zum Steg etwa parallel verlaufende
Abkröpfung
aufweisen, um die Lichtausbeute im Randbereich zu verbessern. Der
Steg dieser Profilglaselemente kann eine oder mehrere Welle(n) aufweisen. Derartige
ungewöhnliche
Profilglaselemente haben sich aus verschiedenen Gründen in
der Praxis nicht durchsetzen können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Profilglaselemente bereitzustellen,
die unter verminderter Erkennbarkeit der Dichtfuge in der Außenansicht
nebeneinander angeordnet werden können. Die mechanische Stabilität der Profilglaselemente
soll nicht schlechter sein als bei Standard-Profilglaselementen.
Erfindungsgemäße Profilglaselemente
sollen außerdem
bevorzugt eine mindestens gleich große, vorzugsweise eine verbesserte
Lichtstreuwirkung gegenüber
Standard-Profilglaselementen aufweisen. Schließlich sollen sie mit einfachen
Mitteln in guter Qualität
herstellbar sein.
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Es
ist außerdem
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren sowie
eine einfach konstruierte Vorrichtung zum Erzeugen von Profilglaselementen,
insbesondere von erfindungsgemäß gegenüber Standard-Profilglaselementen
modifizierten Profilglaselementen, bereitzustellen.
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Ein
Verfahren gemäß der Erfindung
ist Gegenstand von Anspruch 1.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist Gegenstand von Anspruch 11.
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Erfindungsgemäße Profilglaselemente
sind Gegenstand von Anspruch 20.
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Anspruch
30 hat die Verwendung einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Profilglaselemente
für die
Fassadenverglasung zum Gegenstand.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung in den jeweiligen Kategorien sind Gegenstände der
Unteransprüche.
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Mit
dem selektiven Temperieren des Stegs und der Flansche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
(Anspruch 1) wird erreicht, dass der Steg des Profilglaselements
noch hinreichend heiß und
so weich ist, dass er sich an die Oberflächenkontur der beiden Stegprofilierungswalzen
durch plastische Verformung und ggfs. Fließen anpassen kann, während gleichzeitig
die Flansche auf eine niedrigere Flanschtemperatur abgekühlt werden
und dadurch nach dem Aufklappen durch die Flanschformungsmittel
bereits so formstabil sind, dass sie bei der Profilierung des Steges
schon im Wesentlichen rechtwinklig zum Steg ausgerichtet sind und
in dieser Ausrichtung dauerhaft verbleiben, ohne sich erneut ungewünscht zu
verformen.
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„Profilieren" meint im Rahmen
der Erfindung eine Dicken- und/oder Profiländerung des Stegs, ausgehend
vom ursprünglichen
im Wesentlichen planen Zustand, im Millimeterbereich, also um mehr
als ein Zehntel der typischen Glasdicke von Profilglaselementen.
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Im
Gegensatz dazu wird unter einer „Ornamentierung" eine Oberflächenstrukturierung
oder -prägung
im Submillimeterbereich verstanden.
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Die
selektive Temperierung von Steg und Flanschen wird bevorzugt so
vorgenommen, dass die (mittlere) Flanschtemperatur mindestens 10°C, vorzugsweise
mindestens 30°C,
insbesondere etwa 50°C
niedriger eingestellt wird als die (mittlere) Stegtemperatur. Dazu
werden vorzugsweise die Flansche im Bereich der Flanschformungsmittel
und/oder vor diesen direkt oder indirekt (z. B. mittelbar über die Flanschformungsmittel)
mit Kühlluft
beaufschlagt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Steg auf beiden Oberflächen profiliert, und zwar insbesondere
wellenförmig.
Dabei sind Wellenformen mit runden Wellentälern und -bergen und ohne ausgeprägte Stufen
oder Knickstellen bevorzugt.
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Durch
die Verwendung geeigneter Stegprofilierungswalzen wird der Steg
vorzugsweise so profiliert, dass seine Dicke über seine gesamte Breite (abgesehen
von Übergangsbereichen
zu den Flanschen) im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch werden
durch lokale Dickenreduzierungen hervorgerufene Schwachstellen im
Profilglaselement vermieden, so dass die mechanische Belastbarkeit
des Profilglaselementes insgesamt erhöht wird.
