DE102014208023A1 - Method for producing a glass element having at least one predetermined breaking point produced by chemical pretensioning - Google Patents

Method for producing a glass element having at least one predetermined breaking point produced by chemical pretensioning Download PDF

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens eine durch chemisches Vorspannen erzeugte Sollbruchstelle (8) aufweisenden Glaselements (5) und ein Glaselement (5), das insbesondere durch ein entsprechendes Verfahren hergestellt wurde. Zur Herstellung des Glaselements (5) wird ein bereitgestellter Glaskörper (6) entlang mindestens einer Sollbruchlinie (7) zum Herstellen mindestens einer Sollbruchstelle (10) in einem Sollbruchbereich weniger stark chemisch vorgespannt als in einem an den Sollbruchbereich angrenzenden Bereich (9) des Glaskörpers (6).The present invention relates to a method for producing a glass element (5) having at least one predetermined breaking point (8) produced by chemical pretensioning and a glass element (5) which has been produced in particular by a corresponding method. For producing the glass element (5), a provided glass body (6) is less chemically tempered along at least one predetermined breaking line (7) for producing at least one predetermined breaking point (10) in a predetermined breaking area than in a region (9) of the glass body adjacent to the predetermined breaking area (FIG. 6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens eine durch chemisches Vorspannen erzeugte Sollbruchstelle aufweisenden Glaselements und ein Glaselement, das insbesondere durch ein entsprechendes Verfahren hergestellt wurde. The present invention relates to a method for producing a glass element having at least one predetermined breaking point produced by chemical pretensioning and a glass element which has been produced in particular by a corresponding method.

DE 10 2010 009 584 A1 offenbart chemisch vorgespannte Lithium-Aluminosilikat-Gläser. Diese Gläser werden vollständig in Salzbäder eingetaucht, sodass alle oberflächennahen Bereiche des Glases gleichmäßig chemisch vorgespannt werden. Unter Krafteinwirkung bricht dieses chemisch vorgespannte Glas derart, dass große Bruchstücke mit unangenehmen Kanten entstehen. Diese Gläser sind aufgrund dessen nicht als Einscheibensicherheitsglas einsetzbar. DE 10 2010 009 584 A1 discloses chemically toughened lithium aluminosilicate glasses. These glasses are completely immersed in salt baths so that all near-surface areas of the glass are evenly chemically tempered. Under the action of force, this chemically toughened glass breaks down in such a way that large fragments with unpleasant edges are created. Due to this, these glasses can not be used as toughened safety glass.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das den oben genannten Nachteil überwindet. Es soll daher insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Glaselements bereitgestellt werden, das als Einscheibensicherheitsglasscheibe eingesetzt werden kann. Insbesondere soll ein Glaselement bereitgestellt werden, das unter Krafteinwirkung so zerbricht, dass vorgebbare Bruchstücke, insbesondere mit einer Fläche von 2 bis 16 cm2, entstehen, die insbesondere noch ein Hindurchblicken durch das Glaselement nach der Krafteinwirkung ermöglichen, insbesondere wenn das Glaselement als Windschutzscheibe eines Fahrzeuges ausgebildet ist. It is an object of the present invention to provide a method which overcomes the above drawback. It is therefore intended, in particular, to provide a method for producing a glass element which can be used as a single-pane safety glass pane. In particular, a glass element is to be provided, which breaks under the action of force so that predetermined fragments, in particular with an area of 2 to 16 cm 2 , arise, which in particular still allow looking through the glass element after the force, especially if the glass element as a windshield of a Vehicle is formed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Glaselements vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Bereitstellen eines Glaskörpers und
  • b) zumindest bereichsweises, chemisches Vorspannen des Glaskörpers, wobei der Glaskörper entlang mindestens einer Sollbruchlinie zum Herstellen mindestens einer Sollbruchstelle in einem Sollbruchbereich weniger stark chemisch vorgespannt wird als in einem, bevorzugt jedem, an den Sollbruchbereich angrenzenden Bereich.
The object of the present invention is solved by the independent claims. According to the invention, a method for producing a glass element is provided, the method comprising the following steps:
  • a) providing a glass body and
  • b) at least regionally, chemical tempering of the glass body, wherein the glass body is less strongly chemically biased along at least one predetermined breaking line for producing at least one predetermined breaking point in a predetermined breaking area than in one, preferably each, adjacent to the predetermined breaking area.

Bei diesem Verfahren wird somit ein Glaselement erhalten, das eine weniger starke, bevorzugt gar keine, chemische Vorspannung entlang mindestens einer Sollbruchlinie im Vergleich zu den jeweils daran angrenzenden Bereiche aufweist. Durch die geringere chemische Vorspannung entlang der Sollbruchlinien, also in den Sollbruchbereichen, findet bei Überschreitung einer gewissen Zugspannung bevorzugt an den Sollbruchstellen der Bruch statt. In this method, a glass element is thus obtained which has a less strong, preferably no, chemical pretension along at least one predetermined breaking line in comparison to the respectively adjoining regions. Due to the lower chemical bias along the predetermined breaking lines, ie in the predetermined breaking areas, the break preferably occurs at the predetermined breaking points when a certain tensile stress is exceeded.

