DE2223355A1 - Verfahren zur Herstellung einer Platte und danach hergestellte Platte - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Platte und danach hergestellte PlatteInfo
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Description
OR. MÜI.LER-BORE DIPL-phys. DR. MANITZ DIPi^CHiM. DA DEUFEL
OIPL.-INQ. FINSTERWALD DIPL.-INQ. GRÄMKOW ? ? ? 3 ^ £ C*
it2. i'.Jt ί972
München, den Ph/3v - G 2205
GLAVER.BEL
Chaussee de la Kulpe, 166,
Watermeel-Üoitsfort, Belgien
Verfahren zur Herstellung einer Plette und danach hergestellte
Plette
Priorität: Großbritannien vom 21. Hei 1971, Nr.
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Platte
aus mehreren Scheiben, die flächig aufeinenderliegen, einschließlich
einer Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material, die eine Außenfläche der Platte darstellt. Die
Erfindung betrifft auch nach solchen Verfahren hergestellte Platten.
Es ist bekannt, die Zugfestiglceit von Glas durch thermisches
oder chemisches Tempern bzw. Härten zu erhöhen. Die 'JDemperbehandlung
baut in den äußeren Schichten des Glases Druckspannungen auf. Solche Druckspannungen liefern auf den Glas-
209849/1178 ." 1 "
scheiben mechanische Eigenschaften, die für verschiedene Zwecke von Wert sind. Insbesondere beeinflussen die Druckoberflächenspannungen
die Zugfestigkeit und das Bruchverhalten der Glasscheiben
in einer Weise, die für verschiedene praktische Anwendungszwecke der Scheiben, z.B. bei ihrer Verwendung als Verglasungsmaterial
von Wert ist.
Ist es durch eine Temperbehandlung möglich, den Glasscheiben mechanische Eigenschaften zu verleihen, die für verschiedene
Zwecke gefordert werden, sind die vielfältigen Wirkungen des Temperas bzw. Härtens unglücklicherweise nicht iiomer alle mit
den zu erfüllenden besonderen Produktspezifikationen verträglich, so daß ein Kompromiß geschlossen werden muß. Beispielsweise
ändert das Härten einer Glasscheibe deren bruchverhalten
in dem Sinne, daß die Scheibe in kleinere Stücke als nicht gehärtetes
Glas springt, und zugleich erhöht die Härtung die Zugfestigkeit der Scheibe so, daß sie gegen Bruch durch Biegekräfte
beständiger ist. Die Härtungsbehandlung ist deshalb nicht gänzlich zuträglich in Fällen, wo einer, aber nicht der andere
dieser Effekte gefordert wird.
Das sich aus dieser wechselseitigen Abhängigkeit verschiedener
Eigenschaften ergebende Problem ist besonders deutlich im Falle von Platten, in denen eine Glasscheibe flächig auf einer anderen
Scheibe aus Glas oder einem anderen Material vorliegt, weil die mechanischen Eigenschaften der Platte denn durch eine größere
Zahl von Parametern bestimmt werden.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Platte mit mehreren Scheiben, die flächig aufeinanderliegen, einschließlich
einer Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material, die
eine Außenfläche der Platte darstellt, weiches die unabhängige
2 0 9849/1178
Variation bestimmter, bislang als voneinander abhängig angesehener
Eigenschaften ermöglicht, so daß ein größerer Bereich technischer Spezifikationen erfüllt werden kann.
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein "Verfahren zur Herstellung
einer Platte mit mehreren Scheibenkomponenten in flächig aufliegender Anordnung, einschließlich einer Scheibe aus Glas
oder vitrokristallinem Material, dadurch aus, daß die Glas-
oder vitrokristalline Scheibe (nachfolgend als "erste Scheibe" bezeichnet) einer Ionendiffusionsbehandlung unterworfen wird,
um in den JLußenschichten des Glases oder des vitrokristallinen
Materials Druckspannungen zu induzieren, die Scheibenkomponenten der Platte so zusammengesetzt werden, daß eine Seite der
ersten Scheibe eine Außenfläche der Platte darstellt, und daß in einer Stufe vor, zwischen oder nach der Ionendiffusionsbehandlung
und dem Zusammensetzen die erste Scheibe wenigstens stellenweise, zumindest auf der einen Seite einer Behandlung
(nachfolgend als "Schwächungsbehandlung" bezeichnet) unterworfen wird, die die Bruchfestigkeit der ersten Scheibe
in wenigstens einem Bereich bei Biegung vermindert, welche auf den Außenschichten Zugkräfte hervorruft, die auf der einen Seite
der ersten Scheibe auftreten und aufgrund der Ionendiffusionsbehandlung druckgespannt sind oder werden.
Per Ausdruck "vitrokristallines Material" bezeichnet, wo er in
dieser Beschreibung verwendet wird, ein Material, das aus Glas durch eine Behandlung hergestellt wird, die das Auftreten einer
oder mehrerer kristalliner Phasen in dem Glas auslöst, wobei,
genügend glasartige Phase oder Phasen an den Obexrflächen des
Materials verbleiben, um das Induzieren von Oberflächendruckspannungen
durch eine Ionenä4£0*RioJ3.8behandlung zu ermöglichen.
209848/1178
Auf den ersten Blick hat die Behandlung einer Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material zum Auslösen einer Verminderung
ihrer Zugfestigkeit keinen rechten Pletz in einem Herstellungsverfahren,
bei dem die Scheibe chemischer Härtung unterworfen wird, wobei diese letztere Behandlung stets als eine Vorspannbzw.
Härtungsbehandlung betrachtet wurde, d.h. gerade eine Behandlung zur Erhöhung der Zugfestigkeit der Scheibe. Tatsächlich
wurde nun erfindungsgemäß gefunden, daß eine chemische Härtungsbehandlung und eine Behandlung zur Verminderung eines
Zugfestigkeitsfaktors der Scheibe an ein und derselben Scheibe mit wichtigen und vorteilhaften Folgen ausgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Platte, die eine vorteilhafte Kombination von Eigenschaften aufweist.
Insbesondere ist die Zugbeanspruchung, unter der die erste Scheibe durch Bruch nachgibt, geringer als der zur Überwindung
der Druckspannungen nötige Wert, die aufgrund der Härtungsbehandlung vorliegen, und zugleich zerspringt die Scheibe, wenn
sie bricht, aufgrund der Erzeugung solcher Druckspannungen durch chemisches Härten in verhältnismäßig kleine stumpfe Stücke. Darüberhinaus
kann die Elastizitätsgrenze der ersten Scheibe unabhängig von der Druckspannung gesteuert werden. Demzufolge kann ein grosser
Bereich an Produktspezifikationen erzielt werden.
Das Ausmaß, zu dem die Bruchfestigkeit der ersten Scheibe unter Zugbeanspruchung durch die Schwächungsbehandlung beeinträchtigt
wird, kann bei jedem gegebenen Verfahren gewählt werden, wobei die gegensätzliche Wirkung oder Tendenz der gewählten chemischen
Härtungsbehandlung unter Berücksichtigung der besonderen Umstände, unter denen die Scheibe verwendet werden soll, zu berücksichtigen
ist.
209849/1178
Die chemische Härtungsbehandlung kann von jeder bekannten Art
sein, die auf der Diffusion von Ionen in Glas oder vitrokristallines
Material von einem Kontaktmedium her (vorzugsweise im geschmolzenen Zustand) beruht. So kann die Härtung dadurch bewerkstelligt werden,
daß Ionen in Außenschichten des Glases oder des vitrokristallinen
Materials auf wenigstens einer Seite der ersten Scheibe durch größere Ionen ersetzt werden, die aus einem Kontaktmedium stammen,
während die Temperatur solcher Schichten zu tief ist, um vollständigen Ausgleich der Spannungen in der Scheibe in der zur
Verfügung stehenden Zeit zu ermöglichen. Dieser Ionenaustausch kann beispielsweise den Ersatz von Natriumionen in Außenschichten
des Glases durch Kaliumionen aus dem Kontaktmedium umfassen. Andererseits kann die Härtung dadurch bewirkt werden, daß Ionen
in Außenschichten des Glases oder des vitrokristallinen Materials
auf wenigstens einer Seite der Scheibe durch Ionen ersetzt werden, die den Außenschichten einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
verleihen, wobei ein solcher Austausch bei einer Temperatur stattfindet, die genügend hoch ist, um Spannungen sich ausgleichen
zu lassen. Die äußeren Schichten geraten dann unter Druckspannung, wenn sich die Scheibe abkühlt. Der Ionenaustausch bei
dieser Art chemischer Härtungsbehandlung kann beispielsweise ein Austausch von Natriumionen in äußeren Schichten des Glases durch
Lithiumionen aus dem Kontaktmedium sein.
Die chemische Härtungsbehandlung kann eine solche sein, bei der
eine Ionendiffusion in äußere Schichten des Glases oder des vitrokrietallinen
Materials nur auf einer Seite der ersten Scheibe erfolgt. Dies führt indirekt zu Druckspannung der äußeren Schichten
der anderen Seite der Scheibe.
Dl« Schwächungsbehandlung wird vorzugsweise praktisch gleichmäßig
über wenigstens einen Bereich der ersten Scheibe vorgenommen. So
wird unter Kräften gleicher Größe, die überall in diesem Bereich wirken, ein vorbeetinetes Bruchverhalten erzielt. Ein solcher
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oder solche der Schwächungsbehandlung unterworfene (n) Bereich(e) können in einem zentralen und/oder Randteil der Scheibe liegen.
Für gewisse Zwecke ist ea von Vorteil, die Schwächungsbehandlung
praktisch über die ganze Fläche der wenigstens einen Seite der ersten Scheibe durchzuführen. Die Schwächungsbehandlung kann dann
leichter als Teil eines industriellen Verfahrens durchgeführt werden, wobei keine Notwendigkeit besteht, Maßnahmen zu treffen,
um die Behandlung auf einen vorbestimmten Bereich oder Bereiche der Scheibenfläche zu begrenzen.
Die Schwächungsbehandlung kenn in manchen Fällen in vorteilhafter Weise auf nur der einen Seite der ersten Scheibe durchgeführt werden.
Die Behandlung kann dann normalerweise leichter und schneller erfolgen.
Solche Schwächungsbehandlung kann jedoch auf beiden Seiten der ersten Scheibe, wenn gewünscht, durchgeführt werden. Wird eine
solche Schwächungsbehandlung auf beiden Seiten der ersten Scheibe durchgeführt, bevor die Plattenkomponenten zusammengesetzt werden,
kann die behandelte Scheibe in der Platte so angeordnet werden, daß jede beliebige Seite einer solchen Scheibe nach außen weist.
Erfolgt Ionendiffusion in die erste Scheibe nur auf einer Seite, wird für diese Seite bevorzugt eine Außenfläche der Platte vorgesehen
und die Schwächungsbehsndlung wenigstens euf dieser Seite
der Scheibe durchgeführt. Wird diese Bedingung beachtet, kann eine geforderte vorbestimmte Biegebruchfestigkeit in einer Richtung
leichter bewirkt werden.
Bei einer bevorzugten Art der Schwächungsbehandlung kann die
Schwächung durch Oberflächenabrieb der ersten Scheibe erfolgen. Diese Art der Behandlung ist billig und einfach durchzuführen.
Wird eine chemische Härtungsbehandlung auf nachfolcen-
-G-209849/1178
den Scheiben durchgeführt, zeigt die dadurch erzielte Streckgrenze
von einer Scheibe zur anderen eine gewisse Variation. Die Durchführung der Schwächungsbehandlung durch Abrieb bietet
den wichtigen Vorteil, daß die Bruchfestigkeit auf einem gleichförmigeren Wert für die verschiedenen Scheiben gebracht
werden kann.
Der Abrieb bzw. das Abschleifen kann in vorteilhafterweise
mit einem teilchenförmigen Material einer Korngröße in der Größenordnung von 10 Mikron erfolgen. Mit einem solchen abtragenden
bzw. Schleifmaterial kann die Schwächungsbehandlung
leicht durchgeführt werden, ohne unerwünschte Pehler in der
Scheibe wie beispielsweise mit bloßem Auge sichtbare Kratzer zu verursachen.
Die Schwächungsbehandlung umfaßt in vorteilhafter Weise ein
Abschleifen der ersten Scheibe mit einem Pulver, das praktisch
aus Eisenoxid oder Ceroxid oder Aluminiumoxid oder aus einem Gemisch von zwei oder mehrerer solcher Substanzen zusammengesetzt
ist.
Bei einer anderen Art der Schwächungsbehandlung wird die Schwächung durch oberflächliches Kratzen der ersten Scheibe
bewirkt. Bevorzugt werden die Kratzer bzw. Schrammen ganz oder überwiegend in einer Richtung gemacht. Die Schwächungswirkung ist dann am größten im Hinblick auf Kräfte mit der
Tendenz, die Scheibe in zu der Richtung der Schrammen praktisch normalen Ebenen zu biegen. Besonders brauchbare Ergebnisse sind
zu erhalten, wenn die erste Scheibe eine Glasscheibe ist, in dem wenigstens eine Seite der ersten Scheibe, zumindest lokal,
einer Behandlung (im folgenden "zusätzliche Verfestigungsbehandlung" genannt) unterworfen wird, wodurch die Biegebruch-
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festigkeit des Glases wenigstens temporär in wenigstens einem
Bereich der Scheibe gesteigert 'wird, wobei eine solche Behandlung
nach dem chemischen Härten der Scheibe, aber vor ihrer
Schwächungsbehandlung durchgeführt wird. Die zusätzliche Verfestigungsbehandlung bewirkt, daß ein vorbestimmtes Maß an
Schwächung durch die nachfolgende Schwächungsbehandlung erleichtert erzielt werden kann.
Schwächungsbehandlung durchgeführt wird. Die zusätzliche Verfestigungsbehandlung bewirkt, daß ein vorbestimmtes Maß an
Schwächung durch die nachfolgende Schwächungsbehandlung erleichtert erzielt werden kann.
Die zusätzliche Verfestigungsbehandlung umfaßt vorteilhafterweise ein chemisches Auflösen einer Oberflächenschicht der
ersten Scheibe in wenigstens einem Bereich. Diese Art der zusätzlichen Verfestigungsbehandlung ermöglicht es, die gewünschte Wirkung durch eine verhältnismäßig kurze Berührung wenigstens eines gegebenen Bereichs oder Bereichen der Scheibe mit einem auflösenden Medium zu erzielen, welches beispielsweise in
flüssigem oder gasförmigem Zustand sein kann.
ersten Scheibe in wenigstens einem Bereich. Diese Art der zusätzlichen Verfestigungsbehandlung ermöglicht es, die gewünschte Wirkung durch eine verhältnismäßig kurze Berührung wenigstens eines gegebenen Bereichs oder Bereichen der Scheibe mit einem auflösenden Medium zu erzielen, welches beispielsweise in
flüssigem oder gasförmigem Zustand sein kann.
Die zusätzliche Verfestigungsbehandlung kann in vorteilhafter
Weise erfolgen, indem man die erste Scheibe in dem bzw. den zu behandelnden Bereich(en) z.B. durch Sprühen mit einem sauren,
Pluorionen enthaltenden Medium, z.B. einem im wesentlichen eine Verbindung wie etwa Ammoniumfluorid oder eine wässrige, Flußsäure
enthaltende Lösung umfassenden sauren Medium in Berührung
bringt.
Es wurde gefunden, daß die Verwendung eines sauren, Fluorionen enthaltenden Mediums nicht nur bessere Ergebnisse hinsichtlich
der mechanischen Eigenschaften, auf die zuvor Bezug genommen
wurde, ergibt, sondern auch die Beständigkeit des Glases gegen Irisierung erhöht. Dieses vorteilhafte Ergebnis tritt besonders hervor, wenn eine wässrige Lösung mit einem Gehalt sn i'lußsäure und Schwefelsäure, z.B. eine Lösung mit 6 Vol.?» Flußsäure und 6 Vol.% Schwefelsäure, verwendet wird. Mit einem solchen sauren Medium können befriedigende Ergebnisse sehr rasch, z.B. durch eine nur wenige Minuten dauernde Behandlung, erzielt werden.
wurde, ergibt, sondern auch die Beständigkeit des Glases gegen Irisierung erhöht. Dieses vorteilhafte Ergebnis tritt besonders hervor, wenn eine wässrige Lösung mit einem Gehalt sn i'lußsäure und Schwefelsäure, z.B. eine Lösung mit 6 Vol.?» Flußsäure und 6 Vol.% Schwefelsäure, verwendet wird. Mit einem solchen sauren Medium können befriedigende Ergebnisse sehr rasch, z.B. durch eine nur wenige Minuten dauernde Behandlung, erzielt werden.
