DE102008031770A1 - Verfahren zur Herstellung einer gebogenen Verbundglasscheibe - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von bleibend gebogenem Verbundglas (1), wobei wenigstens zwei Scheiben (2, 3) mit einer Verbundplatte (4) gebogen und verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundplatte (4) vor dem Biegen zwischen die Scheiben (2, 3) gelegt wird, die gesamte Scheibeneinheit (1) dann über eine Form (5) gebogen wird, die gebogene Scheibeneinheit (1) mit Befestigungsteilen (6) fixiert wird, anschließend die gesamte Einheit (1) unter Druck erwärmt wird, der Bereich der Verbundplatte (4) mit Unterdruck beaufschlagt wird, und unter diesen Bedingungen die Verbundplatte (4) mit den Glasscheiben (2, 3) eine schubsteife Verbindung eingeht.

Description

  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Herstellung und Ausführung einer gebogenen Verbundglasscheibe. Gebogene Glasscheiben können auf verschiedene Weise hergestellt werden. In erster Linie werden solche Scheiben durch Erhitzen der Einzelscheiben bis zur Erweichung und anschließendem Verformen in einer Biegeform hergestellt. Nach dem Biegen werden die Scheiben zusammengelegt und mittels einer Zwischenfolie zu einer Verbundglasscheibe weiterverarbeitet. Diese Herstellung ist aufwändig und energieintensiv. Nachteilig an diesem Verfahren ist auch die optische Qualität dieser Scheiben. Durch den thermischen Biegevorgang entstehen oft Abdrücke auf der Glasscheibe, die als Dellen wahrgenommen werden. Diese Abdrücke entstehen dadurch, dass die plane Glasscheibe durch Erhitzen in einen zähflüssigen Zustand gebracht wird und sich durch die Schwerkraft einer Form anpasst. Diese Form ist allerdings nicht glatt sondern besteht aus modular zusammengefügten Metallteilen, die auf der Glasoberfläche Abdrücke hinterlassen können. Reicht die Schwerkraft alleine nicht aus, werden die zähflüssigen Glasscheiben unter zu Hilfenahme einer zweiten Form in die erste gedrückt. Bei thermisch behandelten Gläsern, die bis zur Zähflüssigkeit erhitzt werden, entstehen meistens Wellen an der Glasoberfläche.
  • Beim thermischen Biegen werden diese durch die gekrümmte Oberfläche und das nicht gleichmäßige Fließen des Glases verursacht. Diese Wellen sind auf Grund der gekrümmten Glasoberfläche besonders stark sichtbar. Durch den Erwärmungsprozess bis zur Materialerweichung und des anschließenden mehr oder weniger ungleichmäßigen Verformungsvorganges entstehen an den Glasoberflächen Bereiche mit unterschiedlichen Spannungszuständen. Werden die Scheiben schnell abgekühlt frieren diese ein. Dies hat zur Folge dass an der Glasoberfläche sogenannte Anisotropien entstehen. Anisotropien sind physikalische Effekte die aus der Wärmebehandlung und der internen Spannungsverteilung entstehen. Eine vom Blickwinkel abhängige Wahrnehmung dunkelfarbiger Ringe, Streifen oder Wolken bei polarisiertem Licht ist die Folge.
  • Polarisiertes Licht ist auch im normalen Tageslicht vorhanden. Die Größe der Polarisation ist abhängig vom Wetter und vom Sonnenstand. Eine weitere Herstellungsart ist das sogenannte Kaltbiegen. Dies ist allerdings nur möglich bei relativ großen Biegeradien. Beim Kaltbiegen werden die Glasscheiben in einer Vorrichtung über eine Form gebogen und anschließend mit verschiedenen Techniken in dieser Form fixiert.
  • Die EP 0 190 721 B1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer gebogenen Verglasung, wobei das verwendete Ausgangsmaterial eine Verbundglasscheibe ist, welche aus einem Sandwich aus zumindest zwei ebenen Glasscheiben und einer einzelnen oder multiplen Kunststoffschicht besteht, welche zwischen jedem Paar von Glasscheiben angeordnet ist, wobei die Verbundglasscheibe in Eingriff mit einer gebogenen Oberfläche gebracht wird und dann gebogen wird, bis die Randabschnitte der Glasscheibe auf der gebogenen Oberfläche in Eingriff gelangen, und schließlich werden Rückhalteeinrichtungen befestigt, um die gebogenen Verbundglasscheiben in der gebogenen Position zu halten.
  • Nachteilig an dieser Ausführung ist der Umstand, das die Scheiben nur so lange gebogen sind, solange die Rückhalteeinrichtungen vorhanden sind. Dies führt dazu das für den Einsatz dieser Scheiben immer eine aufwändige und massive Rahmenkonstruktion notwendig ist. Ohne Rückhaltekonstruktion bleibt die Verbundscheibe nur eine ebene und nicht gebogene Verbundglasscheibe.