Durch das chemische Vorspannen entlang der mindestens einen Sollbruchlinie bildet sich in dem Glaselement eine Sollbruchstelle aus. Unter dem Begriff „Sollbruchstelle“ wird diejenige Fläche innerhalb des Glaselements verstanden, an der das Glaselement bei Krafteinwirkung, bevorzugt bei einer einwirkenden Kraft von 1 N bis 10 kN, bevorzugt von 0,5 kN bis 10 kN, bevorzugt von 1 bis 8 kN, bricht, bevorzugt allein dort bricht. Die notwendige Krafteinwirkung kann je nach Glasdicke, Fläche, Aufhängung sowie Fläche der Krafteinwirkung variieren. Bei einem Glaselement mit einer Glasdicke von 3,8 mm und einer Glasfläche von 70 × 50 cm2 liegt die Druckeinwirkung bevorzugt zwischen 120 MPa und 930 MPa, also zwischen 12 und 93 kN cm–2. Due to the chemical pretensioning along the at least one predetermined breaking line, a predetermined breaking point is formed in the glass element. The term "predetermined breaking point" is understood to mean that surface within the glass element on which the glass element is subjected to a force, preferably an acting force of 1 N to 10 kN, preferably of 0.5 kN to 10 kN, preferably of 1 to 8 kN, breaks, preferably alone breaks there. The necessary force can vary depending on the glass thickness, area, suspension and area of the force. For a glass element with a glass thickness of 3.8 mm and a glass surface of 70 × 50 cm 2 , the pressure is preferably between 120 MPa and 930 MPa, ie between 12 and 93 kN cm -2 .

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Größe der Bruchstücke festzulegen sowie runde, nicht unangenehme Kanten der Bruchstücke zu erzeugen, falls unter Krafteinwirkung das Glaselement brechen sollte. Insbesondere ist das chemisch vorgespannte Glaselement auch als Einscheibensicherheitsglas einsetzbar, insbesondere mit einer Dicke von weniger als 2,8 mm. Durch das Einfügen der mindestens einen Sollbruchstelle ist eine nachträgliche Bearbeitung, beispielsweise nachträgliches Zuschneiden oder das Einfügen von Bohrungen, möglich. Somit kann auch ein Glaselement, das fortlaufend gefertigt wird, sozusagen von Rolle zu Rolle, nachträglich bearbeitet und/oder auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden. By the method according to the invention it is possible to determine the size of the fragments and to produce round, not unpleasant edges of the fragments, if under force the glass element should break. In particular, the chemically tempered glass element can also be used as toughened safety glass, in particular with a thickness of less than 2.8 mm. By inserting the at least one predetermined breaking point is a subsequent processing, for example, subsequent trimming or inserting holes, possible. Thus, a glass element that is continuously produced, so to speak from roll to roll, subsequently processed and / or cut to the desired length.

Unter dem Begriff „chemisches Vorspannen entlang einer Sollbruchlinie“ wird verstanden, dass ein chemisches Vorspannen entlang einer vorgebbaren Linie derart erfolgt, das bei einer Krafteinwirkung auf das Glaselement entlang der Sollbruchlinie das Glaselement bricht. Bevorzugt findet das chemische Vorspannen so statt, dass ein schmaler, unmittelbar an die Sollbruchlinie angrenzender oder die Sollbruchlinie enthaltender Sollbruchbereich chemisch vorgespannt wird. Der Sollbruchbereich ist maximal 10 mm, bevorzugt maximal 5 mm, bevorzugt maximal 1 mm breit (bezogen auf die Erstreckung des Bereiches senkrecht zur Sollbruchlinie). Der Sollbruchbereich ist bevorzugt 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 1 mm breit (bezogen auf die Erstreckung des Bereiches senkrecht zur Sollbruchlinie). The term "chemical toughening along a predetermined breaking line" is understood to mean that a chemical pretensioning takes place along a predefinable line in such a way that the glass element breaks when the force is exerted on the glass element along the predetermined breaking line. Preferably, the chemical toughening takes place such that a narrow, directly adjacent to the predetermined breaking line or the predetermined breaking line containing predetermined breaking area is chemically biased. The predetermined breaking range is at most 10 mm, preferably at most 5 mm, preferably at most 1 mm wide (based on the extent of the region perpendicular to the predetermined breaking line). The predetermined breaking range is preferably 1 mm to 10 mm, preferably 1 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 1 mm wide (based on the extent of the region perpendicular to the predetermined breaking line).

Ein an diesen mindestens einen Sollbruchbereich angrenzende Bereich wird stärker vorgespannt, bevorzugt mindestens 1,1-mal, bevorzugt mindestens 2-mal so stark (bezogen auf die einwirkende Kraft bis zum Bruch in diesem Bereich). Alle an diesen mindestens einen Sollbruchbereich angrenzenden Bereiche werden stärker vorgespannt, bevorzugt mindestens 1,1-mal, bevorzugt mindestens 2-mal so stark (bezogen auf die einwirkende Kraft bis zum Bruch in diesem Bereich). A region adjacent to this at least one predetermined breaking region is more strongly biased, preferably at least 1.1 times, preferably at least 2 times as much (based on the acting force until breakage in this region). All areas adjacent to these at least one predetermined breaking area are more strongly biased, preferably at least 1.1 times, preferably at least 2 times as much (based on the acting force until breakage in this area).