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Ein
Steg mit im Wesentlichen konstanter Dicke wird dadurch erzeugt,
dass beide Stegprofilierungswalzen mit einer im Längsschnitt
gleichartigen, insbesondere wellenartigen, Oberflächenkontur
versehen werden, wobei die Welle der einen Stegprofilierungswalze
gegenüber
der Welle der anderen Stegprofilierungswalze um eine halbe Wellenlänge versetzt
ist.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
des Verfahrens wird nur eine der beiden Oberflächen des Stegs profiliert,
insbesondere ebenfalls wellenförmig. Vorzugsweise
geschieht dies auf der von den Flanschen abgewandten Außenseite
des Steges. Das kann das Auftrennen des Profilglaselements in einzelne
Abschnitte erleichtern, wobei die Schneideinrichtung quer zur Längserstreckung
der Profilglaselemente auf die ebenen Innenflächen des Steges und der Flansche
einwirkt. Die durch die nur einseitige Profilierung erzeugten Dickenvariationen
des Steges bewirken einen ausgeprägten optischen Linseneffekt,
der zu einer stark örtlich
variierenden Lichtablenkung und dadurch vergleichmäßigten Raumausleuchtung
führt.
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Die
Stegprofilierung führt
zwangsläufig
dazu, dass sich zumindest eine der drei nachfolgenden Abmessungen
makroskopisch ändert:
Breite des Steges = Abstand der Flansche von einander; Dicke des Steges;
Höhe der
Flansche. Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung bleibt die
Breite des Steges während
der, insbesondere wellenförmigen,
Stegprofilierung im Wesentlichen konstant, während sich seine Dicke und
die Flanschhöhe
reduziert. In diesem Fall wird ein an den Steg angrenzender Abschnitt
der Flansche während
der Stegprofilierung in den Steg einbezogen. Diese Variante der
Erfindung erlaubt eine rasche Umstellung der Produktionsvorrichtung von
einer Phase, bei der Standard-Profilglaselemente mit planem, unverformtem
Steg erzeugt werden, auf eine Phase, in der erfindungemäße Profilglaselemente
mit profiliertem Steg hergestellt werden. Zu diesem Zweck muss nämlich lediglich
die Breite des den Glasschmelzofen durch die Einzugswalzen verlassenden
Glasbands angepasst werden, müssen die
selektiven Temperierungsmittel aktiviert und müssen schließlich die sich an die Flanschformungsmittel anschließenden Glättwalzen
gegen Stegprofilierungswalzen für
die Stegprofilierung ausgetauscht werden.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass – wie an sich bekannt – mit zumindest
einer der Einzugswalzen eine Ornamentierung in eine der beiden Oberflächen des
Glasbandes, vorzugsweise dessen Unterseite, eingebracht wird.
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Alternativ
oder ergänzend
dazu kann vorgesehen sein, dass mit zumindest einer der Stegprofilierungswalzen
eine Glättung
oder eine Ornamentierung einer Oberfläche des Steges durchgeführt wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß Anspruch
11 sind vorzugsweise die Oberflächen der
Stegprofilierungswalzen derart geformt und angeordnet, dass sie
zwischen sich einen durchgehenden profilierten Walzenspalt einschließen, wobei
die Größe des Walzenspalts
die endgültige
Dicke des Steges bestimmt.
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Bevorzugt
ist die Oberfläche
zumindest einer der, vorzugsweise beider, Stegprofilierungswalzen
im Längsschnitt
wellenförmig,
insbesondere etwa sinusförmig,
ausgebildet. Dabei ist „sinusförmig" nicht im strengen
mathematischen Sinne zu verstehen, sondern bezeichnet im Rahmen
der Erfindung stetige Wellen mit abwechselnd aufeinander folgenden, rundgeformten
Bergen und Tälern
ohne Stufen oder Knicke.
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Die
(mittlere) Wellenlänge
der Welle(n) in der Oberfläche
der Stegprofilierungswalze(n) liegt vorzugsweise zwischen 10 und
50 mm, insbesondere zwischen 20 und 40 mm, die (mittlere) Amplitude
der Welle der Stegprofilierungswalzen beträgt vorzugsweise zwischen 1
und 10 mm, insbesondere zwischen 2 und 6 mm. Größere Wellenlängen und
niedrigere Amplituden eignen sich weniger zum Kaschieren der Dichtfuge
zwischen benachbarten Profilglas elementen, niedrigere Wellenlängen und
höhere
Amplituden sind bedeutend schwieriger herstellbar.
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Es
ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass die Oberflächenkonturen
der beiden Stegprofilierungswalzen über ihre Breite im Wesentlichen gleichförmig sind.
