DE102013214108B4

DE102013214108B4 - Räumlich gekrümmter Glasformkörper und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102013214108B4
Application number: DE102013214108.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Küdde; Michael Mueller; Harald Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: DE102013214108A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines räumlich gekrümmten, zumindest transluzenten Glasformkörpers (1), insbesondere einer scheibenförmigen Abdeckung für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Vielzahl von flexiblen, anorganischen Glasfolien (2) jeweils unter Zwischenlage einer Klebeschicht (3) übereinandergeschichtet und in einem Formwerkzeug (4) deutlich unterhalb der Glasübergangstemperatur bis zum Aushärten der Verklebung zu einem selbsttragend formstabilen Glasformling verpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke einer sichtseitigen Glasfolie (2A) größer als die der übrigen Glasfolien (2) bemessen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen räumlich gekrümmten, zumindest transluzenten Glasformkörper und insbesondere auf eine scheibenförmige Glasabdeckung für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei dieser aus einer Vielzahl von einzeln flexiblen, anorganischen, übereinandergeschichtet flächig miteinander zu einem eigenständig tragfähigen Glasformling verklebten Glasfolien besteht, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Glasformkörpers, wobei eine Vielzahl von flexiblen, anorganischen Glasfolien jeweils unter Zwischenlage einer Klebeschicht übereinandergeschichtet und in einem Formwerkzeug deutlich unterhalb der Glasübergangstemperatur bis zum Aushärten der Verklebung zu einem selbsttragend formstabilen Glasformling verpresst wird.
Räumlich gekrümmte, scheibenförmige Glasformkörper aus anorganischen Gläsern werden, wie bekannt, in der Weise hergestellt, dass eine zunächst planare Glasscheibe bis oberhalb der Glasübergangstemperatur erwärmt und in dem dann viskosen Zustand räumlich verformt und anschließend unter Bildung eines erneut formstabilen, aber nunmehr dreidimensional geformten Glasformkörpers abgekühlt wird.
Ebenso werden bei der Herstellung von gewölbten Verbundgläsern die zunächst noch ebenen Einzelscheiben in einem Wärmeofen über die Glasübergangstemperatur von mehr als 600°C erhitzt und unter Schwerkraftwirkung oder in einer Biegepresse verformt und dann auf unter 200°C, also deutlich unter die Glasübergangstemperatur, in den formfesten Zustand heruntergekühlt und durch eine zwischen die Einzelgläser eingelegte Zwischenfolie dauerhaft miteinander verklebt.
Das Dokument US 4 969 966 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebogenen Verbundglasscheiben und umfasst das Übereinanderlegen von mindestens zwei Scheiben aus flachem verstärktem Glas. Benachbarte Kanten der mindestens zwei Scheiben werden entlang eines vorbestimmten Bereichs versiegelt, um einen geschlossenen Raum zwischen diesen beiden Scheiben zu bilden. In den geschlossenen Raum wird entlang einer Kante der Glasscheiben eine Öffnung geformt und Glaslaminiermaterial in die Öffnung gegossen, um den Raum zwischen den beiden Scheiben zu füllen. Die Öffnung wird dann geschlossen und die mindestens zwei Scheiben werden in einer vorgewählten Form zusammengedrückt, bis die Scheiben die Krümmung der Form annehmen. Schließlich werden die beiden Platten in der vorgewählten Krümmung gehalten, bis das Glaslaminat im Wesentlichen ausgehärtet ist.
Das Dokument EP 3 838 582 A1 betrifft eine flexible Glas-Polymer-Laminatstruktur mit einer nicht-planaren Formation, wobei die flexible Glas-Polymer-Laminatstruktur die nicht-planare Formation als ein freistehendes Objekt ohne irgendeine Kraft von außen auf die Glas-Polymer-Laminatstruktur hält. Die Glas-Polymer-Laminatstruktur umfasst: ein flexibles Glassubstrat, das einen oder mehrere gekrümmte Abschnitte umfasst; und eine Polymerschicht, die auf das flexible Glassubstrat laminiert ist; wobei eine Gesamtglasdicke der flexiblen Glas-Polymer-Laminatstruktur nicht weniger als 1/3 einer Gesamtlaminatdicke beträgt; wobei das flexible Glassubstrat eine Arbeitstemperatur hat und ein Polymermaterial der Polymerschicht eine Arbeitstemperatur hat, wobei die Arbeitstemperatur des Polymermaterials 50 % oder weniger der Arbeitstemperatur des flexiblen Glassubstrats beträgt, wobei die Arbeitstemperatur die Temperatur ist, auf die das flexible Glassubstrat oder das Polymermaterial zu erhitzen ist, um es auf eine Viskosität zu erweichen, bei der das Material geformt werden kann und die Form beim Abkühlen beibehält; wobei die flexible Glas-Polymer-Laminatstruktur aufgrund der Festigkeit und Steifigkeit der Polymerschicht die nicht-planare Form beibehält; wobei die Arbeitstemperatur des flexiblen Glassubstrats größer als 1000 Grad F ist.