Unter dem Begriff „an den Sollbruchbereich angrenzender Bereich“ wird ein Bereich verstanden, der unmittelbar an die Sollbruchlinie oder an einen schmalen, unmittelbar an die Sollbruchlinie angrenzenden oder die Sollbruchlinie enthaltenden Sollbruchbereich angrenzt. Bevorzugt grenzen diese Bereiche unmittelbar an den mindestens einen Sollbruchbereich an, wobei der Sollbruchbereich maximal 10 mm, bevorzugt maximal 5 mm, bevorzugt maximal 1 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 1 mm breit ist (bezogen auf die Erstreckung des Bereiches senkrecht zur Sollbruchlinie). The term "region adjoining the predetermined breaking region" is understood to mean a region which directly adjoins the predetermined breaking line or a narrow, predetermined breaking region adjacent to the predetermined breaking line or containing the predetermined breaking line. Preferably, these areas directly adjoin the at least one predetermined breaking area, wherein the predetermined breaking area is at most 10 mm, preferably at most 5 mm, preferably at most 1 mm, preferably 1 mm to 10 mm, preferably 1 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 1 mm is wide (based on the extent of the area perpendicular to the predetermined breaking line).

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Glaskörper entlang mehrerer Sollbruchlinien chemisch vorgespannt wird. Diese Sollbruchlinien beziehungsweise chemisch vorgespannten Sollbruchbereiche liegen bevorzugt auf der gleichen Außenfläche des Glaskörpers. Sie können aber auch auf unterschiedlichen Außenflächen des Glaskörpers liegen. Bevorzugt berühren sich zwei oder mehrere Sollbruchlinien punktuell oder bereichsweise. Bevorzugt schließt die Sollbruchlinie eine Fläche von 1 bis 100 cm2, bevorzugt 2 bis 50 cm2, bevorzugt 2 bis 16 cm2 ein, insbesondere wenn sie als geschlossene Linie ausgebildet ist. It is preferably provided that the glass body is chemically prestressed along a plurality of predetermined breaking lines. These predetermined breaking lines or chemically prestressed predetermined breaking areas are preferably on the same outer surface of the glass body. But they can also lie on different outer surfaces of the glass body. Preferably, two or more predetermined breaking lines contact one another selectively or in regions. Preferably, the predetermined breaking line includes an area of 1 to 100 cm 2 , preferably 2 to 50 cm 2 , preferably 2 to 16 cm 2 , in particular if it is formed as a closed line.

Bevorzugt weist das Glaselement mehrere chemisch vorgespannte Sollbruchbereiche auf. Bevorzugt sind diese Sollbruchbereiche auf der gleichen Außenfläche des Glaselements vorgesehen. Alternativ können sie auf unterschiedlichen Außenflächen des Glaskörpers vorliegen. Bevorzugt berühren sich zwei oder mehrere chemisch vorgespannte Sollbruchbereiche punktuell oder bereichsweise. Bei zwei oder mehreren chemisch vorgespannten Sollbruchbereichen können die Bruchstücke des Glaselementes verkleinert und/oder gezielt eingestellt werden. The glass element preferably has a plurality of chemically tempered predetermined breaking areas. Preferably, these predetermined breaking areas are provided on the same outer surface of the glass element. Alternatively, they may be on different outer surfaces of the glass body. Preferably, two or more chemically prestressed predetermined breaking areas contact one another selectively or in regions. In the case of two or more chemically prestressed predetermined breaking areas, the fragments of the glass element can be reduced and / or adjusted in a targeted manner.

Bevorzugt wird die mindestens eine Sollbruchlinie mit einem Anfangspunkt und mit einem Endpunkt hergestellt, die beabstandet zueinander sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Sollbruchlinie keinen geschlossenen Bereich definiert. Dadurch kann das Glaselement beispielsweise einfach in mindestens zwei Teile gebrochen werden. Preferably, the at least one predetermined breaking line is produced with a starting point and with an end point, which are at a distance from one another. This results in the advantage that the predetermined breaking line does not define a closed area. As a result, for example, the glass element can be easily broken into at least two parts.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Anfangspunkt und/oder der Endpunkt der mindestens einen Sollbruchlinie auf eine Kante des Glaskörpers beziehungsweise dessen Außenfläche gelegt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Glaskörper von der Kante aus gebrochen beziehungsweise geteilt werden kann, was in der Regel einen geringeren Kraftaufwand erfordert, wie bei einer vollständig innen liegenden Sollbruchlinie/-stelle. Bevorzugt liegt allein der Anfangspunkt der mindestens einen Sollbruchlinie auf einer Kante. Alternativ bevorzugt liegt der Anfangspunkt der mindestens einen Sollbruchlinie auf einer ersten Kante und der Endpunkt derselben Sollbruchlinie auf einer zweiten, also anderen, Kante des Glaskörpers. Liegt zumindest der Anfangspunkt oder der Endpunkt mindestens einer Sollbruchlinie oder eines chemisch vorgespannten Sollbruchbereiches auf einer Kante zweier sich berührender Außenflächen des Glaskörpers, ist die Wahrscheinlichkeit deutlich erhöht, dass das Glaselement allein entlang der mindestens einen Sollbruchlinie, und nicht willkürlich, bricht. It is preferably provided that the starting point and / or the end point of the at least one predetermined breaking line be placed on an edge of the glass body or its outer surface. This results in the advantage that the glass body can be broken or divided from the edge, which usually requires less effort, as in a completely internal predetermined breaking line / point. Preferably, only the starting point of the at least one predetermined breaking line lies on one edge. Alternatively preferably, the starting point of the at least one predetermined breaking line lies on a first edge and the end point of the same predetermined breaking line lies on a second, that is different, edge of the glass body. If at least the starting point or the end point of at least one predetermined breaking line or a chemically prestressed predetermined breaking area lies on an edge of two contacting outer surfaces of the glass body, the probability is significantly increased that the glass element breaks along the at least one predetermined breaking line alone, and not at random.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens eine Sollbruchstelle durch das bereichsweise, chemische Vorspannen auf mindestens einer Außenfläche des Glaskörpers hergestellt wird. Hiermit kann eine besondere gezielte Einstellung des Bruchbildes erreicht werden. It is preferably provided that the at least one predetermined breaking point is produced by the regional, chemical pretensioning on at least one outer surface of the glass body. This can be a special targeted adjustment of the fracture image can be achieved.

