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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe durch Laminierung von zwei äußeren Scheiben mit mindestens einer zwischen den äußeren Scheiben angeordneten Verbundfolie.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Verbundglasscheibe, umfassend zwei äußere Scheiben und mindestens eine zwischen den äußeren Scheiben angeordnete Verbundfolie.
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Bei Verbundglas handelt es sich um ein Laminat aus zwei äußeren Scheiben mit mindestens einer dazwischen angeordneten klebefähigen Verbundfolie, das z. B. als Verbundsicherheitsglas im Baubereich oder Automobilbau zum Einsatz kommt. Dabei wird zunächst ein so genannter Vorverbund hergestellt, der aus den äußeren Scheiben und den dazwischen anzuordnenden Folie besteht. Der endgültige Verbund wird dann in Autoklaven durch ein Zusammenspiel von Hitze und Druck hergestellt. Abgesehen von extrem hohen Investitionskosten für Autoklaven haben sich diese als nachteilig erwiesen, wenn es gilt, das Verbundglas mit Haltern auszurüsten. Dabei kommt es sehr häufig zu Glasbruch; der Anteil an Ausschuss bei derartig hergestelltem Verbundglas ist besonders hoch.
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Damit stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine Verbundglasscheibe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, das sich durch besonders hohe Effektivität und allenfalls minimalen Ausschuss bei der Laminierung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelost, dass in die Verbundglasscheibe mindestens eine Halterung integriert wird, indem die Halterung in die durch Erhitzen zumindest in dem die Halterung umgebenden Bereich aufgeweichte Verbundfolie eingebettet wird.
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Mit diesem Verfahren ist es erstmals möglich, Halterungen in das Verbundglas auf effektive Weise bereits bei der Herstellung zu integrieren. Dabei wird die mindestens eine zwischen den äußeren, vorzugsweise teilvorgespannten Scheiben vorgesehene Verbundfolie bei der Herstellung gezielt so erhitzt, dass sie zumindest teilweise zum Schmelzen gebracht wird und zwar in dem die Halterung umgebenden Bereich. Der bei der Erhitzung entstehende wachsweiche Struktur und der damit einhergehende Klebeeffekt der Verbundfolie wird dann ausgenutzt, um die Halterung direkt während der Laminierung in die Verbundsicherheitsglasscheibe zu integrieren. Halterungen werden also gewissermaßen durch Klebung nach gezieltem Erhitzen des Gefüges in dieses aufgenommen.
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Besonders geeignet zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas. Diese umfasst eine obere und eine untere Druckebene, welche relativ zueinander verstellbar sind und bei welcher das Gehäuse mit einer Mehrzahl von Traversen ausgerüstet ist. Über diese Vorrichtung werden von der Ober- wie von der Unterseite Druckkräfte auf die zu einem Vorverbund zusammengestellten Scheiben oder Platten ausgeübt. Dank einer besonders massiven Ausbildung des Geräterahmens bzw. der Traversen ist es möglich, die hohen bei der Herstellung des Werkstücks entstehenden Kräfte aufzunehmen und die Produktion von gleichmäßig ausgebildeten und gut verarbeiteten Scheiben zu gewährleisten.
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Die gezielte Art der Laminierung in einer dafür geeigneten Vorrichtung bewirkt letztlich, dass die Halterungen spannungsneutral in das Verbundglas aufgenommen werden können. Dabei gilt es, einen direkten Kontakt zwischen den Halterungen und dem Glas durch einen möglichst umfassenden Klebeeffekt zu verhindern. Die Halterungen werden also vollflächig in der nach dem Schmelzen und anschließenden Erhärten als Folie bewirkenden Verbundfolie verankert, wenn die Halterung durch die Verbundfolie gegenüber den äußeren Scheiben abgeschirmt in die Verbundglasscheibe eingebettet wird.