Das Dokument WO 2014/133923 A betrifft ein Verfahren zur Bildung einer flexiblen Glas-Polymer-Laminatstruktur. Das Verfahren umfasst: Erhitzen einer Polymerschicht auf eine erhöhte Temperatur von mehr als 20°C und unterhalb einer Arbeitstemperatur eines flexiblen Glassubstrats, das an die Polymerschicht angrenzt, wobei das flexible Glassubstrat eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,3mm aufweist; Formen des flexiblen Glassubstrats mit der Polymerschicht bei der erhöhten Temperatur; und Abkühlen der Polymerschicht unter die erhöhte Temperatur, sodass die flexible Glas-Polymer-Laminatstruktur eine nicht-planare Formation beibehält.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen räumlich verformten, insbesondere scheibenförmigen Glasformkörper sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass der Bau- und Prozessaufwand für die Formgebung des Glasformkörpers wesentlich reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren bzw. den im Patentanspruch 10 gekennzeichneten Glasformkörper gelöst.
Erfindungsgemäß wird durch den schichtweisen Aufbau des Glasformkörpers aus einzeln flexiblen, anorganischen Glasfolien eine problemlose, räumliche Verformung und nachfolgende Verfestigung des Folienstapels auf einem Temperaturniveau weit unterhalb der Glasübergangstemperatur erzielt, da der Folienstapel nur bis zur Aushärtungstemperatur des Klebstoffsystems erwärmt werden muss und sich im bevorzugten Fall eines kalthärtenden Klebers sogar bei Raumtemperatur zu einem tragfähig formstabilen Glasformling verpressen lässt. Damit entfällt der bauliche, zeitliche und energetische Prozessaufwand für die Heiz- und Kühlphasen herkömmlich gefertigter Glasformkörper.
Aus Gründen eines auf die örtlichen Belastungen des Glasformkörpers abgestimmten Schichtaufbaus besitzen die Glasfolien unterschiedliche Wandstärken, und dementsprechend ist die Glasfolie auf der Sichtseite des Glasformkörpers dicker bemessen als die übrigen Glasfolien. Ferner kann zumindest die sichtseitige Glasfolie. wie bevorzugt, im Hinblick auf eine erhöhte Verschleiß- und insbesondere Kratzfestigkeit oberflächengehärtet werden.
Als Glasfolien lassen sich - je nach optischem Erscheinungsbild - selbstverständlich auch Buntglasfolien und entsprechend transluzente Klebstoffsysteme verwenden, in vielen Anwendungsfällen empfiehlt es sich jedoch, zumindest auf der Sichtseite des Glasformkörpers eine Klarsichtfolie anzuordnen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung einer gewölbten Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs. Hier zeigt sich ein weiterer, wesentlicher Vorteil des schichtweisen Aufbaus des Glasformkörpers, wonach es ohne Weiteres möglich ist, in diesen als Dünnschicht ausgebildete Funktionselemente der Instrumententafel zu integrieren. So kann zumindest eine der Glasfolien auf der Rückseite mit einem zur Sichtseite der Instrumententafel durchscheinenden Piktogramm bedruckt sein, welches eine Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs symbolisiert, und zusätzlich lässt sich zwischen die Glasfolien im Bereich des Piktogramms, wie ebenfalls bevorzugt, ein berührungsempfindliches, insbesondere kapazitives oder infrarotempfindliches Bedienfeld einlagern, mit dem die durch das Piktogramm symbolisierte Funktionseinheit zu- oder abschaltbar ist. Aus Gründen einer ergonomisch besonders günstigen Gestaltung wird die sichtseitige Glasfolie im Bereich des Bedienfeldes zweckmäßigerweise mit einer haptisch unterschiedlichen Oberflächenkontur versehen, also etwa aufgeraut oder örtlich stärker gekrümmt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung schließlich werden in den Glasfolienstapel ein oder mehrere Dünnschicht-Leuchtfelder integriert, welche den gesamten Glasformling, wahlweise zu einer Durchlichtquelle, selektiv illuminieren und/oder auf je ein Bedienfeld begrenzt und farblich umsteuerbar sind, um so den Schaltzustand der dem Bedienfeld zugeordneten Funktionseinheit anzuzeigen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:

1 die Aufsicht auf einen erfindungsgemäß gestalteten Glasformkörper in Form einer gewölbten Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug;
2 einen Längsschnitt der Instrumententafel gem. 1;
3 die Instrumententafel nach den 1 und 2 im Querschnitt während des Herstellungsprozesses in einem Formwerkzeug in stark vergrößerter, nicht maßstabsgerechter Darstellung; und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Glasformkörpers in Form einer räumlich gekrümmten, transluzenten Abdeckklappe.