Die mindestens eine Sollbruchlinie liegt bevorzugt auf einer einzigen Außenfläche des Glaskörpers. Sie kann eine Gerade, eine Kurve, eine rechtsgekrümmte Kurve, eine linksgekrümmte Kurve, eine rechts- und linksgekrümmte Kurve, einen Kreis, eine ovale oder eine beliebige andere Form darstellen. Alternativ bevorzugt liegen der Anfangspunkt und der Endpunkt der Sollbruchlinie aufeinander, sodass eine geschlossene Linie erhalten wird. Die geschlossene Linie weist somit keinen dedizierten Anfangspunkt und Endpunkt mehr auf. The at least one predetermined breaking line is preferably located on a single outer surface of the glass body. It can represent a straight line, a curve, a right-curved curve, a left-curved curve, a right- and left-curved curve, a circle, an oval, or any other shape. Alternatively preferably, the starting point and the end point of the predetermined breaking line lie on each other, so that a closed line is obtained. The closed line thus no longer has a dedicated starting point and end point.

Bevorzugt findet das chemische Vorspannen entlang der mindestens einen Sollbruchlinie oberflächennah statt. Der Ionenaustausch erfolgt bevorzugt höchstens bis zu einer Tiefe von 1 mm, bevorzugt 120 μm, bevorzugt 40 μm, besonders bevorzugt von 40 μm bis 120 μm. Alternativ bevorzugt erfolgt die chemische Vorspannung über eine möglichst große Tiefe, bevorzugt über die gesamte Tiefe des Glaskörpers. The chemical tempering preferably takes place near the surface along the at least one predetermined breaking line. The ion exchange is preferably at most to a depth of 1 mm, preferably 120 .mu.m, preferably 40 .mu.m, more preferably from 40 .mu.m to 120 .mu.m. Alternatively preferably, the chemical pretension takes place over the greatest possible depth, preferably over the entire depth of the glass body.

Unter „Tiefe“ wird der senkrechte Abstand zu der Außenfläche des Glaskörpers verstanden, auf der die mindestens eine Sollbruchlinie liegt beziehungsweise auf der das chemische Vorspannen erfolgt. "Depth" is understood to be the vertical distance to the outer surface of the glass body, on which the at least one predetermined breaking line lies or on which the chemical tempering takes place.

Bevorzugt weist das erhaltene Glaselement ein Konzentrationsgefälle – von der Außenfläche nach innen – hinsichtlich der eingebrachten Ionen, bevorzugt eingebrachten Alkali-Ionen, bevorzugt eingebrachten Kalium-Ionen, auf. Preferably, the glass element obtained has a concentration gradient - from the outer surface to the inside - with respect to the introduced ions, preferably introduced alkali ions, preferably introduced potassium ions on.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Glaskörper zumindest teilweise aus Kalknatronglas, Borosilikatglas, Aluminosilikatglas oder aus einem Gemisch davon hergestellt wird. Dadurch wird eine gute Stabilität für das Glaselement gewährleistet. Bevorzugt weist der Glaskörper Aluminosilikatglas auf oder besteht daraus. Aluminosilikatglas kann als kratzfestes Bildschirmglas, auch als Displayglas bezeichnet, eingesetzt werden und ermöglicht höhere Zugfestigkeiten insbesondere im Vergleich zu Kalknatronglas und Borosilikatglas. It is preferably provided that the glass body is at least partially made of soda-lime glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass or a mixture thereof. This ensures good stability for the glass element. Preferably, the glass body comprises or consists of aluminosilicate glass. Aluminosilicate glass can be referred to as a scratch-resistant screen glass, also known as a display glass, be used and allows higher tensile strengths, especially in comparison to soda lime glass and borosilicate glass.

Bevorzugt ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem das chemische Vorspannen gemäß Schritt b) des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 dadurch erfolgt, dass in dem Glaskörper vorhandene Ionen, bevorzugt in dem Glaskörper vorhandene Alkali-Ionen, durch andere Ionen, bevorzugt andere Alkali-Ionen, ausgetauscht werden. Bevorzugt werden in dem Glaskörper vorhandene Natriumionen durch Kaliumionen ausgetauscht. Durch den Ionenaustausch entstehen Oberflächendruckspannungen, insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Ionengröße. Beispielsweise sind Kalium-Ionen um 30 % größer als Natrium-Ionen. Durch den Austausch von Natrium-Ionen durch Kalium-Ionen werden besonders hohe Oberflächendruckspannungen erhalten, bevorzugt von 300 bis 900 MPa. Preferably, a method is provided in which the chemical toughening according to step b) of the method according to claim 1, characterized in that present in the glass body ions, preferably present in the glass body alkali ions, exchanged by other ions, preferably other alkali ions become. Preferably, sodium ions present in the glass body are exchanged for potassium ions. The ion exchange produces surface compressive stresses, in particular due to the different ion size. For example, potassium ions are 30% larger than sodium ions. By exchanging sodium ions with potassium ions, particularly high surface compressive stresses are obtained, preferably from 300 to 900 MPa.