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Um dieses Einbetten der Halterungen in das Verbundglas zu erreichen, wird eine besondere Ausbildung der Halterungen vorgeschlagen. In diesem Sinne ist es zu verstehen, dass die Halterung im Bereich einer zylinderförmigen Aufnahme für ein Befestigungsmittel und/oder eines in der Verbundsicherheitsglasscheibe zu verankernden Tellerfußes in die Verbundfolie eingebettet wird. Der beschriebene Verankerungseffekt wird dank der Ausbildung des Tellerfußes mit der entsprechend großen einzubettenden Fläche optimal ausgenutzt. Darüber hinaus ist auch die Kräfteverteilung der Halterungen in dem Verbundglas optimal, die Halterungen können ein Maximum an Gewicht aufnehmen.
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Zwischen den beiden äußeren Glasscheiben können letztlich beliebig viele Folien angeordnet sein, worauf später noch einzugehen sein wird. Empfehlenswert ist es, wenn in die Verbundglasscheibe eine weitere Folie integriert wird, die mindestens eine korrespondierend zu der Halterung, insbesondere zu deren Tellerfuß ausgebildete Ausnehmung aufweist. In der Regel sollte die Anordnung und Größe der Ausnehmung dem Tellerfuß der Halterung entsprechen. Diese weitere Folie ist zwischen der vorderen äußeren Glasscheibe und der Verbundfolie zu positionieren. Was die Herstellung dieser Ausnehmung vor dem eigentlichen Laminierungsprozess betrifft, ist vorgesehen, dass die Ausnehmung ausgestanzt wird. Damit fügt sich der Tellerfuß der Halterung genau in den ausgestanzten Zwischenraum in der Folie ein, ohne dass es zu Verdrängungen in axialer oder radialer Richtung, bezogen auf den Tellerfuß, kommen könnte.
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Nach einem weiteren Schritt im Rahmen des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Verbundfolie vor der Laminierung an der für die Halterung vorgesehenen Stelle mit einer Zentrierung versehen wird, bei der es sich z. B. um einen Kreuzschlitz handelt. Die Halterung wird dann vor dem Laminierungsprozess so von der Innenseite in die Zentrierung eingesetzt, dass es beim Laminierungsprozess zu einer automatischen Fixierung der Halterung kommt. Unter dem aufgebrachten Vakuum zentriert sich also die Halterung unter Ausnutzung eines entsprechenden Ansaugeffektes gewissermaßen von alleine.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass es gilt, Kontakt zwischen den in der Regel aus Edelstahl hergestellten Halterungen und den Glasscheiben zu verhindern. Daher ist vorgesehen, dass die Verbundfolie im Bereich der zylindrischen Aufnahme der Halterung um diese herum gebördelt wird, um eine entsprechende Abschirmung zu realisieren. Direkter Kontakt in dem Bereich, in dem die Halterung die Scheibe durchdringt, wird so vermieden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in die Verbundglasscheibe eine mindestens eine als Energiequelle dienende Photovoltaikzelle aufweisende weitere Folie integriert wird. Vorzugsweise werden die Halterungen und die Folie mit Photovoltaikzellen in einem gemeinsamen Verfahrensschritt in der oben beschriebenen Vorrichtung in die Verbundglasscheibe integriert.
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Auch in Bezug auf die Photovoltaikzellen bzw. die diese aufweisende weitere Folie empfiehlt es sich, jeglichen Kontakt zu den aus Edelmetall bestehenden Halterungen und zu dem Glas zu verhindern. Daher ist vorgesehen, dass in die Verbundsicherheitsglasscheibe beidseitig der mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisenden Folie weitere Schutzfolien integriert werden, d. h. die Photovoltaikzellen werden zu ihrer Vorder- wie ihrer Rückseite durch zusätzliche Folien abgeschirmt. In der der Halterung zugewandten rückseitigen Folie ist dabei zweckmäßigerweise die Ausstanzung für den Tellerfuß der Halterung vorgesehen. Diese Folie erfüllt also damit den Doppeleffekt, dass sie einerseits zur Abschirmung der Photovoltaikzellen dient und andererseits zur Verankerung der Halterungen beiträgt.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Halterung in die Verbundglasscheibe integriert ist, indem die Halterung in die Verbundfolie eingebettet ist.