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Die zusätzliche Verfestigungsbehandlung mittels eines wässrigen
Mediums wird bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 0° und 800O
durchgeführt. In diesem Temperaturbereich kann die Auilösungsgeschwindigkeit
des Scheibenmaterials en einer Oberfläche genau gesteuert werden.
Im Felle einer Platte zum Verglasen, z.B. einer Fahrzeugwindschutzscheibe
geht man gerne sicher, daß die Biegebruchfestigkeit der ersten Scheibe, die die Tendenz hat, deren eine Seite zu strecken,
so ist, daß in der fertigen Platte eine solche erste Scheibe unter dem Aufprall einer Person auf die entgegengesetzte Seite der
Platte bei Aufprallkräften unter der Höhe zu Bruch geht, bei der ernsthafte Verletzungen der Person, z.B. des Schädels, wahrscheinlich
werden. Eine solche Grenze liegt normalerweise nicht höher als die, die einer Zuglast von 50 kg/mm'" auf der einen
Seite der ersten Scheibe, gemessen auf einer Scheibe mit 11 cm Durchmesser, entspricht. Dieser Maximalwert kann über nur einen
gegebenen Bereich oder Bereiche der Scheibe gelten, gilt aber bevorzugt über die ganze Scheibenfläche. Der Schutz gegen ernsthafte
Personenschäden wird dann unabhängig von der Stelle, an der der Aufprall gegen die Platte erfolgen mag, verwirklicht.
Bei der Anfertigung einer erfindungsgemäßen Platte kann die erste
Scheibe im räumlichen Abstand zu einer zweiten scheibenartigen Hauptkomponente (d.h. einem zweiten Verstärkungsglied in Scheibenform)
befestigt werden, wobei die erste und zweite Scheibe direkt nur an ihren Randteilen verbunden sind und der Raum zwischen
den Mittelteilen der Scheiben leer ist oder ein gasförmiges Medium oder ein Füllmaterial enthält. Die Eigenschaften der
Platte werden dann von dem zwischen den Scheiben liegenden Raum oder der Füllung beeinflußt. Darüberhinaus wird für den Fall
einer Biegung der zweiten Scheibe, so daß die Innenfläche konvex oder konvexer gekrümmt wird, die erste Scheibe durch die
Biegung nicht beeinflußt, bis sie einen bestimmten Wert erreicht,
- 9 -209849/1178
der von dein Abstand zwischen den beiden Scheiben abhängt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
jedoch die Scheibenkomponenten der Platte zur Ausbildung eines Laminats über ihre gesamte Oberfläche miteinander verbunden.
Solche Ausführungsformen des Verfahrens liefern ein Erzeugnis, bei dem des Verhalten der Platte unter Biegekräften
stets durch die Eigenschaften der zusammenwirkenden Scheibenkomponenten beeinflußt wird.
Besondere Bedeutung kommt Ausführungsformen der Erfindung zu, bei denen die erste Scheibe gegenüber einer zweiten Heuptscheibenkomponente
(d.h. einem zweiten Verstärkungsglied in Scheibenform) angeordnet ist, die in der fertigen Platte gebogen
werden kann, um der ersten Scheibe zum Bruch dieser Scheibe ausreichende Biegekräfte zu erteilen. Die Platte besitzt
dann eine sehr vorteilhafte Kombination von Eigenschaften. Wird die Platte am Rand gehalten und auf die zweite Scheibe
einwirkenden Biegekräften unterworfen, bricht die erste Scheibe bei einer gegebenen Belastung, während die zweite Scheibe noch
größerer elastischer Biegung fähig ist. Diese besondere Eigenschaft der Platte ist zur Vermeidung von durch Erschütterung
verursachten Verletzungen einer Person, die auf die Platte prallt, z.B. für den Fall, daß diese als Fahrzeugwindschutzscheibe
verwendet wird, von Bedeutung. Brüberhinaus zerspringt
die erste Scheibe beim Zerbrechen in ziemlich kleine und stumpfe Bruchstücke, die nicht Ursache für ernbthafte Verkehrsunfälle,
z.B. für andere Straßenbenützer, für den Fall, daß die Platte
in Streßenfahrzeugen verwendet wird, sind. Eine weitere sehr
wichtige Folge der Schwächungsb&andlung der ersten Scheibe besteht
darin, daß die maximalen Belastungskräfte, wie zuvor ausgeführt, die die Scheibe, ohne zu zerbrechen, aushalten kann,
- 10 -
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nicht von der Größe der darin durch die chemische Härtungsbehandlung induzierten Druckspannungen abhängig sind. Darüberhinaus
kann die erste Scheibe von solcher Dicke sein, daß sie beim Aufprall von kleinen harten Gegenstanden, wie beispielsweise
Steinen, eine hohe Bruchfestigkeit aufweist, ohne den Vorteil zu verlieren, daß die Scheibe Belastungskräften verhältnismäßig
geringer Größe, die auf die andere Seite der Platte einwirken, nachgibt.
Bei einer Form der erfindungsgemäßen Platte wird die erste Scheibe gegenüber einer zweiten HauptScheibenkomponente, die
eine Scheibe aus Kunststoffmaterial darstellt, angeordnet. Eine Kunststoffscheibe kann eine sehr hohe Flexibilität aufweisen,
die zur Stoßaufnähme ein Vorteil ist. Zur Bildung
eines Laminats kann die Kunststoffscheibe direkt mit der
ersten Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material ohne eine dazwischenliegende Bindeschicht verbunden werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die erste Scheibe nur gegenüber einem anderen Verstärkungsglied in Scheibenform
angeordnet, und die zweite Scheibe ist ebenfalls eine Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material. Die Platte
ist dann eine einfache Konstruktion mit guter Anwendung der vorteilhaften Eigenschaften des Glases oder vitrokristallinen
Materials. Bei solchen Ausführungsformen sind die Scheiben bevorzugt
fest miteinander verbunden, um ein Laminat zu bilden.
Bei optimalen Ausführungsformen wird die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material vor einer zweiten Scheibe
aus Glas oder vitrokristallinem Material zur Bildung eines Laminats fest verankert, und die relative Festigkeit der ersten
und zweiten Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material in der fertigen Platte (unabhängig voneinander betrachtet)
ist solcher Art, daß ungeachtet der Schwächung der ersten
- 11 209849/1 178
Scheibe durch die Seh^achungsbehandlung die Biegebruchfestigkeit
der ersten Scheibe, die ihre eine Seite Spannungεkräften aussetzt,
höher ist als die Eiegebruchfestigkeit der zweiten Scheibe, die
Spannungskräftea die Seite der Scheibe aussetzt, welche in der
fertigen Platte der ersten Scheibe gegenüberliegt. Diese Bedingung
widerspricht nicht der Bedingung, daß in der fertigen Platte Gie erste Scheibe unter Biegekräften brechen sollte, die gegen
die zweite Scheibe wirken, mit einer Stärke, die zum Zerbrechen der zweiten Scheibe nicht ausreicht, weil sich in der fertigen
Platte die Einzelscheiben bis zum Augenblick des Zerbrechens der
ersten Scheibe wie eine monolithische Struktur verhalten und unter ,jeder gegebenen Biegekraft die eine Seite der ersten
Scheibe höherer Zugbeanspruchung als die Seite der zweiten Scheibe, die der ersten gegenüberliegt, ausgesetzt ist. Der
Vorteil, der ersten Scheibe die höhere Bruchfestigkeit zu erteilen,
liegt darin, daß, wenn die Platte als eine Platte zum Verglasen verwendet wird, z.B. als eine Windschutzscheibe oder
in einer Tür, die erste Scheibe einen höheren Anteil an Stoßenergie zu absorbieren in der Lage ist, bevor sie bricht.
Die relativen Festigkeiten der ersten und zweiten Scheibe können
durch Auswählen einer in geeigneter Weise größeren Dicke der ersten Scheibe als die der zweiten Scheibe erlangt werden. Wenn
andererseits, um das Gewicht der Platte unter einem bestimmten Wert zu halten, oder aus anderen Gründen, die Dicke der ersten
Scheibe unter dem Wert gehalten werden muß, der, abgesehen von anderen Faktoren, zur Erzielung der höheren Festigkeit notwendig
ist, kann letzteres durch die chemische Härtungsbehandlung oder durch diese Behandlung und geeignete Auswahl der Dicke der Scheibe
erreicht werden.
Vorteilhafterweise wird die erste Scheibe mit einer zweiten Scheibe fest verbunden, die eine Glasscheibe ist und vor dem
Vorgang des Zusammensetzens der Scheiben einer Behandlung (nach-
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folgend als "Rektifizierung11 bezeichnet) unterworfen wird, die
Schaden wenigstens eines Teils ihrer inneren Fläche (der Fläche, die der ersten Scheibe näher sein soll), zu Fehlern vermindert,
die Spannungskonzentrationen verursachen, wenn die innere Seite solcher Scheibe Spannungskräften unterworfen wird. Solche Rektifizierung
verleiht der zweiten Scheibe größere Bruchfestigkeit
gegenüber Biegung, die die innere Fläche unter Spannung setzt. Während es sehr vorteilhaft ist, die ganze innere Fläche der
zweiten Scheibe einer Rektifizierung zu unterwerfen, kann oft eine Verbesserung der Biegebruchfestigkeit der Scheibe erreicht
werden, indem eine besonfere Zone oder Zonen solcher Scheibe
und besonders zumindest eine Randzone einer solchen Rektifizierung unterworfen wird bzw. werden.
Eine solche Rektifizierungsbehandlung kann in vorteilhafter Weise durch Erhitzen wenigstens einer Zone der Scheibe durchgeführt
werden, was deren Feuerpolieren bewirkt. Eine solche Behandlung kann durch Vorerhitzen derScheibe auf eine Temperatur
zwischen 400 und 4500O und dann Aussetzen der zu rektifizierenden
Zone oder Zonen für eine verhältnismäßig kurze Zeitspanne, z.B. von wenigen Sekunden bis zu wenigen Minuten, einer
höheren Temperatur, z.B. einer Temperatur praktisch im Bereich von 600 bis 8500C erfolgen. Es wurde gefunden, daß diese Art
der Rektifizierungsbehandlung durchgeführt werden kann, wobei die optischen Eigenschaften der Scheibe geringe oder gar keine
Neigung zur Verschlechterung zeigen, was ein sehr wichtiger Gesichtspunkt ist, wenn die Scheibe in einer Platte verwendet werden soll, die eine Windschutzscheibe bilden soll.
Eine weitere, sehr zufriedenstellende Art der Rektifizierungsbehandlung
umfaßt chemisches Auflösen eines Oberflächenteils der Scheibe. Diese Art der Behandlung ist leicht durchzuführen.
Die Behandlung kann beispielsweise einfache Berührung der Scheibe mit einem Lösungsmittelmedium durch Besprengen, Besprühen oder
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Eint Buchen uiaf pss-.-.Ii, v;cbi5i ciu Verwendung einer großen oder
kostspieligen Einriv^r-'ung nicht nötig ist. Darüberhinaus kann
der Grad der Eektifixierung leicht durch Ändern der Konzentration
des Lösungsmitteiiäediums gesteuert werden.
Eine solche Auflosebebandlung kenn in vorteilhafter Weise dadurch
durchgeführt werden, daß die zu behandelnde Oberfläche mit einem sauren, Fluorionen enthaltenden Medium in Berührung
gebracht wird..Es wurde gefunden, daß saure, Fluorionen enthaltende
Medien gana schnell sehr befriedigende Ergebnisse liefern, und mit solchen Medien behandelte Oberflächen eine
verbesserte mechanische Festigkeit und eine verbesserte Irisierunrsbeständigkeit
zeigen.
Wird die Rektifizierung durch chemisches Losen durchgeführt,
wird in der oder den behandelten Zone oder Zonen bevorzugt eine Oberflächenschicht mit einer Dicke gelöst, die zumindest
gleich dem tiefsten in einer solchen Zone oder Zonen vorhandenen und für die Auslösung von Spannungskonzentretionen verantwortlichen
Fehler ist. Auf diese Weise werden alle Fehler in der oder den behandelten Zone(n) eliminiert, und die mechanische
Festigkeit des Scheibenmaterials wird über die behandelte(n)
Zone(n) praktisch gleichförmig gemacht.
Wenn eine Rektifizierungsbehandlung durch chemisches Lösen durchgeführt
wird, wird vorzugsweise zumindest ein Teil der gerade behandelten Scheibe vom Lcsungsmittelmedium durch eine Schutzschicht
praktisch abgeschirmt. Eine solche Schutzschicht kann während der Rektifizierungsbehandlung beispielsweise eine Schicht
aus Paraffinwachs, einem abschälbaren Lack oder einem dünnen Flüssigkeit
sfilm sein, beispielsweise ein Wasserfilm, den man über
den oder die zu schützenden Oberflächenteil(e) fließen läßt. Wird eine solche Schutzmaßnahme ergriffen, kann die Rektifizierungsbehandlung
auf eine vorgegebene Zone oder Zonen begrenzt
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werden, so daß die Menge des verwendeten Lösungsmittels wirtschaftlich
gestaltet werden kann. Weiterhin wurde gefunden, daß bestimmte optische Fehler in einer Glasscheibe besser
sichtbar gemacht werden können, wenn eine Oberfläche der Scheibe einer Säurebehandlung unterworfen wird, insbesondere
einer Behandlung mit eine:?, sauren, .Fluorionen enthaltenden
Medium, wenn die Oberfläche nicht nachfolgend mit einer Schicht eines organischen Materials in Berührung gebracht wird. Daher
ist es manchmal von Vorteil, insbesondere wenn Windschutzscheiben gefertigt werden, die nrch süßen weisende Seite der
zweiten Scheibe nicht einer Rektifizierungsbehandlung zu unterwerfen.
Die Biegebruchfestigkeit der aweiten Scheibe aus Glas oder
vitrokristallinem Material gegenüber der ersten Scheibe kann
auch verbessert werden, indem die äußeren Schichten aus Gl&s
oder vitrokristallinem Material der Scheibe wenigstens an deren
innerer Seite Druckspannung unterworfen werden.
Die Druckspannungen einer solchen zweiten Scheibe können durch thermisches Härten erzielt werden. Vorzugsweise jedoch werden
solche Druckspannungen der zweiten Scheibe durch chemisches Härten der zweiten Scheibe erzielt, wobei irgendeines der
chemischen Härtungsverfahren eingesetzt wird, wie es vorstehend
als zur Anwendung auf die erste Scheibe geeignet beschrieben wurde. Die Anwendung einer Ionendiffusionsbehandlung
zum Aufbau von Druckspannungen in den äußeren Schichten der zweiten Scheibe führt zu dem Vorteil, daß im !'alle, daß
solche zweite Scheibe bricht, dies zu kleinen stumpfen Stücken führt, die nicht das hohe Risiko, Personen zu verletzen, in
sich bergen, oder die übrige Platte beschädigen. Wird weiterhin eine Ionendiffusionsbehandlung für Druckspannungen von
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Außenschichten sowohl der ersten als auch zweiten Scheibe angewandt,
ist dies sowohl für die Planung der Herstellungsaniage
als auch für deren Betrieb bequem.