Bevorzugt vorgesehen ist ein Verfahren, bei dem der Glaskörper als Glasscheibe gefertigt wird. Bevorzugt weist der Glaskörper zwei oder mehrere Glasschichten, bevorzugt Glasscheiben, auf. Bevorzugt sind die mindestens zwei Glasscheiben miteinander laminiert. Bevorzugt ist der Glaskörper als Verbundglas ausgebildet. Preferably provided is a method in which the glass body is manufactured as a glass sheet. The glass body preferably has two or more glass layers, preferably glass panes. Preferably, the at least two glass sheets are laminated together. Preferably, the glass body is formed as a laminated glass.

Der Glaskörper ist bevorzugt als Glasscheibe ausgebildet, wobei die Glasscheibe eine Oberseite A und eine Unterseite B sowie seitliche Begrenzungsflächen C aufweist, wobei die Fläche der Oberseite A und die Fläche der Unterseite B jeweils deutlich größer sind als die Flächen der seitlichen Begrenzungsflächen C. Die Sollbruchlinien liegen bevorzugt auf der Ober- und/oder Unterfläche der Glasscheibe. The glass body is preferably formed as a glass pane, wherein the glass pane has an upper side A and a lower side B and lateral boundary surfaces C, wherein the surface of the upper side A and the surface of the lower side B are each significantly larger than the surfaces of the lateral boundary surfaces C. The predetermined breaking lines are preferably on the top and / or bottom surface of the glass sheet.

Die Dicke der Glasscheibe ist maximal 10 cm, bevorzugt maximal 5 cm, bevorzugt maximal 1 cm, besonders bevorzugt maximal 2,8 mm. Als „Dicke“ der Glasscheibe wird der senkrechte Abstand der Ober- zu der Unterseite der Glasscheibe verstanden, wobei die Ober- und die Unterseite bevorzugt parallel zueinander sind. The thickness of the glass sheet is at most 10 cm, preferably at most 5 cm, preferably at most 1 cm, particularly preferably at most 2.8 mm. The "thickness" of the glass pane is understood to be the vertical distance of the upper to the lower side of the glass pane, the upper and lower sides preferably being parallel to one another.

Das chemische Vorspannen erfolgt bevorzugt durch Aufbringen eines Salzes, insbesondere eines Alkalisalzes, bevorzugt eines Kaliumsalzes, entlang der mindestens einen Sollbruchlinie und auf die daran angrenzenden Bereichen, wobei weniger Salz entlang der mindestens einen Sollbruchlinie als auf die daran angrenzenden Bereichen aufgebracht wird. Die Salzmenge pro cm2 entlang der mindestens einen Sollbruchlinie ist um das mindestens 1,1-fache, bevorzugt das mindestens 2-fache geringer als die auf den daran angrenzenden Bereichen aufgebrachte Salzmenge pro cm2. The chemical pretensioning is preferably carried out by applying a salt, in particular an alkali metal salt, preferably a potassium salt, along the at least one predetermined breaking line and to the regions adjacent thereto, with less salt being applied along the at least one predetermined breaking line than to the regions adjacent thereto. The amount of salt per cm 2 along the at least one predetermined breaking line is at least 1.1 times, preferably at least 2 times, less than the amount of salt per cm 2 applied to the regions adjacent thereto.

Das chemische Vorspannen erfolgt bevorzugt durch Aufsprühen eines Austauschmediums enthaltend ein Salz, insbesondere ein Alkalisalz, bevorzugt ein Kaliumsalz, entlang der mindestens einen Sollbruchlinie und auf die daran angrenzenden Bereiche, wobei weniger Salz entlang der mindestens einen Sollbruchlinie als auf den daran angrenzenden Bereichen aufgebracht wird. Die Salzmenge pro cm2 entlang der mindestens einen Sollbruchlinie ist um das mindestens 1,1-fache, bevorzugt das mindestens 2-fache geringer als die auf den daran angrenzenden Bereichen aufgebrachte Salzmenge pro cm2. Das Austauschmedium ist bevorzugt eine wässrige Salzlösung, bevorzugt mit einer Salzkonzentration von 50 Gew-% oder mehr, bevorzugt 90 Gew-% oder mehr (bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Salzlösung). The chemical pretensioning is preferably carried out by spraying on an exchange medium containing a salt, in particular an alkali salt, preferably a potassium salt, along the at least one predetermined breaking line and on the adjoining areas, with less salt being applied along the at least one predetermined breaking line than on the adjoining areas. The amount of salt per cm 2 along the at least one predetermined breaking line is at least 1.1 times, preferably at least 2 times, less than the amount of salt per cm 2 applied to the regions adjacent thereto. The exchange medium is preferably an aqueous salt solution, preferably having a salt concentration of 50% by weight or more, preferably 90% by weight or more (based on the total weight of the aqueous salt solution).