  • Die DE 195 19 504 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen gebogener Verbundglasscheiben, wobei wenigstens zwei Scheiben gebogen und unter Zwischenlage einer Verbindungsschicht verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht auf mindestens eine von zwei thermisch vorgespannten planen Einzelscheiben aufgebracht wird, die Scheiben unter Zwischenlage der Verbindungsschicht aufeinandergelegt werden, die so gebildete Scheibeneinheit gebogen wird, anschließend unter zwangsweiser Aufrechterhaltung der Biegung unter Druck zur innigen Verbindung von Einzelscheiben und Verbindungsschicht zunächst erhitzt und anschließend abgekühlt wird und dass erst dann die Scheibeneinheit freigegeben wird. Dieses Verfahren setzt voraus dass die Scheiben thermisch vorgespannt sein müssen und dass die Verbindungsschicht auf mindestens einer dieser beiden Scheiben im planen Zustand aufgebracht werden muss.
  • Die EP 1 046 493 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von bleibend gebogenen Verbundglas, bestehend aus mindestens zwei Glasscheiben, wobei diese voneinander beabstandet werden und der dadurch gebildete Zwischenraum mit einem flüssigen transparenten Kunststoff als Verbindungsschicht ausgefüllt wird und anschließend eine Aushärtung des Kunststoff erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheiben kalt gebogen werden und der verwendete Kunststoff im ausgehärteten Zustand schubfest ist und eine höhere Haftung am Glas als die auftretenden Scherkräfte aufweist.
  • Dieses Verfahren setzt eine aufwendige Technik des Auffüllens des Spaltes mit einem Gießharz voraus dass meist nicht für Verbundsicherheitsglas geeignet. Ist eine Splitterbindung notwendig ist bei dieser Lösung eine weitere Scheibe mit einer splitterbindenen Kunststofffolie notwendig.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein einfaches Verfahren zur Herstellung von bleibend gebogenen Verbundglasscheiben zur Verfügung zu stellen, wobei die Verbundtechnik eine ausreichende Splitterbindung aufweist, die Glasscheiben nur soweit erwärmt werden das hierdurch keine optischen Nachteile durch innere Spannungen entstehen, und alle Arten von Glas verwendet werden können.
  • Gelöst wird die Aufgabe dadurch dass die Glasscheiben (2, 3) in einer Vorrichtung (5) kalt gebogen werden, wobei zwischen den Scheiben (2, 3) eine Verbundplatte (4) aus Kunststoff eingelegt wird. Diese Verbundplatte (4) ist so flexibel dass sich die gesamte Scheibeneinheit gleichmäßig in die geplante Form drücken lässt. Nachdem die Scheibeneinheit in der Vorrichtung (5, 6) fixiert ist wird das gesamte Scheibenpaket auf ca. 140°C erwärmt und einem Überdruck von ca. 14 bar ausgesetzt. Mittels einer luftdichten Umhüllung (7) wird aus dem Bereich der Verbundplatte (4) die Luft mittels Unterdruck abgesaugt. Unter diesen Bedingungen gehen die Scheibenoberflächen mit der Verbundplatte (4) eine innige Verbindung ein. Nachdem die Einheit langsam auf Raumtemperatur wieder abgekühlt ist liegt ein schubsteifer Verbund zwischen den einzelnen Schichten (2, 3, 4) der Glaseinheit vor. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Verbundplatte (4) ein Ionoplast-Polymer Material verwendet. Dieses Kunststoffmaterial ist wesentlich schubsteifer und temperaturbeständiger als die üblichen Zwischenschichten aus Polyvinylbutyral oder Polyurethan. Mit dieser Verbundplatte (4) ist es möglich die Rückstellkräfte der gebogenen Scheiben zu überwinden, und zusätzliche Kräfte aus planmäßigem Gebrauch (Wind, Schnee, usw.) aufzunehmen. Die Verbundplatte (4) kann aber auch aus jeglichem anderen dafür geeigneten Material bestehen. Verwendet werden können alle Arten von Glas. Bei großen Biegeradien können normale Glasscheiben ohne thermische Vorspannung verwendet werden. Bei kleineren Biegeradien und höheren auftretenden Zugkräfte in den Glasscheiben werden chemisch vorgespannte Glasscheiben eingesetzt. Chemisch vorgespannte Scheiben können wesentlich höhere Zugkräfte aufnehmen als nicht vorgespannte Scheiben, und haben zudem den Vorteile dass die optische Qualität durch die Vorspannung so gut wie nicht verändert wird. Die Anisotropien, wie bei thermisch vorgespannten Gläsern, sind hier nicht vorhanden. Neben den chemisch vorgespannten Scheiben können natürlich auch thermisch teilvorgespannte Glasscheiben und thermisch voll vorgespannte Glasscheiben verwendet werden, diese weisen allerdings die optischen Nachteile wie zuvor beschrieben auf. Denkbar sind aber auch weitere Glasarten. So können hier neben Kalknatronglas auch Borosilikatglas, Gussglas, oder auch gezogenes Glas verwendet werden. Weiter sind auch Kunststoffgläser, wie z. B. Acrylglas oder Polycarbonatglas denkbar, sowie alle möglichen Kombinationen der vorher beschriebnen Glasarten.