Ein weiterer Weg zur Steigerung der Biegebruchfestigkeit der
zweiten Scheibe gegenüber der ersten Scheibe besteht darin, die zweite Scheibe in die Platte in einem Zustand elastischer
Biegung einzubauen (wobei die Biegung in einer oder mehreren Ebenen besteht), und zwer in einer solchen Kichtung, daß die
zweite Scheibe an ihrer Innenseite unter Druckspannung steht. Dieses Verfahren ist extrem einfach. Die zweite Scheibe kann
durch einen Rahmen oder durch die andere Einzelscheibe oder -scheiben der Plette oder durch die kombinierte Wirkung einer
solchen anderen Scheibe oder Scheiben und eines Rahmens elastisch gebogen gehalten werden. B ispielsweise kann die zweite Scheibe
der Platte aus einer natürlich gekrümmten Glcs- oder vitrokristallinen
Scheibe besteht, die mit ihrer konvexen Seite an einer ersten Scheibe fest angebracht ist, die von Natur aus eben ist oder eine
weniger ausgeprägte Krümmung aufweist als die zweite Scheibe, bo daß in der fertigen Platte die zweite Scheibe gegen die
elastischen Rückstellkräfte in ihr durch die erste Scheibe eben oder weniger als ihrer natürlichen Krümmung entsprechend
gehalten wird.
Die erste Scheibe kann selbst von einer Rahmenkompcnente und/ oder der zweiten Scheibe in einem Zustand elastischer Biegung
gehalten sein, so daß ihre Außenfläche unter Spannung oder vermindertem
Druck steht. Solche Biegung bewirkt eine Senkung des Wertes der Biegebelastung, bei der die erste Scheibe bricht.
Irgendwelche zwei oder alle drei dieser Verfahren zur Steigerung der Biegebruchfestigkeit der zweiten Scheibe, deren Innenfläche
Zugbelastung ausgesetzt ist, also: eine Rektifizierungs-
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behandlung, eine chemische Härtungsbehandlung und eine elastische
OxZx
Biegung, können auf/und dieselbe zweite Scheibe angewandt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird die erste
Scheibe gegenüber einer zweiten Scheibe aus G-les oder vitrokristallinem
Material fest angebracht, die selbst chemisch gehärtet und zumindest stellenweise auf der Seite, die in der fertigen
Platte von der ersten Scheibe abgewsndt ist, einer Schwächungsbehandlung unterworfen worden ist, welche die Bruchfestigkeit der
zweiten Scheibe in wenigstens einem Bereich gegenüber Biegung vermindert, die Zugkräfte auf den Außenschichten hervorruft,
welche auf der Seite der zweiten Platte liegen. Solche Schwächungsbehandlung kann vor oder ne.ch dem Zusammensetzen der Plattenscheiben
erfolgen. Bei Durchführung einer Schwächungsbehandlung auf den nach außen weisenden Seiten sowohl der ersten als auch der
zweiten Scheibe wird der Vorteil erzielt, daß die Bruchfestigkeit der Plstte gegenüber Aufprallkräften, die auf irgendeiner
Seite der Platte wirken und sie zu biegen suchen, leicht auf einen praktisch vorherbestimmten Wert gebracht werden kann»
Wie im Falle der bei der ersten Scheibe durchgeführten Schwächungsbehandlung kann die Schwächungsbehandlung auf der zweiten Scheibe
über ihre gesamte Fläche hinweg durchgeführt werden, um die Herstellung in industrieller Anlage zu erleichtern, und es ist in
jedem Falle vorzuziehen, die Schwächungsbehandlung der zweiten
Scheite praktisch ^leichf or mi ^, über wenigstens einen Bereich hiervon
durchzuführen, der in einen zentralen und/oäer peripheren Teil einer solchen Scheibe iie^t.
Die erste und zweite chemisch gehärtete Scheibe werden in vorteilhafter
WfcLre Schwächungsbehandlungen an Teilen ihrer nach
außen weisenden Seiten unterworfen, die in der fertigen Platte einander entgegengesetzt sind. Die Bruchfestigkeit eines oder
mehrerer Bereiche der Platte unter Belastungskräften, die gegen
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eine Seite der Platte wirken, kann so leicht und genau bestimmt
werden, ohne die ganzen nach außen weisenden Seiten Schwächungsbehandlungen unterwerfen zu müssen. Beispielsweise kann man bei
einer erfindungsgemäß hergestellten Platte zum Verglasen einer Tür jenen Teilen der Außenflächen der Tür, wo starke zufällige
Stöße am ehesten auftreten, eine geringere mechanische Festigkeit "verleihen. Als ein weiteres Beispiel kann man im Falle einer
Platte zur Bildung einer Fahrzeugwindschutzscheibe die nach außen weisenden Seiten der ersten und zweiten Scheibe in einem
Bereich oder Bereichen schwächen, wo der Kopf des FaJirers oder
eines Beifahrers im Falle harten Bremsens oder eines Frontalzusammenstoßes am ehesten die Scheibe treffen wird.
Die zuvor angegebenen Einzelheiten, die sich auf die Weise beziehen,
in der die Schwächungsbehandlung der ersten Scheibe durchgeführt werden kann, gelten auch für die Durchführung
der Schwäciiungsbehandlung auf der zweiten Scheibe.
Für den Fall, daß die zweite Scheibe eine Glasscheibe ist, wird sie vor der Schwächungsbehandlung in vorteilhafter Weise zumindest
stellenweise einer zusätzlichen Verfestigungsbehandlung,
zumindest en ihrer von der ersten Scheibe weggerichteten
Seite, unterworfen. J*ine solche ergänzende Verfestigungs-
dör
behandlung kann in einer/zuvor in bezug auf die zusätzliche Verfestigung der ersten Scheibe beschriebenen Weisen durchgeführt
werden,
Bei einem Verfahren, bei dem die erste und die zweite Scheibe einer Scliwächungsbehrjidlun.g unterworfen wer α en, ist en of L
von Vorteil, daß die Schwächimgsbehsniluiig beider Scheiben
durchgeführt wird, bevor die PIs tUensoueü'P!:. .;u-:r;ixc-i:;^r :et;.t
werden. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, wiua
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identische Schwächungsbehandlungen auf solchen Scheiben durchgeführt
werden müssen, weil sie nacheinander in einer kontinuierlichen Arbeitsstraße behandelt werden können.
Bei anderen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem sowohl die erste als auch die zweite Scheibe einer
Schwächungsbehandlung unterworfen wird, wird die Schwächungsbehandlung der beiden Scheiben nach dem Zusammensetzen der
Plattenscheiben durchgeführt. Dieses Verfahren ist insbesondere von Vorteil, wenn die Platte nicht eben ist, z.B.,
wenn die Platte einen verhältnismäßig kleinen Radius der Krümmung aufweist, und wenn Teile der zwei in der Platte einander
entgegengesetzt angeordneten Scheiben geschwächt werden müssen. In solchen Fällen kann die geforderte Schwächung der
Scheiben einfach durch einmaliges Passieren der Scheibe durch
eine Maschine oder Anlage erfolgen, die die entgegengesetzten äußeren Plattenflächen gleichzeitig behandelt.
Bei der Herstellung eines Laminats nach einem erfindungsgemäßen
Verfahren kann die erste Scheibe an dem zweiten Verfestigungsglied in Scheibenform mittels einer dazwischenliegenden
organischen Scheibe oder Scheiben, z.B. einer Folie aus organischem Material, fest verankert werden. Mit Hilfe einer
solchen Zwischenschicht oder -schichten können erste und
zweite Scheiben aus Glas oder vitrokristallinem Ifcterial zur
Bildung eines transparenten oder durchscheinenden Laminats fest miteinander verbunden werden. Darüberhinaus kann bzw.
können Zwischenschicht(en) dazu dienen, Teilstücke der ersten oder zweiten Scheibe für den Fall ihres Bruchs festzuhalten.
Eine solche Zwischenschicht kann z.B. eine Schicht aus thermoplastischem Material sein. Besonders zufriedenstellende Zwischenschi
chtnnterialien sind Polyvinylbutyral (z.B. in Form einer Schicht von 0,76 mn Dicke) und bestimmte Polycarbonate
von Bisphenolen, die z.B. mit Polyacrylntklebern verwendet
werden können.
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Die Erfindung schließt auch eine Scheibe mit einer Vielzahl
von Scheibenkomponenten in einander gegenüberliegender Anordnung ein, einschließlich einer Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem
Material, in deren äußeren Schichten durch eine chemische Härtungsbehandlung Oberflächendruckspannungen erzeugt
wurden, wobei eine Seite einer solchen Scheibe eine Außenfläche der Plette darstellt, welche sich dfdurch auszeichnet,
daß in wenigstens einem Bereich der Scheibe aus Gles oder vitrokristcllinem Material (im folgenden eis "erste Scheibe"
bezeichnet) die Zugfestigkeit einer solchen Scheibe, ausgedrückt
als Zugkraft, durch Biegen der Scheibe zu erzeugen, die durch Druckspannung der äußeren Schichten cuf dieser einen Seite der
Scheibe aufrechterhalten werden kenn, kleiner ist eis die zur
Verminderung solcher Druckspannungen auf Null notwendige Zugkraft.
Eine solche Platte besitzt eine wichtige Kombination von Eigenschaften.
Insbesondere ist die Zugfestigkeit der ersten Scheibe,
ausgedrückt, wie oben angegeben, nicht durch die Größe der durch Härten erzeugten Druckspannungen bestimmt, una gleichzeitig läßt
das Vorliegen der Spannungen aufgrund der chemischen Härtung die Scheibe beim Zerbrechen in verhältnismäßig kleine stumpfe Stücke
zerspringen. Im Falle einer Verglasungsplatte kann die Zugfestigkeit
einer solchen ersten Scheibe z.B. niedrig genug sein, um
sicherzustellen, daß, wenn eine Person mit der anderen Seite der Platte kollidieren sollte, die Scheibe nachgibt, bevor die
Wucht des Aufpralls einen Wert erreicht, bei dem ernsthafte innere Verletzungen der Person wahrscheinlich sind.
Diese Zugfestigkeit der ersten Scheibe in wenigstens einem Bereich
ist in vorteilhafter Weise gleichförmig geringer eis die
zur Verminderung der Druckspannungen in ihr auf Kuli erforderliche
Zugkraft. Solche Gleichförmigkeit wirG air vorhrjiden betrachtet,
wenn die Zugfestigkeit von verschiedenen Proben dor
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Scheibe innerhalb dieses Bereichs, in ähnlicher Weise getestet, für alle Proben praktisch die gleiche ist. Eine solche Scheibe
liefert daher den Vorteil, daß sie eine vorherbestimmte Biegebruchfestigkeit unter irgendwo in einem gegebenen Bereich wirkenden
Kräften aufweist.
Vorzugsweise ist die Zugfestigkeit der ersten Scheibe wesentlich
geringer über die gesamte Fläche solcher Scheibe eis die
zur Verminderung der Druckspannungen auf Null notwendige Zugkraft.
Der Vorteil dieses Merkmals und verschiedener anderer Qegebenenfalls-Merkmole der Platte, auf die nachfolgend Bezug
genommen wird, sind in den zuvor gemachten Feststellungen, die durch die entsprechenden Verfahrensmerkmale geschaffenen Vorteile
betreffend, enthalten.
Die eine Seite der ersten Scheibe trägt vorteilhafterweise Qberflächenabtregungen oder Schrammen in wenigstens einem
Bereich. Das Vorliegen von Schrammen ist von besonderem Wert, wenn sie ganz oder hauptsächlich in einer Richtung liegen. Im
Falle einer Fahrzeugwindschutzscheibe liegen die Schrammen vorzugsweise
ganz oder überwiegend in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Scheibe.
Vorteilhafterweise beträgt wenigstens ein .Bereich der einen
Seite der ersten Scheibe Rillen oder Kratzer mit einer Tiefe unter 5 Mikron. Solche Kratzer bzw. Schrammen oder Rillen sind
mit einer guten Transparenz oder anderen optischen Eigenschaften einer solchen Scheibe im Einklang.
Für den Fall, daß die erste Scheibe eine Scheibe aus G-las ist,
ist es sehr vorteilhaft für zumindest einen Bereich der ersten Scheibe, in Außenschichten der Scheibe auf einer Seite Fluorionen
zu enthalten.
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Für Verglasungsplatten, z.B. Windschutzscheiben, die einen Aufprall
durch eine Person erfahren können, liegt die Zugfestigkeit
wenigstens eines Bereichs der ersten Scheibe, ausgedrückt, wie zuvor angegeben, vorteilhafterweise unter 50 kg/mrn^, gemessen
auf einer Scheibe rait 11 cm Durchmesser.
Diese erste Scheibe kann mit einer zweiten Hauptscheibenkomponente
im Abstand und gegenüber fest verbunden sein, wobei die erste und die zweite Scheibe nur an den Randteilen der Platte
direkt verbunden sind. Der Rοum zwischen den Mittelteilen der
Scheiben kann leer sein oder ein flüssiges Medium enthalten, z.B. trockene Luft oder ein anderes gasförmiges Medium, oder
ein Füllmaterial. Die Platte kann beispielsweise ein Füllmaterial mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften einschließen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform werden die Scheiben mit
einem oder mehreren Metallstreifen zwischen den Scheibenrändern
zusammengesetzt. In Platten der erfindungsgemäß am meisten bevorzugten
Art werden die Scheibenkcmponenten der Platte über ihren gesamten Flächenbereich miteinander fest verbunden und bilden
ein Laminat.
Gemäß besonders wichtigen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen
Platte liegt die erste Scheibe gegenüber einer zweiten Hauptscheibenkomponente der Platte, wobei die zweite Scheibe
zum Hervorrufen gebogen werden kann, um a*rf der ersten Scheibe
zu deren Bruch ausreichende Biegekräfte aufzuerlegen. Eine
solche Platte hat eine Kombination von Eigenschaften, die von bemerkenswertem Wert sind, wie zuvor im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen
Verfahren beschrieben, insbesondere im Falle einer Verglecungsplatte, z.3. einem Fahrzeugfenster oder einer
Windschutzscheibe.
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Bei einer sehr einfachen Form einer erfindungsgemäßen Platte liegt die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material
gegenüber einer zweiten Scheibenkomponente, wobei die zweite Scheibe eine Scheibe aus Kunststoffmaterial ist. Diese
Kunststoffscheibe kann an die erste Scheibe mit oder ohne eine
bindende Zwischenschicht zur Bildung eines Laminats gebunden sein, oder die Kunststoffscheibe und die erste Scheibe können
auf Abstand sein.
Vorzugsweise umfaßt die Platte die erste Scheibe aus Glas oder "vitrokristallinem Material und nur ein anderes Verfestigungsglied
in Scheibenforn, wobei die zweite Scheibe euch eine Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material ist. Solchen
Platten wird besondere Bevorzugung gegeben für den Fall, daß solche Scheiben unter Bildung eines Laminats fest miteinander
verbunden werden. Solche Ausführungsformen sind besonders wichtig, aus den vorgenannten Gründen, für den Fall, daß die
zweite Scheibe chemisch gehärtet worden und elastisch stärker biegbar ist als die erste Scheibe.
Bei optimalen Ausführungsformen der Erfindung wird die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material gegenüber einer
zweiten Scheibe aus Glas oder vitrokristallinen Material befestigt,
und die Scheiben stellen Lagen eines Laminats dar; die relativen Festigkeiten der ersten und zweiten Scheibe sind so,
doß die zweite Scheibe gebogen werden kann, um auf die erste Scheibe Biegekräfte zu übertreten, die ausreichen, um diese
Scheine zu brechen, aber so, daß, wenn die ercte und zweite
Scheibe unabhängig voneinander getestet würden, die BruchfectLgkeit
der Scheibe durch Biegung, die ihre eine Seite Zugk^äf-:en unterwirft, höher wäre als die Bruchfestigkeit der
zweiten Scheibe bei dLe^un'j, die cie G^ite der Scheibe, welche
dor ersten Scheibe ^c^;enübprlie^t, Zugkräften unterwirft.