Das chemische Vorspannen erfolgt bevorzugt durch Aufsprühen eines ersten Austauschmediums enthaltend ein Salz, insbesondere ein Alkalisalz, bevorzugt ein Kaliumsalz, entlang der mindestens einen Sollbruchlinie und durch Aufsprühen eines zweiten Austauschmediums enthaltend ein Salz, insbesondere ein Alkalisalz, bevorzugt ein Kaliumsalz, auf die daran angrenzenden Bereichen, wobei das erste Austauschmedium eine Salzkonzentration von 0 bis 50 Gew-%, bevorzugt 5 bis 45 Gew-%, und das zweite Austauschmedium eine Salzkonzentration von 50 bis 95 Gew-%, bevorzugt 55 bis 90 Gew-% aufweist. The chemical toughening is preferably carried out by spraying a first exchange medium containing a salt, in particular an alkali metal salt, preferably a potassium salt along the at least one predetermined breaking line and by spraying a second exchange medium containing a salt, in particular an alkali metal salt, preferably a potassium salt, on the areas adjacent thereto wherein the first exchange medium has a salt concentration of 0 to 50 wt%, preferably 5 to 45 wt%, and the second exchange medium has a salt concentration of 50 to 95 wt%, preferably 55 to 90 wt%.

Das unterschiedliche chemische Vorspannen entlang der mindestens einen Sollbruchlinie und den daran angrenzenden Bereichen kann bevorzugt durch Variation der Salzkonzentration im Austauschmedium, insbesondere der Kaliumkonzentration im Austauschmedium, und/oder durch unterschiedlich lange Einwirkungsdauer erfolgen. The different chemical toughening along the at least one predetermined breaking line and the adjoining regions can preferably be effected by varying the salt concentration in the exchange medium, in particular the potassium concentration in the exchange medium, and / or by different duration of action.

Nach dem Aufbringen des Salzes oder des Austauschmediums wird der Glaskörper bevorzugt erhitzt, wobei die Temperatur, bevorzugt um mindestens 5 K, oberhalb der Schmelztemperatur des aufgebrachten Salzes und, bevorzugt um mindestens 5 K, unterhalb der Erweichungstemperatur des Glases liegt. After application of the salt or the exchange medium, the glass body is preferably heated, wherein the temperature, preferably at least 5 K, above the melting temperature of the applied salt and, preferably at least 5 K, below the softening temperature of the glass.

Des Weiteren werden bevorzugt entlang der mindestens einen Sollbruchlinie auf die Außenfläche des Glaskörpers Diffusionsbarrieren aufgebracht, sodass dort das lokale chemische Vorspannen verzögert, bevorzugt verringert wird. Furthermore, diffusion barriers are preferably applied to the outer surface of the glass body along the at least one predetermined breaking line, so that the local chemical tempering is delayed there, preferably reduced.

Bevorzugt können auch mechanische Masken entlang der mindestens einen Sollbruchlinie auf die Außenfläche des Glaskörpers aufgebracht werden, sodass dort das lokale chemische Vorspannen verhindert wird. Preferably, mechanical masks along the at least one predetermined breaking line can be applied to the outer surface of the glass body, so that there the local chemical toughening is prevented.

Des Weiteren kann das chemische Vorspannen entlang der mindestens einen Sollbruchlinie homogen oder inhomogen, bevorzugt homogen sein. Das inhomogene chemische Vorspannen kann bevorzugt durch Variation der Salzkonzentration im Austauschmedium, insbesondere der Kaliumkonzentration im Austauschmedium, oder durch unterschiedlich lange Einwirkungsdauer erfolgen. Daraus folgt eine unterschiedliche oberflächennahe Vorspannung des Glaskörpers. Furthermore, the chemical pretensioning along the at least one predetermined breaking line can be homogeneous or inhomogeneous, preferably homogeneous. The inhomogeneous chemical toughening can preferably be carried out by varying the salt concentration in the exchange medium, in particular the potassium concentration in the exchange medium, or by varying the duration of action. This results in a different near-surface bias of the glass body.

Bevorzugt wird die mindestens eine erste Sollbruchlinie durch ein erstes Austauschmedium mit einer ersten Salzkonzentration chemisch vorgespannt und eine mindestens zweite Sollbruchlinie durch ein zweites Austauschmedium mit einer zweiten Salzkonzentration chemisch vorgespannt, wobei die erste Salzkonzentration höher ist als die zweite Salzkonzentration. Preferably, the at least one first predetermined breaking line is chemically biased by a first exchange medium having a first salt concentration, and an at least second predetermined breaking line is chemically biased by a second exchange medium having a second salt concentration, wherein the first salt concentration is higher than the second salt concentration.

Zudem kann bevorzugt durch den Einsatz von elektrischen Feldern und/oder Plasmen der Ionenaustausch verbessert werden. Insbesondere erfolgt dadurch die lokale Erhöhung der Zugfestigkeit. In addition, preferably by the use of electric fields and / or plasmas, the ion exchange can be improved. In particular, this results in the local increase in tensile strength.

Bevorzugt kann vor Schritt b) des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 der Glaskörper entlang der mindestens einen Sollbruchlinie durch mindestens eine Säure und/oder Lauge vorbehandelt werden, um so den Ionenaustausch und/oder das Diffusionsverhalten der auszutauschenden Ionen und der in den Glaskörper einzubringenden Ionen zu beeinflussen, bevorzugt zu verringern. Preferably, before step b) of the method according to claim 1, the glass body can be pretreated along at least one predetermined breaking line by at least one acid and / or alkali so as to influence the ion exchange and / or the diffusion behavior of the ions to be exchanged and the ions to be introduced into the glass body , preferably decrease.