Das heißt
bei wellenförmigen
Konturen, dass die Wellenlängen
und die Amplituden über
die gesamte auf den Steg einwirkende Breite der Stegprofilierungswalzen
im Wesentlichen konstant sind.
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In
einer anderen Variante der Erfindung variiert die Amplitude und/oder
die Wellenlänge
der wellenförmigen
Oberflächenkontur
der beiden Stegprofilierungswalzen über die Breite der Stegprofilierungswalzen,
so dass beispielsweise die Wellenlänge von der Mitte der Stegprofilierungswalzen
nach außen hin
zu- oder abnimmt.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass Oberflächenkontur der Stegprofilierungswalzen
im Längsschnitt
als „gestufte" Welle ausgeführt ist,
wobei die Wellentäler,
die Wellenberge und/oder die dazwischen liegenden Bereiche als im
Wesentlichen plane Stegabschnitte ausgebildet sind, die unter Stegabschnittswinkeln
an benachbarte Stegabschnitte angrenzen. Um ein flaches und nicht
zu kantiges Stegprofil zu erzielen, ist dafür Sorge zu tragen, dass die Stegabschnittswinkel
zwischen zwei benachbarten Stegabschnitten nicht extrem von 180° abweichen, insbesondere
zwischen 180° und
90° liegen,
insbesondere über
120° und
vorzugsweise über
150° liegen.
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Dabei
können
die Langen der Stegabschnitte konstant sein, es ist jedoch auch
denkbar, dass deren Länge
variiert, und zwar untereinander und/oder über die Längserstreckung (Breite) der
Stegprofilierungswalzen. Wenn der Steg über seine gesamte Breite im
Wesentlichen die gleiche Glasdicke aufweisen soll, müssen die
gestuften Wellen der beiden Stegprofilierungswalzen aufeinander
abgestimmt sein. Im Falle von Wellen mit konstanter Wellenlänge und
Amplitude über
die gesamte Breite der Stegprofilierungswalzen bedeutet dies eine
Verschiebung der jeweiligen Wellen um eine halbe Wellenlänge, so dass
Wellentäler
einer Walze zu Wellenbergen der gegenüber liegenden Walze korrespondieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfassen die Einrichtungen zum selektiven Temperieren der Flansche des
Glasbandes seitlich angeordnete Kühlluftblasdüsen, die vom Rand des Glasbandes
her zur Glasbandmitte gerichtet sind.
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Für die Einrichtungen
zum selektiven Temperieren des Stegs des Glasbandes haben sich insbesondere
oberhalb und/oder unterhalb des Glasbandes angeordnete Breitschlitzdüsen zum
Blasen von Kühlluft
auf den Steg als geeignet erwiesen.
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Alternativ
oder ergänzend
dazu kann vorgesehen sein, dass die Einrichtungen zum selektiven Temperieren
des Stegs des Glasbandes und/oder von dessen Flanschen oberhalb
und/oder unterhalb des Glasbandes angeordnete, insbesondere flüssigkeitsgekühlte, Kühlkörper umfassen.
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Es
versteht sich, dass auch im Bereich der Temperierstrecke auf das
Glasband einwirkende gekühlte
oder erwärmte
Walzen zu dessen selektiver Temperierung beitragen können.
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Wenn
zusätzlich
zur erfindungsgemäßen Profilierung
des Steges eine Ornamentierung des das Profilglaselement bildenden
Glasbands gewünscht
wird, kann zumindest eine der Einzugswalzen, vorzugsweise die untere
Einzugswalze, eine ornamentierte Oberfläche aufweisen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Stegprofilierungswalzen
als Glättwalze
für eine
der Oberflächen
des Steges gestaltet ist. Zu diesem Zweck ist die Oberfläche – abgesehen
von einer etwaigen zur Profilierung dienenden Oberflächenkontur – möglichst
glatt ausgebildet. Es versteht sich, dass umgekehrt die Stegprofilierungswalzen
zusätzlich
zur erfindungsgemäßen Profilierungskontur
eine Ornamentierung aufweisen können.
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Das
erfindungsgemäße Profilglaselement gemäß Anspruch
20 ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Dicke des Steges über seine
gesamte Breite (abgesehen von den Übergangsbereichen zu den Flanschen)
konstant ist.
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Es
wird bevorzugt so geformt, dass die Wellenlänge der Wellen des Stegs 10
bis 50 mm, vorzugsweise etwa 20 bis 40 mm, beträgt.
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Für die mittlere
Amplitude (= Abstand zwischen benachbartem Wellenberg und Wellental)
der Wellen des Stegs wird bevorzugt ein Wert von 1 bis 10 mm, vorzugsweise
2 bis 6 mm, eingestellt.