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Die relativen Festigkeiten der ersten und zweiten Scheibe können durch getrenntes peripheres Unterstützen identischer
Scheiben und Fallenlassen eines runden Gegenstands von 10 kg Gewicht suf jede Scheibe aus einer von einem Versuch zum
nächsten zunehmend steigenden Höhe und Aufzeichnen der Fallhöhe im Felle einer jeden Scheibe, bei der die Scheibe bricht,
bestimmt werden. Dieser Versuch ist sehr geeignet für Platten, die als Fshrzeugwindschutzscheiben verwendet werden sollen.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal umfcftt die Platte als zweite
Scheibe eine Scheibe aus GIcs, deren Innenfläche über wenigstens
einen Bereich der Scheibe praktisch frei von Fehlern ist, die für ans "Verursachen von Spannungskcnzentrctionen verantwortlich
sind, wenn Zugkräfte cuf die Innenseite einer solchen Scheibe ausgeübt werden. Vorteilhafterweise enthalten die
Außenschichten der zweiten Scheibe en der Innenweite Fluorionen
in wenigstens einem Bereich der Scheibe.
In Platten mit optimalen Eigenschcften weist eine zweite
Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material wenigstens an ihrer Innenseite unter Druckspannung stehende Außenschichten
auf. Solche Druckspannungen beruhen bevorzugt zumindest teilweise auf chemischer Härtung solcher zweiten Scheiben.
Druckspannungen der Außenschichten von Glas oder vitrokristallinem
Material an der Innenseite einer solchen zweiten Scheibe können euch, wie vorstehend beschrieben, durch Biegen
der Scheibe erzielt werden, und in bestimmten erfindungsgemäßen Platten liegt die erste Scheibe gegenüber einer zweiten Scheibe
aus Glas oder vitrokristallinem Material, die sich im Zustand elastischer Biegung in einer solchen Richtung befindet, daß die
Außenschichten an der Innenseite der zweiten Scheibe unter Druckspannung stehen. Vorzugsweise wird die zweite Scheibe durch die
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erste Scheibe elastisch gebogen gehalten. Die zweite Scheibe kann jedoch mit Hilfe eines Rahmens oder mittels der ersten
Scheibe und eines Rahmens gebogen gehalten werden.
Vorteilhafterweise wird die erste Scheibe durch einen Reimen und/oder durch eine solche zweite Scheibe in einem solchen
Biegezustand gehalten, daß die eine Seite der ersten Scheibe unter Spannung oder vermindertem Druck steht.
Die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material kann gegenüber einer zweiten Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem
Material stehen, die selbst chemisch gehärtet worden ist, wobei die Zugfestigkeit wenigstens eines Boreichs einer solchen zweiten
Scheibe, ausgedrückt in Einheiten der Zugkraft, die durch Biegen der Scheibe aufzuerlegen ist und durch unter Druckspannung
stehende Außenschichten in der Seite der zweiten Scheibe,
die von der ersten Scheibe weggerichtet ist, aufrechterhalten werden kann, kleiner ist als die zur Reduzierung solcher Druckspannungen
auf Null notwendige Zugkraft. Die zweite Scheibe "trägt daher vorteilhafterweise Oberflächenabtrogungen oder Schrammen
bzw. Kratzer in wenigstens einem Bereich der Seite einer solchen Scheibe, die von der ersten Scheibe abgewandt ist. Diese
Art der Platte ist besonders vorteilhaft, wenn die Gefahr besteht, daß jede Seite der Platte bei einer Gelegenheit einer
Aufprallkraft unter solchen Umständen unterworfen wird, daß eine sehr hohe Festigkeit gegenüber einer solchen Kraft unerwünschte
Wirkungen haben würde. Eine Platte zur Verglasung oder
eine Glastür ist ein solcher
Bei einer solchen Ausführungsform, bei der die erste und zweite Scheibe einer Schwächungsbehandlung unterworfen wurden, wurden
die Scheiben vorteilhafterweise in Zonen geschwächt, die in der Platte entgegengesetzt zueinander liegen. Eine verglaste Tür
oder eine Windschutzscheibe kann beispielsweise ihre erste und
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et
zweite Scheibe wenigstens in dem Bereich der Platte geschwächt aufweisen, wo leicht ein Aufprall durch eine Person, was ernsthafte
Verletzung verursachen könnte, erfolgen kenn. Ein solcher geschwächter Bereich kann eine mechanische Festigkeit aufweisen,
die genau vorherbestimmt ist.
Eine erfindungsgemäße Platte ksnn vorteilhafterweise die erste
Scheibe pus Glas oder vitrokristallinem Material enthalten, die durch eine organische Zwischenschicht oder -schichten, z.B. eine
Schicht aus organischem pclymerem Material wie etwa eine Schicht
aus Polyvinylbutyral oder hochmolekulcren Polycarbonst eines
Bisphenols, welche mittels eines Polyvinylacrylc.tklebers an den Scheiben, zwischen denen sie eingelegt ist, festgeklebt
sein kann, an einem zweiten Verfestigungsglied in Scheibenform
fest verankert ist. Eine solche Zwischenschicht kann dazu dienen, Einzelstücke der ersten und zweiten Scheibe im Falle
eines Bruchs zu halten, und eine stabile Einheit von zwei Scheiben, z.B. aus Glas, kann leicht hergestellt werden. Auch kann
die Plette, wenn gewünscht, sehr gute Transparenz und andere vorteilhafte optische Eigenschaften, wie beispielsweise geringe optische Verzerrung, aufweisen.
Vorzugsweise werden die erste und die zweite Scheibe mittels einer Zwischenschicht aus organischem Material miteinander verfestigt,
das dem Durchschlagen oder Zerreißen widersteht, wenn eine oder jede der ersten und zweiten Scheibe durch den Aufprall
eines runden Gegenstands von 10 kg Gewicht, der aus einer Höhe von etwa 620 cm fallengelassen wird, zerbrochen wird. Wird
eine Platte, die diesen Test erfüllt, alc Fahrzeugwindschutzscheibe
verwendet, besteht nur geringe Gefahr, driä der Kopf
eines Fahrers oder Mitfahrers die Windschutzscheibe durchschlägt, wenn er gegen die Scheibe geschleudert wird.
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In einer erfindungsgemäßen Platte, in der die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material einer zweiten Hauptscheibenkomponente
gegenübersteht, die auch eine Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material ist, die ebenfalls chemisch
gehärtet wurde, ist die erste Scheibe vorteilhafterweise dicker als die zweite Scheibe. Die Vorzüge einer solchen Plc.tte bei
Verwendung als Verglasungsplatte, z.B. als Windschutzscheibe,
treten am besten hervor, wenn die Plctte mit der dickeren Scheibe nach außen eingebaut wird, wobei unterstellt wird,
daß Kräfte, die dazu neigen, die Platte zu biegen, am meisten dafür verantwortlich sind, gegen die Innenseite der Platte zu
wirken, während die Außenseite der Platte eher von kleinen harten Gegenständen, die Einbeulung verursachen, getroffen
wird. Vorzugsweise hat die erste Scheibe eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 4 mm und die zweite Scheibe eine Dicke im Bereich
von 1 bis 2,5 mm.
Eine für die Orte der verschiedenen Scheiben angemessene Verteilung
der Eigenschaften kann oft verwirklicht werden, wenn die Druckspannungen der dickeren Scheibe aufgrund der chemischen
Härtung praktisch gleich oder geringer sind eis die Druckspannungen der dünneren Scheibe aufgrund der chemischen
Härtung.
Bei jeder Ausführungsform eines Verfahrens oder einer Platte
gemäß der Erfindungfcann die erste Scheibe natürlich eben oder
natürlich in einer oder mehreren Ebenen c^rümurt; sein.
Es versteht sich, daß die Scheibe eus Glr.s oder vitrokristallinem
Material, die die erste Scheibe darstellt, vor oder nach dem Zusammensetzen
zur Herstellung der Platte überzogen werden kann. Beispielsweise kann nach dem Zusenimenbauvorgong die Seite der
ersten Scheibe, die eine Außenfläche der Platte liefert, mit einer Überzugsschicht, z.B. einer Antireflexionsschicht, belegt
sein.
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Bei dem durch die vorstehende Beschreibung gedeckten Ausführungsforinen
stellt eine Seite der ersten Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem
Material, die einer Schwächungsbehandlung unterworfen wird, eine Außenfläche der Platte dar. In Abwandlung hiervon,
kann die Platte eine Scheibe umfassen, die diese eine Fläche bedeckt, vorausgesetzt, daß diese Deckscheibe eine vernachlässigbare
Biegefestigkeit aufweist (d.h. vorausgesetzt, daß sie kein Verstärkungsglied ist). Z.B. kann eine solche Deckscheibe eine
dünne Kunststoffolie sein, die für Schutz- oder Färbezwecke verwendet
wird.
Gemäß einem anderen Aspekt liefert die Erfindung eine Platte mit einer ersten Scheibe aus Glas, die mit Hilfe einer organischen
Zwischenschicht mit einer zweiten Glasscheibe fest verbunden ist, wobei jede der ersten und zweiten Scheiben chemisch gehärtet worden
sind, welche sich dadurch auszeichnet, daß die zweite Scheibe gebogen werden kann, um der ersten Scheibe zu deren Brechen
ausreichende Biegekräfte zu erteilen, die relativ inhärenten Festigkeiten der ersten und zweiten Scheibe aber solcher Art
sind, daß, wenn die erste und zweite Scheibe unabhängig voneinander getestet wurden, die Biegebruchfestigkeit der ersten Scheibe
in einer solchen Richtung, daß die Biegung Zugkräfte auf ihrer Seite hervorruft, die in der Platte von der zweiten Scheibe entfernt
liegt, größer wäre als die Bruchfestigkeit der zweiten
Scheibe gegenüber Biegung,· die Zugspannungen auf der Seite der
Scheibe auferlegt, die in der Platte der ersten Scheibe gegenüberliegt. Die innere Bruchfestigkeit der ersten oder zweiten
Scheibe ist die Bruchfestigkeit der Scheibe, die je nachdem isoliert
von der zweiten oder ersten Scheibe getestet wird.
Eine solche Platte besitzt eine sehr wichtige Kombination von Eigenschaften, die sie zur Verwendung als eine Verglasungsplatte
in einem Gebäude oder einem Fahrzeug und insbesondere als Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, sehr geeignet machen.
Bei Verwendung als Windschutzscheibe mit der ersten Glasscheibe
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nach außen in einem Fahrzeug bietet die Platte den Fahrzeuginsassen
größere Sicherheit im Falle eines Aufpralls eines Insassen gegen die Innenseite der Scheibe und für den Fall,
daß die Scheibe auf der Außenseite von kleinen harten Gegenständen, z.B. Schotterstücken oder durch größere Gegenstände,
z.B. großen Steinen, die gegen die Scheibe fallen können, während sie auf einen Lastwagen verladen werden, getroffen wird.
Die Platte kann eben oder in einer oder mehreren Ebenen gekrümmt sein.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen solcher Platte ist die erste Scheibe dicker als und vorzugsweise wenigstens 1,25 mal dicker
als die zweite Scheibe.
Vorzugsweise stellt die erste Glasscheibe eine Außenfläche der
Platte, sie kann aber mit einer Scheibe belegt sein, die kein VerfestLgungsglied ist.
Vorzugsweise stellt auch die zweite Glasscheibe eine Außenfläche der Platte dar.
Die der ersten und zweiten Glasscheibe innewohnenden Festigkeiten können z.B. durch getrenntes peripheres Unterstützen
identischer Scheiben tind Fallenlassen eines runden Gegenstands
von 10 kg Gewicht auf jede Scheibe aus einer Höhe bestimmt wer
den, die von einen zum nächsten Test progressiv gesteigert wird,
bis die Scheibe bricht.
In einer solchen erfindungsgemäßen Platte mit ersten und zweiten Scheiben aus Glas unterschiedlicher inhärenter Bruchfestigkeit,
wie oben ausgeführt, kann jedes der zuvor im Zusammenhang mit der Erfindung in ihrem ersten Aspekt genannten Merkmale
vorhanden sein, z.B. eine Gesamt- oder BereLchswei.se
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Schwächung der ersten Scheibe oder der ersten und zweiten Scheibe; eine zweite Scheibe mit einer rektifizierten Innenfläche
oder eine Innenfläche, die teilweise dadurch unter Druckspannung steht, äcR eine solche Scheibe in der Platte
in einem Zustand elastischer Biegung gehalten wird; die Gegenwart
von IPluorionen in der Außenfläche der ersten Scheibe und/ oder in der Innenfläche der zweiten Scheibe; eine Zwischenschicht
aus thermoplastischem Kcterial, des der Durchdringung
durch einen abgerundeten Gegenstand, wie zuvor beschrieben, widersteht, für den Fell, dr£ die zweite Scheibe unter dem
Aufprall bricht.
Bei einer erfindungsgenäßen Platte genäß dem zweiten Aspekt
ist die erste Glasscheibe bevorzugt dicker als die zweite Glasscheibe und weist eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 4- mm
suf; die Dicke der dünneren Glasscheibe liegt vorzugsweise
Xm. Bereich von 1 bis 2,5 ran. Werden solche Stärkenbereiche
beachtet, kann leicht eine Platte hergestellt werden, die sowohl stark als auch flexibel genug ist, um überstarke Aufprallwucht
einer Person für den Fall zu vermeiden, drß sie mit dem Kopf voran gegen die Seite der Platte geschleudert wird, an
der die dünnere Scheibe nach au£en weist. Darüberhinaus ist eine solche Platte von ziemlich geringem Gewicht, wcο für
den Fall der Verwendung von Platten als Windschutzscheiben in Wettkampfautoε ein wichtiges Merkmal ist.
Die Erfindung umfaßt auch Verfahren zur Herstellung einer solchen Plrtte gemäß der Erfindung in ihrem zweiten Aspekt.
Ein selchec Verfahren kann jedes der zuvor genannten Verfahrcnnmerkmsle
aufweisen.
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BAD ORIGINAL
Die Erfindung wird durch die unter Bezug auf die Schnittzeichnungen
beschriebenen folgenden Beispiele besser verständlich} darin zeigen:
Fig. 1 eine Vorderensicht einer erfindungsgemäßen Plattenart(
Fig. 2 einen Querschnitt der gleichen Platte entlang der Linie H-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt einer anderen Platte gemäß der Erfindungi
Fig. 4 einen Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Platte;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Windschutzscheibe j
Fig. 6 einen Querschnitt dieser Windschutzscheibe entlang der Linie VI-Vl in Fig. 5;
Fig. 7 eine ellgemeine Ansicht einer anderen Art einer Windschutzscheibe
gemäß der Erfindung;
Fig. 8 einen Querschnitt dieser Windschutzscheibe entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;
Fig. 9 einen Querschnitt von drei Komponenten einer anderen
Windschutzscheibe gemäß der Erfindung vor dem Zusammensetzen;
Fig.10 einen Querschnitt der aus den in Fig.9 dargestellten
Komponenten aufgebsiuten Windschutzscheibe;
Fig.11 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Platte des
Duplex-Typs;
Fig.12 einen Querschnitt dieser Duplox-Platte entlang der Linie
XII-XII in Fit;. 11»
ig.13 einen Querschnitt einer erfindun\-sgeiaäßen Hohlplatte;
Fig.14 einen Querschnitt von zwei komponenten einer meieren
Hohlplatte {'/ΠΛΪΪίί der Erfindung; und
SAD
Fig.15 einen Querschnitt einer aus den in Fig.14 gezeigten
Komponenten und einem Rahmen hergestellten Platte.
In der näheren Beschreibung der Figuren in Zusammenhang mit
den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, wie sie im folgenden beschrieben werden, werfen die Bezugsziffern 1
bis 4- zur Bezeichnung der Flächen der Verfestigungsglieder
in Scheibenform, wie sie beim Aufbau der Platten verwendet werden, verwendet.