Zudem können bevorzugt im äußeren Bereich des Glaskörpers, insbesondere der Glasscheibe, färbende Ionen, bevorzugt Eisen- und/oder Nickelionen, eingebracht werden. Die Mengen der färbenden Ionen liegen bevorzugt bei 1 bis 10 ppm. Das Einbringen der färbenden Ionen kann bevorzugt durch einen lokalen Diffusionsprozess erfolgen, sodass ein aufwändiger Siebdruck nicht durchgeführt werden muss. In addition, preferably in the outer region of the glass body, in particular the glass pane, coloring ions, preferably iron and / or nickel ions, are introduced. The amounts of the coloring ions are preferably 1 to 10 ppm. The introduction of the coloring ions can preferably be carried out by a local diffusion process, so that a complex screen printing does not have to be performed.

Durch das chemische Vorspannen entlang der mindestens einen Sollbruchlinie entsteht ein weniger stark chemisch vorgespannter Bereich innerhalb des Glaselementes. Der weniger stark chemisch vorgespannte Bereich erstreckt sich vom Anfangspunkt bis zum Endpunkt der mindestens einen Sollbruchlinie (Länge) und weist eine Breite (Abstand zwischen der einen Abgrenzungslinie des Bereiches und der anderen Abgrenzungslinie des Bereiches) von 1 mm bis 1 m, bevorzugt 1 mm bis 100 mm, bevorzugt 1 mm bis 50 mm, besonders bevorzugt 20 mm bis 50 mm, auf. The chemical prestressing along the at least one predetermined breaking line results in a less chemically tempered region within the glass element. The less chemically tempered region extends from the starting point to the end point of the at least one predetermined breaking line (length) and has a width (distance between the one demarcation line of the region and the other demarcation line of the region) of 1 mm to 1 m, preferably 1 mm 100 mm, preferably 1 mm to 50 mm, particularly preferably 20 mm to 50 mm, on.

Das Glaselement ist bevorzugt allein entlang der mindestens einen Sollbruchlinie weniger stark chemisch vorgespannt, bevorzugt gar nicht chemisch vorgespannt, im Vergleich zu der restlichen Oberfläche des Glaselements. Das Glaselement ist bevorzugt allein entlang der mehreren Sollbruchlinien weniger stark chemisch vorgespannt, bevorzugt gar nicht chemisch vorgespannt, im Vergleich zu der restlichen Oberfläche des Glaselements. The glass element is preferably less strongly chemically tempered along the at least one predetermined breaking line, preferably not at all chemically tempered, in comparison to the remaining surface of the glass element. The glass element is preferably less strongly chemically tempered along the plurality of predetermined breaking lines, preferably not at all chemically tempered, in comparison to the remaining surface of the glass element.

Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrens zum bereichsweisen, weniger starken chemischen Vorspannen eines Glaskörpers zur Erzeugung einer Sollbruchstelle vorgesehen. The invention also provides for the use of a method according to the invention or preferred according to the invention for the area-wise, less strong chemical pretensioning of a glass body for producing a predetermined breaking point.

Ebenfalls ist ein Glaselement vorgesehen, das durch ein erfindungsgemäßes oder erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren hergestellt wurde. Insbesondere ist ein Glaselement vorgesehen, das eine durch ein bereichsweises, weniger starkes chemisches Vorspannen entlang einer Sollbruchlinie erzeugte Sollbruchstelle aufweist. Also provided is a glass element which has been produced by a method according to the invention or preferred according to the invention. In particular, a glass element is provided which has a predetermined breaking point generated by a zone-wise, less strong chemical pretensioning along a predetermined breaking line.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Preferred embodiments of the present invention will become apparent from the subclaims.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dazu zeigen The present invention will be explained in more detail with reference to the following embodiments. Show this

1 ein Bruchbild einer vorbekannten, thermisch vorgespannten Glasscheibe, 1 a fracture pattern of a previously known, thermally toughened glass pane,

2 ein Bruchbild einer weiteren vorbekannten, chemisch vorgespannten Glasscheibe, und 2 a fracture image of another previously known, chemically tempered glass, and

3 ein Bruchbild einer vorteilhaft nach einem erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren hergestellten Glasscheibe. 3 a fracture pattern of a glass sheet advantageously prepared by a preferred method according to the invention.

1 zeigt das Bruchbild eines insgesamt thermisch vorgespannten Einscheibensicherheitsglases 1 (ESG). Ein entsprechend vorgespanntes Glas 1 zerbricht bei Krafteinwirkung in kleine Bruchstücke 2 ohne unangenehme Kanten. 1 shows the fracture pattern of a total thermally toughened single-pane safety glass 1 (IT G). A tempered glass 1 breaks down into small fragments when force is applied 2 without unpleasant edges.