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Besonders
einfach herstellbar und stabil ist ein Profilglaselement, bei dem
der Steg einen im Wesentlichen sinusartigen Querschnitt mit gleichförmig aufeinander
folgenden Wellenbergen und Wellentälern und ohne stufige oder
winklige Übergänge aufweist.
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Alternativ
kann der Steg einen stufigen Querschnitt mit unter einem Stegabschnittswinkel
von weniger als 180° und
mehr als 90°,
vorzugsweise mindestens 120°,
insbesondere mindestens 150°,
aneinander stoßenden
im Wesentlichen planen Stegabschnitten aufweisen.
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In
Bezug auf einfache Herstellbarkeit, lichttechnische Eigenschaften
und Stabilität
besonders bevorzugt ist es, wenn die Wellenlänge der Wellen des Stegs mindestens
doppelt so groß,
vorzugsweise mindestens fünfmal
so groß,
insbesondere etwa zehnmal so groß ist wie die mittlere Amplitude
der Wellen.
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Dabei
ist vorzugsweise die Wellenlänge
der Wellen des Stegs über
seine gesamte Breite (abgesehen von den besonderen Verformungsbedingungen
unterliegenden Übergangsbereichen
vom Steg zu den Flanschen) im Wesentlichen konstant.
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Alternativ
variiert die Wellenlänge
der Wellen des Stegs über
seine Breite, insbesondere dadurch, dass die Wellenlänge der
Wellen des Stegs von der Stegmitte zu den Flanschen hin abnimmt.
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Erfindungsgemäße Profilglaselemente
eignen sich ganz besonders gut zur Verwendung für die Verglasung der Fassade
von Gebäuden,
wobei mehrere, insbesondere vertikal ausgerichtete, Profilglaselemente
parallel und unter Zwischenschaltung einer (mit Dichtmittel auszufüllenden)
Dichtfuge benachbart zueinander angeordnet werden. Überraschenderweise
lassen die erfindungsgemäßen Profilglaselemente
mit ihrem profilierten, insbesondere wellenförmig profilierten Steg die
aufgrund der rechtwinklig zum Steg ausgerichteten Flansche schmal
einstellbaren Dichtfugen jedenfalls aus einiger Entfernung praktisch
unsichtbar werden. Sie sind außerdem
mechanisch stabiler als Standard-Profilglaselemente mit gleichen
Abmessungen Die Herstellung von Profilglaselementen, insbesondere
von erfindungsgemäßen Profilglaselementen,
erfolgt erfindungsgemäß wie nachfolgend
beschrieben.
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Mit
Hilfe von zwei am Auslass eines Glasschmelzofens angeordneten, einen
Walzenspalt zwischen sich einschließenden Einzugswalzen wird ein im
Wesentlichen planes, aber noch weiches Glasband mit durch die Einstellung
des Walzenspalts vorgebbarer Dicke bereitgestellt. Die Glasschmelze kann
in einem beliebigen, aus dem Stand der Technik bekannten Glasschmelzofen
hergestellt werden. Als Glas kommen üblicherweise Natronkalksilikatgläser zur
Anwendung, die bedarfsweise färbende
Zusätze aufweisen
können.
Die Erfindung ist aber nicht auf derartige Glasarten beschränkt. Die
Einzugswalzen weisen meist den gleichen Durchmesser und die gleiche
Breite auf, sie können
in ihren Abmessungen aber auch voneinander abweichen.
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Vorteilhafterweise
weist zumindest eine der Einzugswalzen, insbesondere die untere
Einzugswalze, eine ornamentierte Oberfläche auf, mit der die mit ihr
in Berührung
kommende(n) Oberflächen)
des Glasbandes, also insbesondere dessen Unterseite, ornamentiert,
also mit einer Oberflächenstruktur
im Submillimeterbereich versehen wird. Wie bei Standard-Profilglaselementen üblich, kann
die betreffende Einzugswalze insbesondere eine – beispielsweise durch Sandstrahlen,
Prägung
oder Laserbearbeitung erzeugte – regelmäßig oder
unregelmäßig im Mikrometerbereich
strukturierte Oberfläche
aufweisen, mit der die Glasbandoberfläche einen in der Reflexion matten,
in der Durchsicht transluzent bis durchscheinend wirkenden Charakter
erhält.