Durchscheinende Platten wurden hergestellt, die zur Verwendung als Abschlußplatten wie beispielsweise Türen, für geschlossene
Räume eingerichtet waren und eine zufriedenstellende Feuerbeßtändigkeit besaßen. Aus Sicherheitsgründen mußten die Platten
zahlreiche Forderungen erfüllen, von denen die wichtigsten die folgenden sind:
a) die Platten mußten eine befriedigende Feuerfestigkeit besitzen,
um soweit wie möglich ein sich von einem Ort zum anderen fortpflanzendes Feuer zu vermeiden;
b) die mechanische Festigkeit der Platten sollte so sein, daß, wenn Personen in durch die Platten geschlossenen Räumen eingeschlossen
sein sollten, sie durch Zerbrechen der Platten durch Schläge gegen irgendeine ihrer Seiten befreit werden
könnten;
c) die Platten sollten in der Lage sein, Aufprallkräften nachzugeben,
die unter dem Wert liegen, bei dem ernsthefte Schädelverletzungen im Falle eines Aufpralls des Kopfes eines
Menschen gegen die Platte wahrscheinlich würden.
Um diese Forderungen zu erfüllen, wurde ein Stapel von sechs Platten hergestellt, die jeweils zwei identische Scheiben 5» 7
(Fig. 1 und 2) mit Abmessungen von 2 m χ 2,5 m x 0,003 Q- besaßen,
die aus einem vitrokristallinem Material der folgenden
Gewichtszusammensetzung hergestelltwaren:
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SiO2 65,5 %
Al2O5 26 "
Li2O 4 "
TiO^ 4,5 "
und einer Scheibe bzw. Schicht 6 aus Polyvinylbutyral von 0,76 mm Stärke. Vor dem Zusammensetzen der Plattenkomponenten
wurden die sechs Scheiben 5, die sechs Scheiben 7 und zwölf runde Probescheiben mit einem Durchmesser von
11 cm und von der gleichen Zusammensetzung und Stärke wie die Scheiben 5 und 7 durch 24stündiges Eintauchen in ein
Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 4500O behandelt.
Nach dem Vaschen und Trocknen der Scheiben wurde die Biegebruchfestigkeit
von sechs der Probescheiben untersucht und die höchste aufgezeichnete Festigkeit entsprach einer Zugspannung
auf einer Seite der Scheibe von 91 kg/mm , während
der niedrigste gemessene Festigkeitswert einer Zugspannung von 74 kg/mm entsprach. Eine Fläche von jeder der sechs
verbleibenden Rundscheiben und ein Teil der au den Scheiben
bzw. 7 gehörenden Flächen 1 bzw. 4, die die Außenflächen der Platte bilden sollten, wurde dann einer Abschleifbehandlung
unterworfen, so daß die ^ugfestigkeit der abgeschliffenen
flächen auf 50 kg/mm oder darunter vermindert wurde. Die
Abachleifbehandluiig wurde mit einem aus Körnern mit 10 Mikron mittlerem.Durchmesser zusammengesetzten Sand durchgeführt. Die
Abaehleifbehandlung erfolgte über eine ganze Fläche einer jeden, der sechs runden Scheiben und über rechtwinklige Teile 8,
9 der Flächen 1 bzw.4. Die rechtwinkligen Teile hatten die gleiche Größe (3,6 m2 Fläche) und waren innerhalb der Fläche
der jeweiligen Scheiben 5 bzw. 7 identisch angeordnet. Die längeren Seiten jedea rechteckigen Bereichs waren 0,1 m von
den längeren Kanten solcher Scheiben angeordnet, während die kürzeren Seiten der rechtwinkligen Bereiche 0,4 m von den
kürzeren Scheibenkanten entfernt lagen. Die sechs runden
■ - 33 209849/1178
Scheiben, die auf einer Fläche abgeschliffen worden waren, wurden getestet, um ihre Biegebruchfestigkeit in einer Richtung au bestimmen,
um die abgeschliffene Fläche unter Zugspannung zu setzen.
Die niedrigste gemessene Zugfestigkeit war 41 kg/mm , der höchste
gemessene Wert lag bei 50 kg/mm .
Jede der Scheiben 5, die wie oben beschrieben abgeschliffen worden
war, wurde dann mit der Fläche 2 mittels der Scheibe 6 zur Bildung einer-Platte, wie in den Fig. Λ und 2 dargestellt, mit der Fläche
3 einer der Scheiben 7, die wie zuvor beschrieben, abgeschliffen worden waren, fei verbunden.
Um die Darstellung zu verdeutlichen, wurde die Dicke der durch Abschleifen behandelten Zonen stark übertrieben. Die aus den
durch die oben beschriebenen Tests ermittelten mechanischen Festigkeitswerte zu erkennen, erfüllen die Platten die zu
Beginn des Beispiels aufgestellten Forderungen vollständig.
Da die Scheiben 5 und 7 jeder Platte identisch waren, ist es
gleich, ob Scheibe 5 oder Scheibe 7 in das Innere eines Raumes weist, wenn die Platte als dessen Abschlußplatte eingesetzt wird.
Sechs weitere Platten wurden aus identischen Komponenten und in der gleichen Veise wie die unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen
Platten hergestellt, mit den einzigen Ausnahmen, daß nur eine Fläche jeder der Scheiben 5 bzw. 7, nämlich die Flächen
Λ und 4 der chemischen Härtungsbehandlung durch Ionenaustausch mit Kaliumnitrat bei 4500C unterworfen wurde und die Abschleifbehandlung
der Flächen Λ bzw. 4· vor der chemischen Härtungsbehandlung
durchgeführt wurde.
Es wurde gefunden, daß all diese weiteren Platten auch die zu Beginn dieses Beispiels aufgeführten Erfordernisse erfüllen.
209849/1178
Bei einer dritten Probeproduktion wurde ein Satz Platten'der
in den Fig. 1 und 2 dargestellten Form hergestellt, wobei jede Platte eine Scheibe 5 aus Soda-Kalk-Glas mit im wesentlichen
der folgenden Gewichtszusammensetzung:
| SiO2 | 71 |
| Na2O | 13 |
| OaO | 10 |
| Al2O^ | 2 |
| MrO | 3 |
wobei der Rest kleinere Mengen solcher Bestandteile wie K2O
und Fe2O^ umfaßt, und eine Scheibe 7 aus dem gleichen vitrokristallinen
Material wie zuvor angegeben aufwies. Die Scheiben 5 und 7 maßen beide 2 m χ 2,5 m x 0,003 m. Bevor die
Scheiben 5> 7 einer jeden Platte mittels einer zwischengelegten Scheibe aus hochschlagfestern Polyvinylbutyral von 0,76 mm
Stärke fed; miteinander verbunden wurden, wurden die Flächen 1,
4 der Scheiben 5» 7 24 Stunden mit geschmolzenem Kaliumnitrat
bei 450°C in Berührung gebracht und nach dieser Behandlung
wurden diese Flächen einer Abschleifbehandlung unter Verwendung
von Sand mit einer mittleren Teilchengröße von 10 Mikron unterworfen. Nach diesen Behandlungen waren die Glasscheiben
nicht bruchfester gegen Biegung, die die abgeschliffene Fläche unter Spannung setzt, als die Scheiben aus vitrokristallinem
Material. Die fertigen Platten wurden in geschlossenen Räumen als Abschlußplatten eingebaut, wobei die Glasscheiben in das
Innere der Räume wiesen. Dieee Platten erfüllen ebenfalls die zuvor genannten Erfordernisse.
- 35 -
209849/ 1 178
Ein Satz von zwölf Scheiben aus Soda-Kalk-Glas von 1,5i x 2 m
mit einer Stärke von 3 mm und der folgenden Gewichtszusammensetzung:
| SiO2 | 71 |
| Al2O5 | 2 |
| Na2O | 12 |
| CaO | 12 |
| MgO | 2 |
Rest Verunreinigungen, wurde einer Ionenaustauschbehandlung unterworfen.
Li+-Ionen wurden gegen Na+-Ionen in einem Bad mit 2 % LiNO,
und 98 % NaOl bei einer Temperatur von 580 C ausgetauscht. Die Behandlung
dauerte 20 min. Die Scheiben wurden dann aus dem Bad entfernt, gekühlt und getrocknet. Zwölf Probescheiben von 11 cm Durchmesser,
gleicher Stärke und aus dem gleichen Glas wie die zwölf Scheiben hergestellt, wurden der gleichen Ionendiffusionsbehandlung
unterworfen. An sechs der zwölf runden Scheiben wurden Biegebruchfestigkeit smessungen durchgeführt, wobei diese Messungen in
Einheiten der Zugspannung erfolgten, die auf einer Seite einer jeden Scheibe durch deren Biegen hervorgerufen wurde. Pur die verschiedenen
Scheiben wurden verschiedene Werte erhalten; der geringste
P P
gemessene Wert war 14 kg/mm und der höchste Wert 19 kg/mm . Eine
Fläche einer jeden der verbliebenen Scheiben wurde dann einer Schwächungsbehandlung durch Abschleifen unter Verwendung von
Aluminiumoxid unterworfen. Das Abschleifen wurde beendet, wenn die Bruchfestigkeit (gemessen an einer Scheibe) gegenüber Biegung,
die die abgeschliffene Fläche unter Spannung setzte, einer Zugfestigkeit
von etwa 15 kg/mm entsprach. Die Biegebruchfestigkeit
der runden Scheiben wurde gemessen. Der niekdgste gemessene
Wert lag bei 13 kg/mm und der höchste gemessene Wert bei 16 kg/
mm . Eine Fläche einer jeden Glasscheibe wurde durch eine Behandlung
abgeschliffen, die identisch war mit der, der die runden Scheiben unterworfen worden waren. Die Scheiben wurden dann
- 36 209849/1178
paarweise £eäi miteinander verbunden, wobei die Scheiben eines
jeden Paares auf den entgegengesetzten Seiten einer Lage aus Polyvinylchlorid mit hohem Molekulargewicht fest verankert
wurden, indem ein Polyvinylchlorid geringen Molekulargewichts als eine Substanz eingesetzt wurde, die die Adhäsion zwischen
der hochmolekularen Polyvinylchlorid-Zwischenschicht und den Glasscheiben steigert. Das Ergebnis waren Platten wie in !ig.3
dargestellt. In Fig. 3 sind die Glasscheiben die Scheiben 10
und 11; Scheibe 12 ist die Zwischenschicht aus Polyvinylchlorid
und die abgeschliffenen Flächen der Scheiben 10, 11 sind die
Flächen 1 und 4. Die so gebildeten Platten waren zur Verwendung als Glastüren geeignet. Die Platten würden unter Aufprallkräften
gegen irgendeine ihrer Seiten von geringerer Größe brechen als unter denen, bei denen ernsthafte Schädelverletzungen
wahrscheinlich im Falle eines Aufpralls des Kopfes einer Person gegen die Platte auftreten wurden.
Als eine Variante wurden, anstatt jeweils der ganzen Fläche 1 bzw. 4 eine Abschleifbehandlung zu erteilen, Platten hergestellt,
bei denen nach der chemischen Härtung der Glasscheiben und ihrem Zusammenbau zur Bildung der Laminate nur ein Teil einer jeden der
Flächen 1 und 4 einer Abschleifbehandlung unterworfen wurde. Die abgeschliffenen Teile der Flächen 1, 4 waren einander entgegengesetzt
und fielen mit den Teilen der Flächen 1 und 4 zusammen, gegen die der Aufprall einer Person am ehesten eintreten würde.
Dies ist ein besonders vorteilhaftes Merkmal, wenn die Platten als Glastüren verwendet werden sollen, wenn das Risiko des Aufpralls
einer Person auf die Tür am ehesten an einer Stelle im mittleren Teil der Fläche 1 oder 4 eintritt.
- 37 -
209849/1178
Platten wie in Fig. 4 dargestellt, wurden hergestellt, wobei Jede Platte Glasscheiben 13 und 15 und eine Schicht 14 aus
Polyvinylbutyral umfaßte. Die Scheibe 15 einer Jeden Platte
war eine Glasscheibe mit den Abmessungen 1 m χ 0,5 m χ 0,006 m
und bestand aus einem Glas mit im wesentlicher der folgenden Gewichtszusammensetzung:
SiO2 73 %
Na2O 13 %
CaO 9 %
Al2O3 3 %
MgO 1 %
Rest Verunreinigungen. Die Scheiben 15 wurden zusammen mit
24 runden Probenscheiben (11 cm Durchmesser) der gleichen Stärke und Zusammensetzung wie die Scheiben 24 Stunden in
ein Bad aus Kaliumnitrat bei 4600G mit einem Gehalt von 0,2 Gew.%
Kaliumcarbonat eingetaucht. Dann wuasfen die Scheiben und die runden
Probescheiben nach dem Waschen und Abkühlen 3 min in ein wässriges Bad mit einem Gehalt an 7 Vol.% Flußsäure und 7 Vol./iJ
Schwefelsäure bei einer Temperatur von 200G getaucht. Nach dem
Vaschen mit destilliertem Wasser und trockenem in Isopropylalkoholdampf
wurde an sechs der Probescheiben die Biegebruchfestigkeit gemessen. Die Messungen wurden in Einheiten der durch die
auf einer Seite einer jeden runden Scheibe ausgelösten Zug-
■. ^ spannung gemacht. Der niedrigste gemessene Wert war 110 kg/mm",
der höchste Wert 130 kg/mm . Eine Fläche einer jeden Glasscheibe 15 und eine Fläche der verbleibenden Probescheiben Abschliff
unterworfen (wobei alle Flächen zugleich behandelt wurden) indem ein Geroxidpulver verwendet und die Behandlung gestoppt
wurde, wenn die Zugfestigkeit der abgeschliffenen Fläche unter
Biegespannungen in der Größenordnung von 49 kg/mm lag. Die
Zugspannung wurde in dem Falle an 17 der runden Probescheiben
nach Vollendung des Abschliffs gemessen. Der niedrigste
- 38 20984 9/1178
gemessene Wert lag bei 4-7 kg/mm , der höchste bei 50 kg/mm .
Es wurde gefunden, daß die Behandlung der Scheiben und der runden Probescheiben durch das saure Medium die Beständigkeit
des Glases gegen Irisieren verbesserte.
Jede der Scheiben 15 wurde dann mittels der Polyvinylbutyralschicht
14- fest mit einer Glasscheibe 13 einer Stärke von
1,2 mm verbunden, so daß die abgeschliffene Fläche der Scheibe 15 die Fläche 4- der Platte bildete. Die Scheiben 13 waren
flexibler als die Scheiben 15· Die Scheiben 13 waren Scheiben aus einem anderen Soda-Kalk-Glas und waren durch 24-stündiges
Eintauchen in ein Kaliumnitratbad bei 4-600C mit einem Gehalt
an 0,2 Gew.% Kaliumcarbonat behandelt worden. Die erhaltenen Platten waren zum Verglasen von Kransteuerkabinen vorgesehen,
wobei die dickere Glasscheibe 15 auf der Außenseite lag.
Als eine Variante wurden Platten in der gleichen Weise und aus identischen Komponenten hergestellt wie sie gerade beschrieben
wurden, jedoch mit dem vor dem Zusammensetzen der Plattenscheiben durchgeführten zusätzlichen Schritt, die
Fläche 2 der Glasscheibe 13 einer Rektifizierungsbehandlung zu unterwerfen, um Mangel der Oberfläche durch Fehler zu vermindern,
die dafür verantwortlich sind, wesentliche Spannungskonzentrationen zu verursachen, wenn diese Fläche Zugspannungskräften
unterworfen wird. Diese Rektifizierungsbehandlung wurde an einem Satz von sechs Scheiben 13 vor deren chemischer Härtung
mit Kaliumnitrat durchgeführt. Die Rektifizierungsbehandlung
umfaßte das Inberührungbringen der Fläche 2 Jeder cLer
Scheiben mit einer wässrigen Lösung der folgenden Zusammensetzung bei 20°C:
8,8 1 Wasser
0,6 1 H2SO^
0,6 1 70%ige HF.