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Eine solche Verbundglasscheibe besteht also in ihrer einfachsten Variante aus zwei äußeren Scheiben mit einer dazwischen angeordneten Verbundfolie, in welcher die Halterung zumindest teilweise verankert ist, d. h. die Halterung ist gegenüber den äußeren Scheiben durch die Verbundfolie abgeschirmt; es besteht kein Kontakt zwischen dem Edelmetall, aus dem die Halterung hergestellt ist, und dem Glas.
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Die Halterung, von denen eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbundglasscheibe zweckmäßigerweise mehrere aufweist, besitzt eine zylinderartige Form mit einer besonderen Anpassung an ihrer Vorderseite in Form eines Tellerfußes, um eine gute Verankerung in dem Verbund zu erreichen. Außerdem ist daran gedacht, dass die Halterung an ihrer aus dem Verbund herausragenden Rückseite eine Aufnahme für ein externes Befestigungsmittel aufweist.
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Es wurde mehrfach bereits auf die Abschirmung der Halterung gegenüber dem Glas hingewiesen. In diesem Sinne ist der Vorschlag zu verstehen, wonach die Verbundfolie in dem zu der inneren Scheibe benachbarten Bereich eine Bördelung aufweist und zwar insbesondere in dem zylindrischen Bereich zur umfangseitigen Abschirmung des Umfangs der Halterung gegenüber der inneren Scheibe.
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Dass die Halterung an ihrer Vorderseite einen in der Verbundglasscheibe zu verankernden Tellerfuß aufweist, dient insbesondere der Einbettung der Halterung und dem Zweck der Verteilung der auftretenden Kräfte in der Verbundfolie. Damit kann die Halterung möglichst hohe Kräfte aufnehmen bzw. großflächig in den Verbund integriert werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Stärke des Tellerfußes zumindest annähernd der Stärke einer Folie entspricht und zwar zweckmäßigerweise der Folie, deren Platz der Tellerfuß einnimmt. Bekanntlich weist eine weitere Folie korrespondierend zu den Halterungen ausgebildete Ausnehmungen in Form von Ausstanzungen auf, in denen die Halterungen ihren Sitz einnehmen. Es empfiehlt sich daher, dass die Dicke des Tellerfußes der Stärke dieser Schutzfolie weitestgehend entspricht.
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Was den Aufbau der Verbundglasscheibe betrifft, ist daran gedacht, dass die Verbundglasscheibe eine mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisende weitere Folie umfasst. Zusätzlich ist vorgesehen, dass die Verbundglasscheibe beidseitig der mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisenden Folie Schutzfolien aufweist.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals möglich ist, in einem Laminierungsprozess Halterungen in Verbundglasscheiben unter Berücksichtigung von Sicherheits- und konstruktiven Kriterien zu integrieren. Eine zwischen zwei äußeren Glasscheiben zu positionierende Verbundfolie wird im Rahmen des Laminierungsprozesses zumindest in den Bereichen gezielt erhitzt, in denen später Halterungen vorgesehen sind. Die durch Aufheizen aufgeweichte Verbundfolie umschließt die Halterung. Einerseits erfolgt damit die notwendige Abschirmung zwischen Glas und den aus Edelmetall hergestellten Halterungen, andererseits wirkt die Verbundfolie beim bzw. nach dem Erhärten in der Art eines Klebemittels, wodurch eine besonders intensive und solide, spannungsneutrale Befestigung geschaffen ist. Ein zweckmäßiger Aufbau einer verbindungsgemäßen Verbundglasscheibe besteht aus insgesamt sechs Scheiben bzw. Fallen und zwar von der Rück- zur Vorderseite betrachtet aus einer äußeren, vorzugsweise teilvorgespannten Scheibe, einer Verbundfolie, einer Schutzfolie, einer mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisenden Folie, einer weiteren Schutzfolie und schließlich der vorderen, ebenfalls vorzugsweise teilvorgespannten äußeren Scheibe.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine Verbundglasscheibe in Draufsicht,
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2 die Verbundglasscheibe nach dem Schnitt A-A in Seitenansicht
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3 eine Explosionszeichnung einer Verbundglasscheibe und
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4 einen Schnitt durch diese Scheibe.