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Das
so erzeugte Glasband wird nachfolgend in einer Temperierstrecke
geregelt abgekühlt,
in der das Glasband von Transportrollen, Gaskissen oder dergleichen
unterstützt
wird. Die geregelte Kühlung des
Glasbands in der Temperierstrecke erfolgt z.B. über eine oder mehrere sich über das
Glasband quer erstreckende Breitschlitzdüsen, die insbesondere oberhalb
des Glasbandes angeordnet werden, und/oder durch flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper, die z.B.
zwischen den Transportrollen oder innerhalb eines Gaskissenelements
angeordnet sein können.
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Anders
als bei der Herstellung von Standard-Profilglaselementen wird erfindungsgemäß im Bereich
der Temperierstrecke eine selektive Temperierung des späteren Steges
und der späteren
Flansche vorgenommen, so dass die Stegtemperatur bei der nachfolgenden
Stegprofilierung signifikant höher ist
als die mittlere Flanschtemperatur. Dazu wird z.B. bei einer Standard-Profilglaszusammensetzung
vom Natronkalksilikatglastyp vor dem Stegprofilierungsschritt die
mittlere Stegtemperatur auf etwa 750°C (statt etwa 700°C bei der
Produktion von Standard-Profilglaselementen) eingestellt, während die mittlere
Flanschtemperatur gleichzeitig auf einen bis zu etwa 50°C niedrigeren
Wert, nämlich
auf etwa 700°C,
eingestellt wird. Die für
eine konkrete Glaszusammensetzung erforderlichen Temperaturen können je
nach der Glasart hiervon abweichen, sie können durch einfache Versuche
ermittelt werden.
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Im
Anschluss an die Temperierstrecke werden die Ränder des Glasbandes mit geeigneten Flanschformungsmitteln,
z.B. mit Hilfe von Kufen (wie aus dem Stand der Technik bekannt)
oder mit Hilfe von Walzen, zu Flanschen aufgestellt, die zwischen
sich den Steg einschließen.
Die selektive Temperierung von Steg und Flanschen wird im Bereich der
Flanschformungs mittel fortgesetzt. Dazu werden z.B. die das Aufstellen
der Flansche bewirkenden Kufen durch Anblasen mit Kühlluft gekühlt, was
wiederum mittelbar eine Kühlung
der sich aufstellenden Flansche bewirkt. Anstelle von oder in Ergänzung zu den
beschriebenen Kühlmitteln
kann auch eine lokale Erhitzung von Bereichen des Glasbandes erfolgen, um
ein Absinken der Stegtemperatur und/oder der Flanschtemperatur unter
die vorgenannten Zielwerte zu verhindern.
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Nach
dem Aufstellen der Flansche und unmittelbar vor der Stegprofilierung
liegt die Stegtemperatur bei einem Wert, bei welcher eine Profilierung des
Steges noch möglich
ist, und die Flanschtemperatur liegt auf einem signifikant darunter
liegenden Wert, bei der die Flansche hinreichend formstabil sind.
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Die
erfindungsgemäße Stegprofilierung schließt sich
im Normalfall unmittelbar an das Aufstellen der Flansche durch die
Flanschformungsmittel an. Hierzu wirkt im Rahmen der Erfindung ein oberhalb
und unterhalb des Glasbandes angeordnetes und einen Walzenspalt
zwischen sich einschließendes
Paar von Stegprofilierungswalzen auf den auf höherer Stegtemperatur befindlichen,
plastisch verformbaren und unter Walzendruck noch zur Profilierung
hinreichend fließfähigen Steg
ein und profiliert ihn entsprechend dem Oberflächenprofil der Stegprofilierungswalzen.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Flansche des Profilglaselementes bereits
so weit abgekühlt,
dass deren eine ungewünschte
Verformung nicht mehr zu befürchten
ist.
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Die
erfindungsgemäße selektive
Temperierung der Flansche und des Stegs macht es also möglich, dass
eine Stegprofilierung vorgenommen werden kann, ohne dass die Flansche
mit aufwendigen Vorrichtungen in ihrer durch die Flanschformungsmittel
erzeugten Form und Ausrichtung gehalten werden müssen.
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Ferner
ermöglicht
es die selektive Temperierung des Profilglaselementes vor der Stegprofilierung und
vor bzw. während
der Flanschformung, das Glasband mit hoher Geschwindigkeit zu produzieren,
da nicht zu befürchten
ist, dass sich die Flansche, selbst wenn diese eine relativ hohe
Masse aufweisen, aufgrund der Fliehkraft verformen.