- 39 209849/1178
HO
Diese Berührung dauerte etwa 60 min, und eine Oberflächenschicht von 60 Mikron Stärke wurde von ,jeder der Flächen entfernt, wobei
diese Stärke praktisch der 1,5-fachen Tiefe der tiefsten Fehlstelle entsprach, die für die Auslösung wesentlicher Spannungskonzentrationen verantwortlich war. Vor der Säurebehandlung der
Flächen wurde die entgegengesetzte Fläche, das ist die Fläche einer jeden Scheibe, mit Paraffinwachs überzogen, um jede
wesentliche Berührung der Säurelösung mit dieser Fläche zu vermeiden". Nach dieser Säurebehandlung wurden die Scheiben 13
gesäubert und dann mit den Scheiben 15 mittels der Kunststoffechichten'
14- fest verbunden. Als Ergebnis der Rektifizierungsbehandlung
der Fläche 2 wies jede der Platten eine verbesserte Durchschlagfestigkeit für einen Körper auf, für den Fall energiereichen
Aufpralls eines solchen Körpers auf der Fläche 1 der Platte.
Im Falle eines weiteren Satzes von Scheiben 13, die mit Scheiben 15 zur Ausbildung von Platten, wie in Fig. 4 dargestellt,
feet verbunden werden sollten, wurde die Fläche 2 einer jeden Scheibe 13 vor deren chemischer Härtung mit Kaliumnitrat feuerpoliert.
Das Feuerpolieren wurde wie folgt durchgeführt: die Scheiben 13 wurden auf 450 0 vorgeheizt und dann mit der Fläche
2 nach unten über einer Flamme angeordnet, die durch Durchleiten eines Gemischs aus Propan und Druckluft durch einen
porösen refraktären Körper und Entzünden des Gases über diesem Körper erhalten worden war. Die Scheiben wurden 45 see
über der Flamme gehalten, und während dieser Zeit erreichte die Fläche 2 einer jeden Scheibe eine Temperatur von 66O0G.
Die Scheiben wurden dann nach und nach abgekühlt in einem Ofen, der anfänglich bei 4500C war. Die Scheiben 13, 15 wurden
dann zusammengesetzt. Die erhaltenen Platten besaßen, wie die Platten, bei denen Fläche 2 mit Säure behandelt worden war,
- 40 -
20 9 8 A 9 / 1178
verbesserte Durchschlagfestigkeit gegenüber einem Körper für
den Fall von dessen energiereichem Aufprall auf Fläche 1.
Eine Anzahl Platten wurde hergestellt wie in den Fig. 5 und
dargestellt, wobei jede Platte zwei Scheiben 16, 18 aus gebogenem, chemisch gehärtetem Glas einer Stärke von 1,2 mm
bzw. 3,2 mm aus einem Soda-Kalk-Glas gewöhnlicher Zusammensetzung umfaßte, und solche Scheiben auf den entgegengesetzten
Seiten einer Scheibe 17 aus hochschlagfestern Polyvinylbutyral
von 0,76 mm Stärke aufgeleimt wurden. Die Platten sollten als Fahrzeugwindschutzscheiben verwendet werden, wobei die Scheibe
18 mit einer Stärke von 3»2 mm auf der Außenseite angeordnet
war. Vor dem Zusammensetzen der Scheibenkomponenten zur Bildung der Platten wurden die Glasscheiben 16 und 18 und
zwei Sätze von zwölf runden Probescheiben mit einem Durchmesser von 11 cm, ein Satz mit einer Stärke von 1,2 mm und
der andere Satz mit einer Stärke von 3>2 mm, einer Ionendiffusionsbehandlung
durch 24stündiges Eintauchen in ein Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 45O0O unterworfen.
Nach der Kaliumnitratbehandlung wurden unter Biegen Zugfestigkeitsmessungen
an zwölf der Probescheiben durchgeführt (sechs von jeder Stärke). Der niedrigste gemessene
ρ ρ
Wert war 66 kg/mm , der höchste gemessene Wert 108 kg/mm Eine Fläche einer jeden der Scheiben von 1,2 mm und 3,2 mm
Stärke und ehe Fläche der zwölf verbleibenden Probescheiben
wurden dann gleichzeitig einer Absohleifbehandlung unter Verwendung
eines Oeroxid- und Aluminiumoxidpulvers unterworfen. Nach dem Abschliff wurden Messungen der Zugfestigkeit unter
Biegung an zwölf Probescheiben durchgeführt (sechs von jeder Stärke). Der niedrigste gemessene Wert war 45 kg/mm , der
höchste gemessene Wert 49 kg/mm .
- 41 -
209849/1178
Nach der Abschleifbehandlung der Scheiben 16, 18 und vor ihrem
Zusammenbau zur Bildung der Platten wurde ein Satz der Scheiben 16 und ein Satz der Scheiben 18 auch einer mechanischen
Festigkeitsuntersuchung unterworfen, um zu bestimmen, ob die Zugfestigkeit der Scheiben 18 unter Biegung, um die Fläche 4
unter Zugspannung zu setzen, größer war als die Zugfestigkeit
der Scheiben 16 unter Biegung, um die Fläche 2 unter Zugspannung zu setzen. Wie erwartet, zeigten die Untersuchungen, daß
die Scheiben 18 eine höhere mechanische Festigkeit in dieser Hinsicht als die Scheiben 16 hatten. Die übrigen Scheiben 16,
18 'wurden dann so zusammengesetzt, daß die abgeschliffenen
Flächen die Flächen 1, 4 der entstehenden Windschutzscheiben wurden. Es wurde gefunden, daß, wenn ein Gegenstand, der einen
menschlichen Schädel darstellen sollte, die Fläche 1 einer jeden der Windschutzscheiben treffen konnte, während der
Schirm peripher gehalten war, die äußere Scheibe 18 bei einer Aufprallenergie zersplitterte, die unter der Grenze lag, welche
unter biomechanischem Gesichtspunkt tragbar ist. Die Biegebruchfestigkeit
der Scheibe 18 überstieg nicht einen Wert, der einer Zuglast der Fläche 4 von 50 kg/mm entsprach.
Eine Reihe von geschichteten Windschutzscheiben (Sandwich-Typ) der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Art, von denen jede zwei
Scheiben aus chemisch gehärtetem Glas von 1,4 mm und 2 mm Stärke mit im wesentlichen der folgenden Gewichtszusammensetzung:
72 %
2 10 %
GaO 14 %
Al2O5 3 %
Rest geringere Mengen an Bestandteilen wie HgO und Fe^O
wurden durch Aufkleben der zwei Glasscheiben auf die ent-
- 42 -
209849/1178
gegengesetzten Seiten einer Lage hochschlagfestem Polyvinylbutyrals
von 0,76 mm Stärke hergestellt. Die Windschutzscheiben
sollten in Kraftfahrzeugen eingebaut werden, wobei die Scheibe von 2 mm Stärke (Scheibe 18) nach außen wies. Vor
dem Zusammenbau wurden die Sätze der Scheiben 16 und die Sätze der Scheiben 18 zusammen.mit zwei Sätzen von runden
Probescheiben von 11 cm Durchmesser aus dem gleichen Glas (eine Reihe mit 1,4 mm Stärke und die andere mit 2 mm Stärke)
einer Ionendiffusionsbehandlung durch 24stündiges Eintauchen in ein Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 450°C unterworfen.
Nach der Behandlung wurden Messungen der ^ugfestigkeit
unter Biegung an zwölf der Rundscheiben (sechs einer jeden Stärke) durchgeführt. Der höchste gemessene Wert lag
bei 125 kg/mm , der tiefste Wert bei 56 kg/mm . Eine Fläche
einer jeden der Scheiben von 2 mm Stärke (die Fläche, die Fläche 4 der Platte, wie in Fig. 6 dargestellt, werden soll),
und auch eine Fläche einer jeden der sechs runden Probescheiben von 2 mm Stärke wurden einer Abschleifbehandlung unter
Verwendung eines Aluminiumoxidpulvers unterworfen. Nach dem Abschliff wurden Messungen der Zugfestigkeit unter Biegung,
die versuchte, die abgeschliffene Fläche der sechs abgeschliffenen
Probescheiben zu strecken, durchgeführt. Der
niedrigste gemessene Wert lag bei 39 kg/mm , und der höchste
Wert bei 47 kg/mm". Vergleichsversuche zeigten auch, daß
selbst nach der Abschleifbehandlung der Scheiben von 2 mm
Stärke die Zugfestigkeit solcher Scheiben unter Biegung,
die die abgeschliffene Fläche zu strecken versucht, noch größer war als die Zugfestigkeit unter Biegung der chemisch
gehärteten Scheiben von 1,4 mm Stärke. Nach Bildung der Windschutzscheiben
des Sandwich-Typs durch Laminatbildung der wie vorstehend beschrieben behandelten Glasscheiben·und der Zwischenschichten
aus Polyvinylbutyral wurden die Windschutzscheiben mechanischen Festigkeitsuntersuchungen unterworfen,
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und es wurde gefunden, daß sie die biomechanischen Spezifikationen
zur Vermeidung eines hohen Risikos ernsthafter iSrschütterungsverletzungen
eines Fahrers oder Mitfahrers voll erfüllen, d.h., in allen Fällen war die Zugbruchfestigkeit
der Außenfläche (Fläche M-) der Windschutzscheibe gleich oder
kleiner als 50 kg/mm .
Als Variante wurden Windschutz scheiben hergestellt, wie beispielsweise
zuvor in diesem Beispiel offenbart, bei denen aber die Abschleifbehandlung der Fläche 4- nach dem Zusammensetzen
der Scheiben 16, 16 zur Bildung des Laminats durchgeführt wurde. Die erhaltenen Windschutzscheiben erfüllen auch die
vorgenannten bioffiecbaaisehen Spezifikationen.
Die Fig. 7 und 6 zeigen eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs,
in der zwei Scheiben 20, 22 aus einem Soda-Kali*· Glas der folgenden Gewichtszusammensetzung:
SiOp 71 %
Ha0O 12 %
GaO 14- %
Ha0O 12 %
GaO 14- %
Rest geringere Hengen Verunreinigungen, eingebaut sind.
Die Scheibe 22 hatte eine Stärke von 1,5 mm und sollte beim
Einbau der Windschutzscheibe in das Fahrzeug nach innen weisen.
Die Scheibe 20 wies eine Stärke von 3,2 mm auf. Es wurde
ein Satz Windschutzscheiben wie dargestellt gefertigt. Vor dem Zusammenbau der Glasscheiben 20, 22 zur Bildung der Windschutzscheiben
wurden die Glasscheiben in der folgenden V/eise behandelt: Jede der Scheiben 20 wurde durch Einritzen einer
kontinuierlichen Vertiefung oder eines Kratzers von Ü,0'i nun
- nn- -2098Λ9/1178
Tiefe in den Hand einer Fläche der Scheibe (die Fläche, die
Fläche 4· der fertigen Windschutzscheibe werden sollte) geschwächt,
wobei die Vertiefung oder Schramme einen Abstand von etwa 1 cm von der Scheibenkante hatte. Nach dieser
Schwächungsbehandlung wurden die Scheiben 20 und auch die Scheiben 22, die keiner Schwächungsbehandlung unterworfen
wurden, durch 24-stündiges Eintauchen in ein Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 4-5O0C chemisch gehärtet. Mach
dem Waschen und Trocknen der Scheiben 20, 22 wurde jede der Scheiben 20 auf eine der Scheiben 22 mittels einer Schicht
21 aus hochschlagfestern Polyvinylbutyral von 0,76 mm Stärke
fest aufgebracht. Die erhaltenen Windschutzscheiben wurden
mechanischen Festigkeitsuntersuchungen unterworfen, und
mechan es wurde gefunden, daß sie die biοschen Spezifikationen
erfüllen, wie sie zur Vermeidung eines hohen Eisikos ernsthafter Personenverletzungen durch Erschütterung gefordert
werden. In allen Fällen war die Zugbruchfestigkeit der Fläche 4·
gleich oder kleiner als 50 kg/mm^. Dann wurden die beiden anderen
Sätze von Glasscheiben, die Scheiben der zwei Sätze, die jeweils genau die gleichen Spezifikationen wie die Scheiben
22 und 20 hatten, unmittelbar bevor sie zur Bildung der Windschutzscheiben
zusammengesetzt wurden, zur Bestimmung ihrer Zugfestigkeiten unter Biegung untersucht. Es wurde gefunden,
daß die Scheiben, die den Scheiben 22 in den Windschutzscheiben entsprachen, flexibler waren als die Scheiben, die den
Scheiben 20 entsprachen. Weiter wurde gefunden, daß ungeachtet des Vorliegens der Schwächlings Vertiefungen oder
-schrammen in den den Scheiben 20 entsprechenden Scheiben die Zugfestigkeit solcher Scheiben unter Biegung, die die
Fläche zu strecken versucht, welche solche Vertiefungen oder Schrammen trägt, höher war als die Zugfestigkeit unter Biegung
der den Scheiben 22 entsprechenden Scheiben.
- 45 209849/ 1178
Ein Satz von in den Fig. 9 und 10 dargestellten Windschutzscheiben
wurde hergestellt. Die Windschutzscheibenkomponenten waren unmittelbar vor dem Schritt des Zusammenbaus praktisch
die gleichen wie die Komponenten der in, Beispiel 6 beschriebenen
Windschutzscheiben unmittelbar vor dem Zusammenbau jener Komponenten, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Scheibe 22 einer jeden Windschutzscheibe eine etwas stärker ausgeprägte natürliche Krümmung aufwies als die natürliche
Krümmung der Scheibe 20 der Windschutzscheibe. Die Komponenten der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Windschutzscheibe
und die Vertiefung bzw. Schramme in deren dickerer Glasscheibe tragen die gleiche Bezugsziffer wie die entsprechenden
Teile in den Fig. 7 und S. Zum Zusammenbau der Scheiben zur Bildung einer in Fig.10 dargestellten Windschutzscheibe
mußte die Scheibe 22 elastisch gebogen werden, so daß in der Platte die innere Seite der Scheibe 2? aufgrund
der Biegung unter Druckspannung stand. Die laminierten Scheiben konnten, wie in Fig. 10 gezeigt, mittels eines (nicht dargestellten)
liahneris eben gehalten werden oder eine zwischen den natürlichen Krümmungan. der Scheiben 20, 22 liegende Krümmung
beibehalten, wobei jede Scheibe durch elastische, in der anderen Scheibe bestehende Rückstellkrüfte bei diese;· T-.rüirijiiung
gehalten wurde. In jedem Falle war die Scheibe Γ.2 aufgrund
der Tatsache, daß die Innenseite der Scheibe 22 durch Biegung unter Druckspannung stand, in der Lage, höheren Aufprall-
bzw. Schlagkräften zu widerstehen, die auf Fläche 1 der Platte einwirkten, so daß geidn^eres Risiko besteht, daß
die Windschutzscheibe von einem Körper für den Fall energiereichen toifpralls gegen eine solche Fläche durchschlagen wird.
Die Windschutzscheiben erfüllen die geforderten biomechanischen
Spezifikationen zur Vermeidung ernsthaften Risikos von Verletzungen eines Fahrers oder Mitfahrers vollständig. Die Zug-
209 849/.1 178
BAD ORIGINAL
festigkeit der Fläche 4 der Windschutzscheiben lag höchstens
ο
bei 50 kg/mm"". Um zu vermeiden, daß die Vertiefung 19 in der Fläche 4 optische Fehler verursacht, z.B. durch Sammeln von Staub in einer solchen Vertiefung, wurde eine Scheibe 24 aus Polymethylmethacrylat von 0,5 mm Stärke einer optischen Qualität, die wenigstens so gut ist wie die der Glasscheibe 20, auf diese Scheibe geleimt.
bei 50 kg/mm"". Um zu vermeiden, daß die Vertiefung 19 in der Fläche 4 optische Fehler verursacht, z.B. durch Sammeln von Staub in einer solchen Vertiefung, wurde eine Scheibe 24 aus Polymethylmethacrylat von 0,5 mm Stärke einer optischen Qualität, die wenigstens so gut ist wie die der Glasscheibe 20, auf diese Scheibe geleimt.