Der in den 1 bis 3 gezeigte Glasformkörper 1 in Form einer gewölbten Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug besteht aus einer Vielzahl von transluzenten, anorganischen und einzeln flexiblen Glasfolien 2 (3), welche jeweils unter Zwischenlage einer ebenfalls transluzenten Klebstoffschicht 3 übereinander gestapelt und in einem Formwerkzeug 4 mit einer der Raumform der Instrumententafel 1 entsprechenden Formkavität 5 abgelegt, bis zum vollständigen Aushärten der Verklebung verpresst und dann dem Formwerkzeug 4 als tragfähig formstabiler Glasformling 1 entnommen werden. Dabei liegt die Aushärttemperaturje nach Art des verwendeten Klebstoffsystems zwischen Raumtemperatur bei kalt härtenden Klebstoffen und maximal etwa 150° C bei warm härtenden Systemen, also jedenfalls deutlich unterhalb der Glasübergangstemperatur von anorganischen Gläsern, und die Wandstärke der Glasfolien 2 reicht größenordnungsmäßig von ca. 50 µm bis ca. 300 µm, wobei die sichtseitige Glasfolie 2A aus Gründen einer lastgerechten und verschleiß-und insbesondere kratzfesten Gestaltung der Instrumententafel 1 dicker als die darunterliegenden Glasfolien 2 bemessen und oberflächengehärtet ist.
Gemäß den 1 und 2 ist die Instrumententafel 1 als Abdeckelement für ein Ablagefach 6 in das Armaturenbrett 7 eines Kraftfahrzeugs eingebaut und mittels einer selektiv schaltbaren Durchlichtquelle 8 vollflächig illuminierbar. Ausgestattet ist die Instrumententafel 1 mit einer Reihe von Bedienfeldern 9, die mit unterschiedlichen, jeweils eine Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs symbolisierenden Piktogrammen 10 hinterlegt sind, welche auf der Rückseite der obersten Glasfolie 2A aufgedruckt und ebenso wie diese transparent sind, so dass sie von der Sichtseite der Instrumententafel 1 aus klar erkennbar sind, während die darunterliegenden Glasfolien 2 auch getönt ein können. Im Bereich der Bedienfelder 9 sind ferner kapazitive oder infrarotempfindliche Dünnschicht-Sensoren 11 (3) in die Verklebung integriert, durch die sich der Schaltzustand der den Piktogrammen 10 jeweils zugeordneten Funktionseinheit verändern lässt, und zusätzlich wird der Aktivierungszustand der jeweiligen Funktionseinheit durch ein farblich entsprechend umsteuerbares, unterhalb jedes Piktogramms 10 zwischen die Glasfolien 2 mitverklebtes Dünnschicht-Leuchtfeld 12 angezeigt. Schließlich besitzt die Instrumententafel 1 an den einzelnen Bedienfeldern 9 eine unterschiedliche Oberflächenkontur 13, also ist beispielsweise aufgeraut oder, wie in 3 in stark übertriebener Weise gezeigt, konkav gewölbt, um die haptische Bedienbarkeit der Instrumententafel 1 zu erleichtern.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer mehrmals gekrümmten Abdecklappe 14 z. B. für ein Handschuhfach dargestellt. Der schichtweise Aufbau der Abdeckklappe 14 aus einzeln flexiblen und miteinander verklebten, anorganischen Glasfolien 2 sowie die Herstellungsweise sind die gleichen wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. In diesem Fall können jedoch sämtliche Glasfolien 2 einschließlich der sichtseitigen Glasfolie 2A und/oder Klebstoffschichten 3, ggfls. auch farblich, getönt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines räumlich gekrümmten, zumindest transluzenten Glasformkörpers (1), insbesondere einer scheibenförmigen Abdeckung für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Vielzahl von flexiblen, anorganischen Glasfolien (2) jeweils unter Zwischenlage einer Klebeschicht (3) übereinandergeschichtet und in einem Formwerkzeug (4) deutlich unterhalb der Glasübergangstemperatur bis zum Aushärten der Verklebung zu einem selbsttragend formstabilen Glasformling verpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke einer sichtseitigen Glasfolie (2A) größer als die der übrigen Glasfolien (2) bemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfolien (2) kalt verklebt und kalt verpresst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sichtseitige Glasfolie (2A) gehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sichtseitige Glasfolie (2A) aus einem Klarsichtmaterial vorgefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Glasfolienstapel mindestens ein von der sichtseitigen Glasfolie (2A) überdecktes Piktogramm (10) integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Piktogramms (10) ein berührungsempfindliches Bedienfeld (9, 11) in den Glasformling (1) integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sichtseitige Glasfolie (2A) im Bereich des Bedienfeldes (9, 11) mit einer gegenüber den übrigen Bereichen unterschiedlichen Oberflächenkontur (13) versehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Glasfolienstapel ein sich zumindest über einen Teilbereich des Glasformlings (1) erstreckendes Leuchtfeld (12) integriert wird.
Räumlich gekrümmter, zumindest transluzenter Glasformkörper (1), insbesondere scheibenförmige Abdeckung für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei dieser aus einer Vielzahl von einzeln flexiblen, anorganischen, übereinandergeschichtet flächig miteinander zu einem eigenständig tragfähigen Glasformling verklebten Glasfolien (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der sichtseitigen Glasfolie (2A) größer als die der übrigen Glasfolien (2) bemessen ist.