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Im
Anschluss an die Stegprofilierung werden die Flansche und der Steg
geregelt so abgekühlt, dass
dem Einfrieren von Spannungen im Profilglaselement entgegengewirkt
wird. Die immer noch vorhandene ungleichmäßige Temperaturverteilung des Profilglaselementes
nach der Stegprofilierung macht es erforderlich, dass der Steg zu
Beginn des Kühlprozesses
stärker abgekühlt wird
als die Flansche, bis sich die Stegtemperatur der Flanschtemperatur
angenähert
hat.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, das Profilglaselement nach der Stegprofilierung
in bekannter Weise mit einer oder mehreren Beschichtungen zu versehen,
z.B. auf Basis von Lacken oder mit einer pyrolytischen Sonnenschutzbeschichtung
auf Metalloxidbasis. Die Beschichtung wird dabei vorzugsweise auf
die Innenseiten des Stegs und/oder der Flansche aufgebracht.
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Es
liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, im Bereich des Steges und/oder
der Flansche eine Drahteinlage in das Glasband einzubringen, welche von
einer geeignet angeordneten Vorratsrolle abgerollt wird und vor
den Einzugswalzen in die Glasschmelze eingetaucht wird, so dass
der Draht hinter den Einzugswalzen in das Glas eingebettet ist.
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Im
Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie
das erfindungsgemäße Profilglaselement
anhand der Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische, nicht maßstäbliche Seitendarstellung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Erzeugen von Profilglaselementen;
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2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1;
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3 einen
Querschnitt durch die Vorrichtung der 1 und 2 im
Bereich der Stegprofilierungswalzen, entsprechend dem Schnitt A-A
in 2;
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4 einen
schematischen, nicht maßstäblichen
Querschnitt durch zwei unter Zwischenschaltung einer Dichtfuge benachbart
angeordnete erfindungsgemäße Profilglaselemente
in einer ersten Ausführungsform;
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5 einen
Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform erfindungsgemäßer Profilglaselemente
mit einer Ausschnittsvergrößerung.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Erzeugen von Profilglaselementen, während 2 die gleiche
Vorrichtung in der Draufsicht darstellt.
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Am
Auslass eines in den 1, 2 nur angedeuteten
Glasschmelzofens 1 üblicher
Bauweise, in dem eine Glasschmelze 2 erzeugt wird, sind zwei
Einzugswalzen 3, 4 mit gleichem Durchmesser übereinander
unter Belassung eines Walzenspalts angeordnet. Mit den Einzugswalzen 3, 4 wird
ein im Wesentlichen planes, aber noch weiches Glasband 5 vorgebbarer
Dicke bereitgestellt. Die untere Einzugswalze 4 weist eine
unregelmäßige Oberflächenstruktur
auf, die sich auf die Unterseite des Glasbands 5 überträgt.
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Die
Glasschmelze 2 aus üblichem
Natronkalksilikatglas hat vor den Einzugswalzen 3, 4 eine Temperatur
in der Größenordnung
von etwa 1100°C.
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An
die Einzugswalzen 3, 4 schließt sich eine Temperierstrecke 9 an,
durch die das Glasband 5 auf mehreren Transportrollen 6 transportiert
wird. Oberhalb des Glasbandes 5 sind zwei sich quer zum
Glasband 5 erstreckende Breitschlitzdüsen 7 angeordnet, durch
die in kontrollierter Weise Kühlluft
auf das Glasband 5 geblasen wird. Innerhalb der Temperierstrecke 9 sind
außerdem
zwischen den Transportrollen 6 flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper 8 zur
Strahlungskühlung
des Glasbandes 5 von unten angeordnet.
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Innerhalb
der Temperierstrecke 9 ist in der dargestellten Ausführungsvariante
oberhalb einer der Transportrollen 6 eine Glättwalze 10 mit
glatter Oberfläche
vorgesehen, mit der das Glasband 5 geglättet, stabilisiert und gekühlt werden
kann.
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Am
Ende der Temperierstrecke 9 sind Flanschformungsmittel 11 in
Form von winklig zum Rand des Glasbandes 5 verlaufenden
Kufen zum Aufstellen von Flanschen 32, 33 an den
Rändern
des Glasbandes 5 installiert. Durch die Lage und die Form
der Flanschformungsmittel 11 kann der Flanschaufstellwinkel 34 der
Flansche 32, 33 sowie deren Höhe beeinflusst werden.