Ein Satz von zwölf Platten, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt,
wurde hergestellt. Jede Platte wurde durch Aufleimen einer verstreckten Acrylkunststoffscheibe 26 einer Stärke von
12,7 mm auf eine Scheibe 25 einer Stärke von 2,2 mm aus einem Soda-Kalk-Glas der folgenden Gewichtszusammensetzung:
SiOp 72 io
Ha?0 14 %
GaO 9 %
MgO " Λ %
Hest Verunreinigungen, hergestellt.
Vor dem Zusammensetzen mit den Acrylscheiben 26 wurden die zwölf
Glasscheiben 25 chemisch durch Eintauchen für 24 Stunden in ein Kaliumnitratbad bei 460°C gehärtet. Zwölf runde Probescheiben
aus Glas der gleichen Zusammensetzung und Starke mit einem Durchmesser von 11 cm wurden gleichzeitig der gleichen Härtungsbehandlung
unterworfen. Nach einer solchen Behandlung wurden Messungen zur Bestimmung der Zugfestigkeit unter Biefrjjap;
an sechs der Scheiben durchgeführt. Der niedrigste ge-KiGGEC/ie
Wert lag bei VO kg/mm , der höchste Wert bei 90 kg/mmS
Die 'ibrif-^en sechs chemisch gehärteten Hundscheiben und sechs
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BAD ORK31NAL
BAD ORK31NAL
der chemisch gehärteten Scheiben wurden dann einer Abschleifbehandlung
auf einer Fläche unterworfen, wobei ein Aluminiumoxid- und Oeroxidpulver verwendet und der Abschliff beendet
wurde, wenn eine der Scheiben eine durch Biegung getestete
ρ Probe-
Zugfestigkeit von 48 kg/mm aufwies. Die fünf anderen/Scheiben
wurden dann auf Zugfestigkeit untersucht. Der niedrigste ge-
messene Wert lag bei 40 kg/mm und der höchste gemessene Wert
in der Größenordnung von 49 kg/mm .
Die behandelten Glasscheiben 25 wurden dann so mit den Acrylscheiben
fest verbunden, daß die abgeschliffene Fläche jeder Glasscheibe die Fläche 4 der entsprechenden Platte bildete.
Die Acrylscheibe 26 einer jeden Platte war biegsamer als die Glasscheibe, so daß bei einem Aufprall auf die Fläche 1 der
Platte die Acrylscheibe sich bis zu dem und über den Punkt hinaus durchbiegen konnte, bei dem der Bruch der Glasscheibe
eintrat. Die Zugfestigkeit der Fläche 4 war höchstens 50 kg/ mm^.
Sechs weitere Platten wurden hergestellt, drei in der gleichen Weise wie die soeben beschriebenen und drei andere in der gleichen
Weise, mit der Ausnahme, daß der Abschliff der Fläche nach dem Zusammensetzen-der Scheiben erfolgte. Vergleichsversuche
zeigten, daß die Durchführung der Abschleifbehandlung nach dem Zusammensetzen sich auf die Eigenschaften der Platten
nicht wesentlich verschieden auswirkten.
Als eine Variante wurde auch gefunden, daß, wenn eine Vertiefung mit einer Tiefe in der Größenordnung von 0,05 mm in die
Fläche 4 einer jeden Glasscheibe 25 gebracht wurde, anstatt diese Fläche mit einem Schleifpulver abzuschleifen, die erhaltenen
Platten auch unter biomechanischem Gesichtspunkt zufriedenstellende Eigenschaften besaßen.
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Platten mit der in Fig. 13 veranschaulichten Struktur wurden zur Verwendung als feuerfeste Platten hergestellt. Jede der
Platten wies eine 2,10 m χ 1,0 m χ 0,006 m messende Scheibe 28 aus vitrokristallinem Material der folgenden Gewichtszusammensetzung
:
SiO2 74 %
Al2O7 16,2 %
Li2O^ 5,8 %
TiO2 4,0 %
und eine 2,10 m χ 1 m χ 0,002 m messende Scheibe 27 aus Glas
gewöhnlicher Zusammensetzung auf.
Die Platten sollten eine Kabine abschließen, als Türen von Räumen oder Aufzügen oder als Fensterverglasungsplatten verwendet
werden, wobei die Scheibe 28 auf der Außenseite angeordnet war. Die Platten wurden wie folgt hergestellt: dünne
Kupferfilme 29, 30 wurden auf Randbereichen der Scheiben 27, 28 abgeschieden, und diese Scheiben wurden durch eine
Schicht Lötzinn zusammengelötet. Um die Figur deutlich zu machen, wurde die Dicke der Filme 29 und 30 und der Lotschicht
31 erheblich übertrieben. Die Luft in dem Raum 32 zwisehen den Scheiben 27 und 28 wurde vor Vollendung der
Lötverbindung von Wasser befreit. Als eine Variante wurden
Platten hergestellt, die in der gleichen Weise hergestellt wurden, in denen aber der Raum 32 mit Glaswolle gefüllt
wurde, um die isolierenden und akustischen Eigenschaften der Platten zu verbessern.
Vor dem Zusammensetzen wurden die Scheiben 27, 28 durch Eintauchen
für 24 h in ein Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 460 C einer Härtungsbehandlung unterworfen, worauf Waschen
und Trocknen folgte.
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Nach dem Zusammensetzen wurde die Flähe 4- der vitrokri st allinen
Scheibe 20 einer jeden Platte durch Ausbilden einer durchgehenden Vertiefung oder Schramme 33 darin geschwächt, wobei die
Vertiefung oder Schramme eine Tiefe in der Größenordnung von 0,05 mm hatte und einen Zentimeter von der Scheibenkante entfernt
lag. Die fertige Platte hatte zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften einschließlich der folgenden:
(a) obwohl die Platten befriedigende Feuerbeständigkeit aufwiesen,
konnten sie ganz leicht von der Innenseite her (die Seite der Glasscheibe) zerbrochen werden,
um einen Notausgang zu schaffen;
(b) unter dem Aufprall eines Körpers auf die Fläche 1, der die Scheibe 27 und dann die Scheibe 28 sich biegen läßt,
bricht die letztere, bevor die Biegefestigkeit einen Werb
erreicht, bei dem ernetiiafte Schädelverletzungen wahrscheinlich
würden, in dem Fall, daß der aufprallende Körper der Kopf einer Person wäre (die Zugfestigkeit der Fläche 4-liegt
in der fjfeb in der Größenordnung von 50 kg/mm''" oder
darunter);
(c) andererseits dient die Scheibe 28 vor ihrem Bruch dazu, etwas von der anfänglichen Aufprallenergie zu absorbieren.
Dieses Beispiel betrifft Ilohlplatten der in Fig. 15 veranschaulichten
Form, welche zwei Scheiben J4-, 35 aus Glas der
folgenden Gewichtszusammensetzung umfassen:
SiO2 71 c/o
Na0O 16 %
GaO 11 %
WgO 0,6 %
WgO 0,6 %
Al2O3 1,4-%
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Die zwei Scheiben 34- und 35 waren 1,5 mm bzw. 3 mm star.k und
wurden mittels eines Rahmens 36 im Abstand voneinander befestigt.
Zwei Arten von Platten der in Fig. 15 dargestellten Form wurden
gefertigt. Die Platten einer Art wurden wie folgt hergestellt: Die Scheiben 34- waren· natürlich eben, während die
Scheiben 35 natürlich gekrümmt waren. Die Scheiben 34- und wurden durch 24-stündiges Eintauchen in ein Kaliumnitratbad,
das bei 450°C gehalten wurde, chemisch gehärtet. Gleichzeitig wurde die gleiche Behandlung bei zwölf runden Probescheiben
(sechs von 1,5 mm Stärke und sechs von 3 mm Stärke) mit einem Durchmesser von 11 cm aus dem gleichen Glas wie die Scheiben
34-, 35 durchgeführt. Die Scheiben 35 wurden dann durch 60-minütige
Berührung mit einer wässrigen Lösung behandelt, die bei einer Temperatur von 20°C gehalten wurde und die
folgende Zusammensetzung aufirie s:
8,8 1 H2O
0,6 1 H2SO4
0,*6 1 HF (70%ig)
Als Ergebnis dieser Behandlung wurde die Zugfestigkeit der
Scheiben erhöht und die Scheiben wiesen eine bessere Beständigkeit gegen Irisierung auf. Die ganze Fläche 4- einer
jeden der Scheiben 35 und die ganze eine Fläche einer jeden der entsprechenden runden Probescheiben wurde dann unter
Verwendung eines Aluminiumoxidpulvers mit einer mittleren Teilchengröße in der Größenordnung von 15 Mikron abgeschliffen,
wobei die Abschleifbehandlung beendet wurde,
wenn die Zugfestigkeit der abgeschliffenen Flächen (bestimmt
durch Untersuchung an einer der Rundscheiben) 49 kg/mm2
betrug.
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Durch mechanische Festigkeitsuntersuchungen an einem Satz
von sechs der behandelten Scheiben 35 wurde dann gefunden, daß die Zugfestigkeit der abgeschliffenen !'lachen der Scheiben
im Durchschnitt zwischen 4-5 kg/mm^ und 50 kg/mm'" lag.
Die Fläche 2 einer jeden der Scheiben 34- wurde einer Rektifizierungsbehandlung
unterworfen, wie beispielsweise einer Behandlung mit Flußsäure oder einer Feuerpolierbehandlung,
wie in Beispiel 3 beschrieben. Das Lrgebnis einer jeden solchen
Eektifizierungsbehandlung ist die Verbesserung der Zugfestigkeit
der Fläche 2. Nach einer solchen Behandlung war eine jede solche Scheibe 34- in der Lage, dem Aufprall einer
Stahlkugel von 227 g Gewicht zu widerstehen, die aus einer Höhe von 2,9 m auf die Fläche 1 der Scheibe bei peripherer
Unterstützung fallengelassen wurde.
Die wie oben beschrieben behandelten Scheiben 34-, 35 wurden
dann in Rahmen wie beispielsweise einem Rahmen 36 eingebaut.
Die Scheibe 35 einer jeden Platte wurde durch den Rahmen unter elastischer Biegung gehalten, wobei die Scheibe eben gehalten
wurde, so daß die Fläche 4- als Folge der Biegung unter Druckspannung
stand.
Die Platten wiesen zahlreiche Vorteile auf, einschließlich der
folgenden:
(a) die Fläche 4- war zufriedenstellend beständig gegen Einkerbung
sowie gegen Irisierung;
(b) wenn ein den Kopf einer Person simulierender Körper die Fläche Λ der Platte kräftig auftreffen gelassen wurde,
bog sich die Scheibe 34· und drückte sich gegen die Scheibe
35» und diese Scheibe, die weniger biegsam als Scheibe
34- war, zerbrach, wenn die Zuglast auf Fläche 4 50 kg/mm'1"
erreichte. Dies zeigte, daß die Platte den zur Vermeidung ernsthafter SchädelVerletzungen geforderten Spezifikationen
entsprach.
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Die Platten der zweiten, in der in Fig. 15 dargestellten Form
gefertigten .art wichen von den gerade beschriebenen geringfügig dahingehend ab, daß die Platten einer solchen zweiten Art Scheiben
34 aus chemisch gehärtetem Glas enthielten, die eine leichte
natürliche Krümmung aufwiesen, und die Scheiben einer jeden Platte wurden so in dem Rahmen 36 eingebaut, daß die Scheibe
34- elastisch in eine ebene Lage gebogen gehalten wurde, so
daß Fläche 2 als Ergebnis der Biegung unter Druckspannung stand. Diese Biegung verlieh der Scheibe 34- eine höhere Biegebruchfestigkeit
unter Aufprallkräften, die gegen Fläche 1 der Platte wirkten.
Je nach den endgültigen geforderten Spezifikationen kann die Biegebruchfestigkeit der Scheibe 34- unter Aufprallkräften
gegen Fläche 1 dadurch erhöht werden, daß die Scheibe elastisch gebogen gehalten wird, durch eine Feuerpolierbehandlung der
Fläche 2 oder durch deren Behandlung mit eher wässrigen Lösung von Flußsäure, oder es können zwei oder mehrere solcher Behandlungen
angewandt werden.
Ein Satz Fahrzeugwindschutzscheiben wurde gefertigt, wobei Jede Windschutzscheibe von der in den Fig. 5 und 6 dargestellten
Form war und zwei Scheiben 16, 18 aus Soda-Kalk-Glas
der folgenden Gewichtszusammensetzung:
SiO2 76 %
Na2O 12 %
GaO 10 %
Al2O3 2 %
und eine Scheibe 17 aus hochschiagfestern Polyvinylbutyral
von 0,76 mm Stärke umfaßte. Die Glasscheiben 16, 18 waren von 1,5 mm bzw. 3 mm Stärke. Die Scheiben 16, 18 wurden
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durch 24-stündiges eintauchen in ein Kaliumnitratbad, das bei
einer Temperatur von 4-500G gehalten wurde, einer identischen
Ionendiffusionsbehandlung unterworfen, und jede Scheibe 16
wurde dann mit einer der Scheiben 18 mittels einer Schicht aus Polyvinylbutyral fest verbunden.
Die erhaltenen Windschutzscheiben wurden verschiedenen mechanischen
Festigkeits- und biomechanischen Untersuchungen unterworfen,
und es wurde gefunden, daß sie die geforderten Bestimmungen zur Sicherheit eines Fahrers oder Mitfahrers in befriedigender
Weise erfüllen. Beispielsweise wurden Untersuchungen zur Aufprallstärke an mehreren der Windschutzscheiben
durchgeführt, indem man einen rundlichen Körper von 10 kg Gewicht und praktisch dem Volumen eines menschlichen
Kopfes auf Fläche 1 der Windschutzscheibe aus einer Höhe von 620 cm fallenließ. In jedem Fall wurde die Fläche
in sehr kleine stumpfe Fragmente im Aufprallbereich zerschmettert, aber in keinem der Fälle wurde die Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral
durchdrungen oder gar zerbissen. In ähnlichen Untersuchungen wurde die Intensität des durch die den menschlichen
Kopf darstellende Masse erhaltenen Schlags gemessen, und es wurde gefunden, daß mit solchen Stoßen der bewertete
Sicherheitsindex, der von der General Motors Corporation definiert wurde und der folgenden Formel entspricht:
I (bewerteter Sicherheitsindex) = /a ' dt '
worin: a die in Vielfachen von g, der Fallbeschleunigung,
ausgedrückte Verzögerung ist, nie den kritischen Wert von 1000 erreichte. Dieser Wert des bewerteten Sicherheitsindex
(weighted safety index) ist der, bei dem Kopfverletzungen höchst gefährlich, wenn nicht tödlich werden.
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Darüberhinaus wurde Fläche 4 einer jeden von mehreren der Windschutzscheiben dem Aufprall von Stücken aus hartem
Splitt bzw. Schotter unterworfen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten gegen die Scheibe geschleudert wurden.
Bei 90 % der Untersuchungen, bei denen die Splittstücke
mit 110 km/h gegen die Scheiben geschleudert wurden, blieben die Windschutzscheiben offensichtlich unberührt oder
es wurde in Fläche 4 höchstens eine Vertiefung von 50 bis
100 Mikron Tiefe gebildet. In keinem Falle lagen irgendwelche von der Einkerbung ausstrahlende Risse vor, so daß
Windschutzscheiben, die in dieser Weise während der Verwendung
beeinträchtigt wurden, nicht ersetzt werden müßten.
Zudem wurden Untersuchungen an sechs chemisch gehärteten Scheiben 16 und sechs chemisch gehärteten Scheiben 18 durchgeführt,
wie sie in den Windschutzscheiben verwendet wurden, um ihre Bruchfestigkeit gegenüber Biegung in einer Richtung,
die ihre konvexen Flächen (Flächen 2 und 4) unter Spannung setzt, zu bestimmen. Es wurde gefunden, daß die Festigkeit
der Scheibe 16 höher war als die der Scheibe 16. Mit anderen Worten konnte "die Fläche 4 höherer Zuglast als Fläche
widerstehen. Die relativen Festigkeiten dieser Scheiben waren jedoch so, daß, wenn eine der fertigen Windsdrctzscheiben
in einer Richtung gebogen wurde, um die Flächen
2 und 4 durch Ausüben zunehmenden Biegedrucks gegen den Zentralteil der Scheibe 16 bei peripherer Unterstützung
der Windschutzscheibe unter Spannung zu setzen, die Scheibe
18 brach, wenn eine bestimmte Biegelast erreicht wurde, während
Scheibe 16 weiter gebogen werden konnte.