2 zeigt ein typisches Bruchbild eines chemisch vorgespannten Glases, wobei die chemische Vorspannung gleichmäßig über die gesamte Glasscheibe erfolgt ist. Die über den gesamten Bereich chemisch vorgespannte Glasscheibe 3 zerbricht unter Krafteinwirkung zu großen Bruchstücken 4. Durch diese großen Bruchstücke 4 mit unangenehmen Kanten ist ein entsprechender Einsatz als Einscheibensicherheitsglas nicht möglich. 2 shows a typical fracture pattern of a chemically tempered glass, wherein the chemical bias has been uniform over the entire glass sheet. The chemically toughened glass pane over the entire area 3 Crushes under force to large fragments 4 , Through these big fragments 4 with unpleasant edges, a corresponding use as single-pane safety glass is not possible.

3 zeigt ein Glaselement 5, hergestellt nach einem erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren. Ein Glaskörper 6 aus Aluminosilikatglas wurde dazu entlang einer Vielzahl von Sollbruchlinien 7 in den entsprechenden Sollbruchbereichen weniger stark chemisch vorgespannt als in den restlichen, daran angrenzenden Bereichen 8 des Glaselements 5. Durch das bereichsweise, weniger starke chemische Vorspannen entlang der Sollbruchlinien 7, also in den Sollbruchbereichen, im Vergleich zu den an die Sollbruchbereiche angrenzenden Bereichen 8 werden Sollbruchstellen 10 erzeugt. Die Sollbruchlinien 7 sind dabei als geschlossene Linien ausgebildet, deren Anfangs- und Endpunkte jeweils aufeinander liegen, und berühren sich teilweise punktuell oder bereichsweise. Durch Krafteinwirkung, das heißt durch die Einwirkung einer Kraft von bevorzugt mindestens 0,5 kN und maximal 10 kN bricht das Glaselement 5 bereichsweise, also lokal entlang der weniger stark chemisch vorgespannten Sollbruchlinien 7 in den entsprechenden Sollbruchbereichen zu vordefinierten kleinen Bruchstücken 9. 3 shows a glass element 5 , prepared by a preferred method according to the invention. A glass body 6 aluminosilicate glass was added along a variety of fracture lines 7 less chemically toughened in the corresponding predetermined breaking areas than in the remaining, adjacent areas 8th of the glass element 5 , By the region by area, less strong chemical tempering along the predetermined breaking lines 7 , ie in the predetermined breaking areas, in comparison to the areas adjacent to the predetermined breaking areas 8th become predetermined breaking points 10 generated. The predetermined breaking lines 7 are designed as closed lines, whose start and end points are each on top of each other, and touch each other partially or in places. By force, that is, by the action of a force of preferably at least 0.5 kN and a maximum of 10 kN, the glass element is broken 5 in some areas, ie locally along the less strongly chemically pre-stressed break lines 7 in the corresponding predetermined breaking areas to predefined small fragments 9 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010009584 A1 [0002] DE 102010009584 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Glaselements (5), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Glaskörpers (6) und b) zumindest bereichsweises, chemisches Vorspannen des Glaskörpers (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (6) entlang mindestens einer Sollbruchlinie (7) zum Herstellen mindestens einer Sollbruchstelle (10) in einem Sollbruchbereich weniger stark chemisch vorgespannt wird als in einem an den Sollbruchbereich angrenzenden Bereich (9) des Glaskörpers (6). Method for producing a glass element ( 5 ), the method comprising the steps of: a) providing a glass body ( 6 ) and b) at least regionally, chemical tempering of the vitreous body ( 6 ), characterized in that the vitreous body ( 6 ) along at least one predetermined breaking line ( 7 ) for producing at least one predetermined breaking point ( 10 ) is less strongly chemically prestressed in a predetermined breaking area than in an area adjacent to the predetermined breaking area ( 9 ) of the vitreous body ( 6 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (6) entlang mehrerer Sollbruchlinien (7) weniger stark chemisch vorgespannt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the glass body ( 6 ) along several predetermined breaking lines ( 7 ) is less strongly chemically toughened. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sollbruchlinie (7) mit einem Anfangspunkt und einem von dem Anfangspunkt beabstandeten Endpunkt hergestellt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one predetermined breaking line ( 7 ) having a starting point and an end point spaced from the starting point. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangspunkt und/oder der Endpunkt auf eine Kante des Glaskörpers (6) gelegt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the starting point and / or the end point on an edge of the glass body ( 6 ) be placed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sollbruchlinie (7) durch das weniger starke chemische Vorspannen auf mindestens einer Außenfläche des Glaskörpers (6) hergestellt wird. A method according to claim 3, characterized in that the at least one predetermined breaking line ( 7 ) by the less strong chemical toughening on at least one outer surface of the glass body ( 6 ) will be produced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (6) zumindest teilweise aus Aluminosilikatglas gefertigt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the glass body ( 6 ) is at least partially made of aluminosilicate glass. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das chemische Vorspannen gemäß Schritt b) dadurch erfolgt, dass in dem Glaskörper (6) vorhandene Natrium-Ionen durch Kalium-Ionen ausgetauscht werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the chemical pretensioning according to step b) takes place in that in the glass body ( 6 ) existing sodium ions are exchanged by potassium ions. Glaselement (5), insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Glaskörper (6), der durch nur bereichsweises, chemisches Vorspannen entlang mindestens einer Sollbruchlinie (7) mindestens eine Sollbruchstelle (10) aufweist. Glass element ( 5 ), in particular produced by a method according to one or more of claims 1 to 7, characterized by a glass body ( 6 ), which by only areawise, chemical prestressing along at least one predetermined breaking line ( 7 ) at least one predetermined breaking point ( 10 ) having.
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