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Unmittelbar
vor den Flanschformungsmitteln (Kufen) 11 sind auf jeder
Seite des Glasbandes 5 zwei Kühlluftblasdüsen 12, 13 angeordnet,
die Kühlluft
gegen den Rand des Glasbandes 5 (Düse 12) bzw. gegen
die mit den sich aufstellenden Flanschen 32, 33 in
Berührung
kommenden Kufen 11 blasen (Düse 13) und die erfindungsgemäß eine selektive Temperierung
der Flansche 32, 33 einerseits und des Stegs 31 des
Glasbandes 5 andererseits bewirken. Mit der gezielten Kühlung des
Randes des Glasbandes 5 durch die Kühlluftblasdüsen 12, 13 wird
erreicht, dass nach dem Aufstellen der Flansche 32, 33 die
mittlere Flanschtemperatur signifikant unterhalb der mittleren Stegtemperatur
liegt, nämlich
mindestens etwa 10°C,
vorzugsweise mindestens 30°C
und besonders bevorzugt etwa 50°C.
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An
die Temperierstrecke 9 und die Flanschformungsmittel 11 schließt sich
ein Paar von horizontalen Stegprofilierungswalzen 14, 15 an,
mit denen der Steg 31 profiliert, insbesondere im Querschnitt wellenförmig geformt
werden kann. Der Durchmesser der oberen Stegprofilierungswalze 14 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
größer als
derjenige der unteren Stegprofilierungswalze 15, dafür ist die untere
Stegprofilierungswalze 15 breiter als die obere Stegprofilierungswalze 14.
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3 zeigt
ergänzend
zu den 1 und 2 den Bereich der Stegprofilierungswalzen 14, 15 vergrößert und
im Querschnitt A-A der 2, wobei von der oberen Stegprofilierungswalze 14 nur
ein unterer Teil gezeigt wird. Es wird ersichtlich, dass beide Stegprofilierungswalzen 14, 15 im
Längsschnitt eine
wellenförmige,
nämlich
im Wesentlichen sinusförmige
Oberflächenkontur
haben und so angeordnet sind, dass sie zwischen sich einen durchgehenden Walzenspalt
einschließen.
Die Wellenlänge
der Oberflächenkontur
der beiden Stegprofilierungswalzen 14, 15 ist
gleich, ebenso ihre Amplitude; ihre Wellen sind um eine halbe Wellenlänge gegeneinander versetzt,
so dass der Walzenspalt über
die gesamte Breite des Stegs 31 eine im Wesentlichen konstante Dicke
aufweist. Im Walzenspalt befindet sich der bereits durch die Stegprofilierungswalzen 14, 15 sinusförmig profilierte
Steg 31 des Profilglaselements 30, das außerdem unter
einem Flanschaufstellwinkel 34 von etwa 90° beiderseits
an den Steg 31 anschließende, im Wesentlichen plane
Flansche 32, 33 umfasst.
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Seitlich
der Flansche 32, 33 sind Flanschführungsrollen 16 mit
vertikalen Drehachsen und großen Durchmesser
vorgesehen, mit denen verhindert werden kann, dass die soeben geformten
Flansche 32, 33 wieder nach außen wegkippen.
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Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich wird,
schließt
sich an die Stegprofilierungswalzen 14, 15 eine
Zone an, in der das soeben geformte und auf weiteren Transportrollen 17 transportierte
Profilglaselement 30 thermisch und mechanisch stabilisiert und
für die
geregelte Abkühlung
und mechanische Entspannung im sich anschließenden (nicht dargestellten)
langgestreckten Kühlofen 21 vorbereitet wird.
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Dazu
sind zur Sicherung der Flansche 32, 33 gegen unbeabsichtigte
Verformung zunächst
weitere Flanschführungsmittel 18, 19 vorgesehen.
Diese bestehen im ersten Falle aus einer Führungsrolle geringen Durchmessers
und einer Führungskufe (Flanschführungsmittel 18),
die die Flansche 32, 33 beiderseits zwischen sich – im Normalfall
berührungslos – einschließen. Im
zweiten Falle bestehen sie aus zwei die Flansche zwischen sich einschließenden,
im Normalfall ebenfalls von diesen geringfügig beabstandeten Führungskufen
(Flanschführungsmittel 19).
Außerdem
ist eine weitere Breitschlitzdüse 20 oberhalb
des Glasbandes 5 angeordnet, die in das Innere des Profilglaselements 30 Kühlluft bläst und für eine Annäherung der
zunächst
noch höheren
Stegtemperatur an die Flanschtemperatur sorgt.