  • Nachfolgend wird die Herstellung einer gebogenen Scheibe (1) anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben:
  • 1 zeigt die schematische Anordnung der Einzelelemente. Die Glasscheiben (2, 3) werden mit der Verbundplatte (4) zu einem Scheibenpaket (1) zusammengelegt. Der exakt Zuschnitt der Scheiben (2, 3) und der Verbundplatte (4) sind Vorraussetzung für eine saubere Kantenausführung am fertigen Produkt.
  • 2 zeigt wie das Scheibenpaket (1) über die Form (5) gebogen und mittels Halteleisten (6) an den beiden geraden Kanten gegen die Vorrichtung (5) gedrückt wird. Die verwendete Verbundplatte (4) ist flexibel genug damit die beiden Scheiben (2, 3) gleichmäßig gebogen werden können, lässt aber auch eine Relativbewegung zwischen den beiden Scheiben (2, 3) zu ohne die Scheibenoberflächen zu beschädigen. Nachdem das Scheibenpaket (1) in die Form der Vorrichtung (5) gedrückt wurde, werden die beiden Halteleisten (6) so fixiert, dass das Scheibenpaket (1) nicht mehr zurückfedern kann.
  • 3: Anschließend werden alle Kanten des Scheibenpakets (1) mit speziellen Abdichtprofilen (10) versehen. Diese Profile (10) sind so konzipiert dass bei Erwärmung bzw. Erweichung der Verbundplatte (4) kein Material aus dem Scheibenverbund (1) herauslaufen kann.
  • 4: Die gesamte Einheit wird in einer luftdichten Umhüllung (7) verpackt und hermetisch von der Außenluft getrennt. An verschiedenen Stellen sind an der luftdichten Umhüllung (7) Ventile (9) angebracht. Über diese Ventile wird die Luft aus der luftdichten Umhüllung (7) abgesaugt.
  • Die gesamte Einheit wird in einem Autoklaven (8) mehrere Stunden bei einer Temperatur von ca. 140°C und einem Druck von ca. 14 bar laminiert. Während dieser Zeit wird innerhalb der luftdichten Umhüllung (7) ein Unterdruck von ca. 0,5 bis 0,98 bar erzeugt. Nach diesem Laminierprozess wird die Einheit langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend kann die gebogene Verbundglasscheibe (1) aus der Vorrichtung (5) entfernt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform zu oben beschrieben Verfahren kann die luftdichte Umhüllung (7) zuerst um die zu biegenden Schichten (2, 3, 4) gebracht werden und anschließend wird die gesamte Einheit (1) auf der Vorrichtung (5) gebogen. Die in der luftdichten Umhüllung (7) gebogenen Einzellagen (2, 3, 4) werden dann auf der Vorrichtung (7) fixiert und dann in den Autoklaven (8) verbracht.
  • Durch diesen Herstellungsprozess verbleibt die gesamte Verbundeinheit nach der Laminierung in der vorgegebenen, gebogenen Lage. Die Vorteile bestehen darin, dass mit diesem Herstellungsverfahren gebogene Verbundglasscheiben mit einem homogenen und blasenfreien, sowie schubfesten Verbund hergestellt werden können. Nach der Entnahme liegt eine einbaufertige gebogen Verbundglasscheibe vor.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0190721 B1 [0004]
    • - DE 19519504 C2 [0006]
    • - EP 1046493 B1 [0007]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von bleibend gebogenem Verbundglas (1), wobei wenigstens zwei Scheiben (2, 3) mit einer Verbundplatte (4) gebogen und verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundplatte (4) vor dem Biegen zwischen die Scheiben (2, 3) gelegt wird, die gesamte Scheibeneinheit (1) dann über eine Form (5) gebogen wird, die gebogene Scheibeneinheit (1) mit Befestigungsteilen (6) fixiert wird, anschließend die gesamte Einheit (1) unter Druck erwärmt wird, der Bereich der Verbundplatte (4) mit Unterdruck beaufschlagt wird, und unter diesen Bedingungen die Verbundplatte (4) mit den Glasscheiben (2, 3) eine schubsteife Verbindung eingeht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlatte (4) eine Ionoplast-Polymer-Folie, insbesondere die SentryGlasPlus-Folie von DuPont, ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Verbundplatte (4) aus Polyvinylbutyral besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Verbundplatte (4) aus Ethylen-Vinylacetat besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus Kalknatronglas bestehen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus Borosilikat bestehen.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus Gussglas bestehen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus einem gezogenen Glas bestehen.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) thermisch vorgespannt sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) chemisch vorgespannt sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus einem Acrylglas besteht.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus einem Polycarbonatglas besteht.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Glasscheiben (2, 3) aus mindestens einem oder mehreren Materialien der Ansprüche 5 bis 12 bestehen.
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