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In 1 ist die Draufsicht auf eine Verbundglasscheibe 1 mit insgesamt vier Halterungen 2, 3, 4, 5 gezeigt. In geschnittener Darstellung zeigt 1 insgesamt vier Photovoltaikzellen 17, 18, 19, 20, die verteilt in der Verbundsicherheitsglasscheibe 1 angeordnet sind.
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Ergänzend zeigt 2 die Seitenansicht nach dem Schnitt A-A. Erkennbar sind neben der Verbundglasscheibe 1 die beiden Halterungen 2 und 3 an der Rückseite 25 der Verbundglasscheibe 1.
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3 veranschaulicht den Aufbau einer Verbundglasscheibe 1. Diese besteht, von der Rückseite 25 zur Vorderseite 26 betrachtet, aus der hinteren, äußeren teilvorgespannten Scheibe 7, der Verbundfolie 8, der Schutzfolie 10, der insgesamt vier Photovoltaikzellen 17, 18, 19, 20 zur Energieversorgung aufweisenden weiteren Folie 9, der zweiten Schutzfolie 11 und schließlich der wiederum aus teilvorgespanntem Glas bestehenden vorderseitigen äußeren Scheibe 6. Im Rahmen des Herstellungsprozesses wird in der Verbundfolie 8 eine hier nicht dargestellte Zentrierung angebracht. Die Halterungen 2, 3 werden dort im Rahmen des Laminierungsprozesses von selbst an der vorgesehenen Stelle fixiert, weil sie dank des aufgebrachten Vakuums in der Mitte angesaugt werden. Dies wird durch die Bezugszeichen 22 und 23 angedeutet. Gleiches gilt für die Ausstanzungen 26, 27 für die Tellerfüße 16, 16' in der Schutzfolie 10.
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Schließlich zeigt 4 in einem Schnitt den Aufbau der erfindungsgemäßen Verbundsicherheitsglasscheibe 1. Erkennbar ist zunächst die Halterung 2, bestehend aus dem zylindrisch ausgebildeten Teil 28 an deren Außenseite 13. Dort befindet sich die Aufnahme 15 in Form einer Bohrung 29 für ein externes Befestigungsmittel. Weiterhin umfasst eine solche Halterung 2 den kragenartig vorstehenden Tellerfuß 16 an der Vorderseite 14. Die Halterung 2, insbesondere der Tellerfuß 16 ist in der Verbundglasscheibe 1 verankert bzw. in diese eingebettet. Hierzu dient die Verbundfolie 8, außerdem sind die Schutzfolie 10, die mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisende Folie 9 und die weitere Schutzfolie 11 vorgesehen. Die Einbettung wird insbesondere durch den Laminierungsprozess gewährleistet, währenddessen die Verbundfolie 9 zumindest in dem später die Halterung 2 umgebenden Bereich 21 gezielt erhitzt und dabei teilweise zum Schmelzen gebracht wird. Nach dem Aushärtungsprozess ist die Halterung 2 bzw. ist der Tellerfuß 16 dann in die Verbundsicherheitsglasscheibe 1 integriert. D. h. unter anderem, dass die Verbundfolie 8 eine Abschirmung der Halterung 2 gegenüber der Scheibe 7 gewährleistet. Hierzu dient ergänzend die Bördelung 24 um den zylindrisch ausgebildeten Teil 28 der Halterung 2.