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4 zeigt
im Querschnitt je ein vollständig und
ein teilweise dargestelltes Profilglaselement 30 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die beiden gleichartigen Profilglaselemente 30 grenzen
mit ihren Flanschen 32, 33 aneinander, wobei zwischen
beiden eine mit einem Dichtmittel 36 (z.B. auf Silikonbasis)
ausgefüllte
schmale Dichtfuge 37 verbleibt. Die Flansche 32, 33 der
Profilglaselemente 30 schließen mit dem sie verbindenden
Steg 31 jeweils einen Flanschaufstellwinkel 34 von
etwa 90° ein.
Der Steg 31 ist wellenförmig,
nämlich
in etwa sinusförmig
und stufenlos geformt. Seine Wellenlänge liegt im schematisch und
nicht maßstäblich dargestellten
Ausführungsbeispiel über die
gesamte Stegbreite bei etwa 30 mm, seine mittlere Amplitude (abgesehen
von den Übergangsbereichen
zwischen dem Steg 31 und den Flanschen 32, 33)
bei etwa 3 mm. Die Breite des Profilglaselements 30 beträgt etwa
26 cm, die Höhe
der Flansche 32, 33 liegt bei etwa 55 mm, die
Glasdicke bei etwa 7 mm. Profilglaselemente mit derartigen Abmessungen
und Profilformen haben sich in der Praxis bewährt. Sie erlauben die optische
Kaschierung der Dichtfuge, sind gut herstellbar, verfügen über eine
hohe mechanische Stabilität
und führen
zu einer gleichmäßigen Raumausleuchtung.
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Es
wird erkennbar, dass durch die erfindungsgemäße Form der Stege 31 und
die rechtwinklige Anordnung der Flansche 32, 33 nur
eine schmale Dichtfuge 37 benötigt wird. Außerdem wird
durch die Wellenform der Stege 31 mit flachen und langgestreckten
Wellen der beiden nebeneinander angeordneten Profilglaselemente 30 die
Dichtfuge 37 jedenfalls aus gewisser Entfernung kaschiert,
so dass die nebeneinander angeordneten Profilglaselemente 30 scheinbar
fugenlos aneinander grenzen. Dieser optische Eindruck wird weiter
gefördert,
wenn ein transparentes oder transluzentes Dichtmittel 36 verwendet
wird.
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Das
erfindungsgemäße Profilglaselement 30 eignet
sich somit ganz besonders zur Verwendung für die Verglasung der Fassaden
von Gebäuden,
wobei mehrere Profilglaselemente 30 parallel und unter Zwischenschaltung
einer Dichtfuge 37 benachbart zueinander angeordnet werden.
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5 zeigt
einen Querschnitt und eine Ausschnittsvergrößerung einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Profilglaselementes 30. Das
dargestellte Profilglaselement 30 weist zwei Flansche 32, 33 und
rechtwinklig dazu einen zwischen diesen angeordneten Steg 31 auf.
Der Steg 31 ist wie bei der in 4 gezeigten
ersten Ausführungsform wellenförmig ausgebildet,
jedoch sind in diesem Falle die Wellen gestuft ausgeführt. Die
Wellentäler,
die Wellenberge und die diese verbindenden Stegabschnitte der gestuften
Wellen des Steges 31 sind als im Querschnitt im Wesentlichen
plane Stegabschnitte ausgebildet, wobei im dargestellten Beispiel
jeder Stegabschnitt in etwa gleich lang ist. Die Stegabschnitte
grenzen unter einem Stegabschnittswinkel 35 aneinander.
Der Stegabschnittswinkel 35 liegt bei dieser Ausführungsform
bei etwa 160°,
so dass sich ein flaches und langgestrecktes Oberflächenprofil
ergibt.
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Im
Rahmen des Erfindungsgedankens sind weitere Abwandlungsmöglichkeiten
gegeben. So ist es beispielsweise möglich, das Glasband 5 hinter den
Einzugswalzen 3, 4, jedoch vor den Flanschformungsmitteln 11 in
zumindest zwei Glasbänder 5 zu teilen,
die anschließend
erfindungsgemäß temperiert und
geformt werden. Die geformten Profilglaselemente 30 können beispielsweise
einer thermischen oder chemischen Vorspannungsbehandlung zur weiteren
Erhöhung
der Bruchfestigkeit und/oder zur Erzielung von verbesserten Sicherheitseigenschaften unterzogen,
mit weiteren Elementen laminiert, beschichtet oder anderweitig veredelt
werden. Schließlich
ist die Erfindung auch auf Profilglaselemente mit nur einem Flansch
anwendbar.