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Windschutzscheiben, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt
sind, wobei jede zwei Scheiben Ί6, 18 aus Soda-Kalk-Glas der folgenden. Gewichtszusammensetzung aufwies:
| SiO2 | 72,2 |
| NaO | 16,4 |
| GaO | 9,4 |
| MgO | 0,6 |
| 0,2 | |
| Al0Ol, | 0,5 |
| Na0SO. | 0,7 |
fest verbunden durch eine Zwischenschicht 17 aus hochschlagfestern
Polyvinylbutyral von 0,76 mm Stärke. Die Scheiben 16, 18 waren 1,2 mm bzw. 2,0 mm stark.
Vor dem Zusammensetzen wurden die Glasscheiben getrennt einer
Ionendiffusionsbehandlung durch Eintauchen in einem Kaliumnitratbad bei einer Temperatur von 4500C unterworfen. Nach
einer solchen Ionendiffusionsbehandlung wurden Messungen zur Bruchfestigkeit von Proben der Scheiben 16, 18 gegenüber Biegung
durchgeführt, die ihre konvexen Flächen unter Spannung setzte. Mit anderen Worten wurde jede Probe gebogen, um die
maximale Zuglast zu bestimmen, die der Fläche 2 oder, je nachdem,
der Fläche 4 auferlegt werden kann, indem die Probe gebogen wurde, bevor ihr Bruch erfolgte. Es wurde gefunden,
daß Scheibe 18 auf ihrer konvexen Seite einer höheren Zuglast widerstehen konnte als die Scheibe 16.
Ein Satz Windschutzscheiben wurde verschiedenen mechanischen Festigkeits- und biomechanischen Untersuchungen, wie im folgenden
ausgeführt, unterworfen.
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Bei einem Test wurde jede von zehn der Windschutzscheiben
einem Schlag eines Körpers von 10 kg Gewicht und abgerundeter Gestalt praktisch mit dem Volumen eines menschlichen
Kopfes unterworfen, indem der Körper aus einer Höhe von 620 cm auf Fläche 1 der Windschutzscheibe fallengelassen
wurde, wobei die Scheibe peripher unterstützt wurde. In jedem Falle zerbrach die Scheibe 16 in kleine stumpfe Bruchstücke
in der Aufprallzone, in keinem I'alle aber durchdrang
der Körper die Polyvinylbutyral-Zwiselenschicht 1?, oder
zerbrach sie gar.
Bei einer anderen Untersuchung wurde jede einer weiteren Gruppe von zehn der Windschutzscheiben einem ähnlichen Aufprall
durch einen gerundeten Körper von 10 kg Gewicht, der aus einer Höhe von 620 cm fallengelassen wurde, unterworfen,
wobei der Körper zur Nachahmung menschlicher Haut mit zwei Windledern (chamois leathers) belegt war, und die Intensität
der vom Körper ausgeübten Aufprallkraft und die Schwere der Schnitte in den Lederhäuten wurde gemessen. Dazu wurde
der sogenannte kombinierte Index gemessen, der definiert ist als die Summe aus:
(i) &*t-1/100 des von der General Motors Corporation definierten
bestimmten Sicherheitsindex, nämlich:
_/a '^ dt, worxn a die in Vielfachen von g, der
Fallbeschleunigung, ausgedrückte Verzögerung ist;
(ii)Heißindex (La<zerationsindex) mit einem Wert von 0 bis 10,
je nach Schwere der Schnitte: 0 ist dabei der Wert, der dem Fehlen von Schnitten zugeordnet wird, und 10 der Wert,
der tödlichen Schnitten zukommt;
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/ ? 1I
So ist der kombinierte Index: 7a"' dt + Heißindex.
100
Um die betrachteten Sicherheitsbedingungen zu erfüllen, sollte der Wert des kombinierten Index kleiner als 20,0
sein. Im Falle des Satzes von nach diesem Beispiel hergestellten Windschutzscheiben, die diesem Test unterworfen
wurden, lag der Wert des kombinierten Index in keinem Falle über 7,0.
Ein .weiterer Satz von nach diesem Beispiel hergestellten
Windschutzscheiben wurde auch dem aufprall von Stücken harten Splitts ausgesetzt, die gegen Fläche 4 der Windschutzscheibe
mit verschiedenen Geschwindigkeiten geschleudert wurden, ^s wurde gefunden, daß in 90 ',*>
der Tests, bei denen Stücke des Splitts gegen SJb Windschutzscheiben mit
70 km/h geschleudert wurden, die Windschutzscheiben offensichtlich unbeeinflußt waren, oder daß höchstens eine Vertiefung
von 50 bis 100 Mikron Tiefe in Fläche Λ auftrat.
In keinem Falle ergaben sich irgendwelche Risse, die von den Einkerbungen ausstrahlten, so daß so bei der Verwendung
beeinträchtigte Windschutzscheiben nicht ersetzt werden müssen.
Ein weiterer Satz der nach diesem Beispiel hergestellten Windschutzscheiben wurde unter Anwendung steigenden Drucks
gegen Fläche 1 bei peripherer Unterstützung der Windschutzscheibe gebogen. In jedem Falle brach die Scheibe 18, unbeachtet
der höheren Eigenzugfestigkeit der Scheibe 18, wie
bei den zuvor beschriebenen Untersuchungen an individuellen Scheiben 16, 18 gezeigt, wenn eine bestimmte Biegelast erreicht
war, an diesem Punkt aber war die Scheibe 16 noch nicht gebrochen und konnte weiterhin gebogen werden.
9D9849/.1178
Die vorstehenden Beispiele begrenzen in keiner Weise die
Erfindung, und zahlreiche Ilodifikationen können innerhalb
ihres Bereichs gemacht werden.
- Patentansprüche -
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Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer Platte mit mehreren sich gegenüberliegenden Scheibenkomponenten einschließlich einer
Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Katerial, dsdurch
gekennz eichnet, daß die Glas- oder vitrokristalline Scheibe (nachfolgend als erste Scheibe
bezeichnet) einer Ionendiffusionsbehandlung zum Induzieren von Druckspannungen in Außenschichten des Glases oder
des vitrokristallinen Materials unterworfen wird, die
Scheibenkomponenten der Platte so zusammengesetzt werden, daß eine Seite der ersten Scheibe eine Plattenaußenfläche
bildet, und vor, zwischen oder nach der Ionendiffusionsbehandlung und dem Zusammensetzen die erste Scheibe wenigstens
örtlich auf zumindest einer Seite einer Behandlung (nachfolgend Schwächungsbehandlung genannt), die die Bruchfestigkeit
der ersten Scheibe in wenigstens einem Bereich gegenüber Biegung vermindert, welche auf die Außenschichten
der einen Seite der ersten Scheibe, die aufgrund der Ionendiffusionsbehandlung unter Druckspannung stehen bzw.
gestellt werden, Zugkräfte ausübt, unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwächungsbehandlung praktisch gleichförmig über wenigstens einen Bereich der ersten Scheibe durchgeführt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungsbehandlung wenigstens
über praktisch die ganze eine Seite der ersten Scheibe durchgeführt wird.
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>\. Verfahren nach einem der vorhergehenden Einsprüche, dadurch
P^ e k e η η ζ ei c h η e t, daß im Rahmen der Ioriendiffusionsbehandlungdie
Diffusion von Ionen in wenigstens die eine !'lache der ersten Scheibe durchgeführt
wird.
;5. Verfahren ntch einen der vorhergehenden Ansprüche, dacTurch
p e k e η η ζ ei ohne t," daß die Schwächungsbehandlung
durch Oberflächenabschliff der ersten Scheibe bewirkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 'I-, dadurch g e kennzeichnet,
daß die Schwächungsbehandlung durch ii.nkratzen der Oberfläche der ersten Scheibe bewirkt
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekenn ζ eich net, daß wenigstens die eine Seite
der ersten Scheibe, die eine Scheibe aus Glas ist, zumindest örtlich einer Behandlung (nachfolgend als zusätzliche Verfestigungsbehandlung
bezeichnet), durch die die Biegebruchfestigkeit des Glases wenigstens zeitweise in zumindest
einem Bereich der Scheibe erhöht wird, unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,
daß im Rahmen der zusätzlichen Verfestigungsbehandlung
eine Oberflächenschicht der ersten Scheibe zumindest in einem Bereich chemisch aufgelöst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Verfestigungsbehandlung die
erste Scheibe mit einem sauren, i'luorionen enthaltenden Medium-in Berührung gebracht wird.
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10. V ei· fahren nach einem der vorhergehenden ,.nsr räche, dadurch
g e k e η η ζ e i c b η e t, Ö.3.L· die erste Scheibe unter
einer i-iiegekraft, die die eine Sei be zu strecken srcht und eino;:- 3u,;.;last --mf der einen Seite von nicht ii.ühr als y'J 'kr, ei:.' on ΰBr,vlchb, bricht.
einer i-iiegekraft, die die eine Sei be zu strecken srcht und eino;:- 3u,;.;last --mf der einen Seite von nicht ii.ühr als y'J 'kr, ei:.' on ΰBr,vlchb, bricht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
c; ώ k e η η a e i c h η e t, da,'.; die erste Scheibe in,.
Absband zu einer ζ v/ei te ti rlauptscheibenkoiuponerite eingeh ab wird, ν/ο bei die erste und zweibe Scheibe nur an ihren h-- ndteilen direkt miteinander verbunden .
Absband zu einer ζ v/ei te ti rlauptscheibenkoiuponerite eingeh ab wird, ν/ο bei die erste und zweibe Scheibe nur an ihren h-- ndteilen direkt miteinander verbunden .
12. Verfaliren nach einem der Ansprüche 1 bis IU, dadurch
f:ekenna ei ohne t, daß die Scheibenkotur-onent erder Platte über ihre ganze i'läche unter ausbildung eines
Laminats fest miteinander verbunden werden.
f:ekenna ei ohne t, daß die Scheibenkotur-onent erder Platte über ihre ganze i'läche unter ausbildung eines
Laminats fest miteinander verbunden werden.
'\y. Verfahren nach einem der vorhergehenden anspräche, dadurch
g e k 3 η η ζ e i c h η e t, daß die erste Scheibe gegenüber
einer zweiten HauptScheibenkomponente, die in der fer-
werden.
tigen Platte gebogen s- kann, um der ersten Scheibe zu
tigen Platte gebogen s- kann, um der ersten Scheibe zu
deren Bruch ausreichende Biegekräfte zu erteilen, angeordnet wird.
14-. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansx>rüche, dadurch
gekennz ei chne t, daß die erste Scheibe in der
Platte in einem Zustand elastischer Biegung gehalten wird, so daß ihre Außenfläche unter Spannung oder vermindez^tei'i
Druck steht.
Druck steht.
15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennz e i c h η e t, daß die erste Scheibe gegenüber
einer zweiten Hauptscheibenkomponente, die eine Schicht aus Kunststoffmaterial darstellt, angebracht wird.
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BAD ORIGINAL
«a
16. Verfaliren nach einem der Ansprüche 1 bis 14-, dadurch'
gekennz eichnet, daß die erste Seheibe gegenüber nur einer weiteren Hauptscheibenkomponente
angebracht wird, und daß als die zweite Scheibe eine Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material verwendet
wird.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen !Festigkeiten
der ersten und zweiten Scheibe in der fertigen Platte, unabhängig voneinander betrachtet, so zum Einsatz gelangen,
daß, ungeachtet der Schwächung der ersten Scheibe durch deren Schwächungsbehandlung, die Bruchfestigkeit
der ersten Scheibe gegenüber Biegung, welche deren eine Seite Zugkräften unterwirft, höher ist als die Bruchfestigkeit
der zweiten Scheibe gegenüber Biegung, die die Seite der Scheibe, welche in der fertigen Platte
der ersten Scheibe gegenüberliegt, Zugkräften unterwirft.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η -
ζ eichnet, daß die relativen Festigkeiten der ersten und zweiten Scheibe zumindest zum Teil durch Auswählen
einer Scheibe größerer Stärke als erster Scheibe als die als zv/eite Scheibe ausgewählte Scheibe und/oder
mittels der Diffusion von Ionen in die erste Scheibe zum Induzieren von Druckspannungen in den Außenschichten des
Glases oder vitrokristallinen Materials erreicht werden.
Λ'-j. Verfahren nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 16
bis 1ö, dadurch gekennz eichnet, daß als zweite Scheibe eine Scheibe aus Glas verwendet wird und
vor dom Zusammensetzen die zweite Scheibe in zumindest eixiem Bereich einer Behandlung (nachfolgend als Eektifizierungsbehyridlung
bezeichnet), die die Mangel wenigstens
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eines Teils ihrer inneren Fläche (das ist die Fläche, die
. durch der ersten Scheibe näher liegen soll; a»£- Fehler vermindert,
die dafür verantwortlich sind, Spannungskonzentrationen auszulösen, wenn die Innenseite solcher zweiten Scheibe Spannungskräften
unterworfen wird, unterzogen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennz eichn
e t, daß die Rektifizierungsbehandlung durch Erhitzen wenigstens einer Zone der zweiten Scheibe zum Feuerpolieren
durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß im Rahmen der Rektifizierungsbehandlung ein Teil der Oberfläche der zweiten Scheibe chemisch gelöst
wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das chemische Lösen mit einem sauren, Fluorionen enthaltenden Medium erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch g e k e η η ζ
ei c h η e t, daß wenigstens die Fläche der zweiten Scheibe, die in der fertigen Platte von der ersten Scheibe
wegweist, gegenüber der chemischen Lösung bei der Rektifizierungsbehandlung geschützt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch g ekennzeichnet,
daß Druckspannungen in den Außenschichten des Glases oder des vitrokristallinen Materials
wenigstens auf der Innenseite der zweiten Scheibe aufgebaut werden.
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25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem
Material vor dem Zusammensetzen der Scheibenkomponenten der Platte chemisch gehärtet wird.
2G. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe in der Platte in
einem Zustand elastischer Biegung in einer solchen Hichtung gehalten xfird, daß die zweite Scheibe auf ihrer Innenseite
unter Druckspannung steht.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibenlcomponenten der Platte in einem Rahmen,
der wenigstens diejzweite Scheibe in einem Zustand elastischer Biegung hält oder dazu beiträgt, angeordnet
werden.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, unter der Voraussetzung,
daß das Merkmal des iinspruchs 11 nicht erfüllt ist, dadurch gekennz eichnet, daß die zweite Scheibe in
einem Zustand elastischer Biegung zumindest zum Teil durch die erste Scheibe gehalten wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch
gekennz ei chnet, daß die zweite Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material vor dem Zusammensetzen
der Scheibenkomponenten chemisch gehärtet xvird und die zweite Scheibe vor, zwischen oder nach einer solchen
chemischen Härtungsbehandlung und dem Zusammensetzen wenigstens örtlich auf der Seite, die in der fertigen Platte
von der ersten Scheibe wegweist, einer Schwächungsbehandlung, die die Bruchfestigkeit der zweiten Scheibe in wenigstens
einem Bereich gegenüber Biegung, welche Zugkräfte auf den Außenschichten erteilt, die auf der Seite der
zweiten Scheibe liegen, vermindert, unterworfen wird.
- 65 209849/1170
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Seite der zweiten Scheibe, die von der
ersten Scheibe wegweist, der Schwächungsbehandliing unterworfen
wird.
31. Verfahren nach i'aispruch 29, unter der Voraussetzung, dal- das
Herkraal von Anspruch 3 nicht gilt, dadui'ch 5 e k e η η zeichnet,
daß die erste und zweite Scheibe an den nach außen weisenden Seiten in Bereichen, die in der fertigen
Platte einander gegenüberliegen, Schwächungsbehandlungen unt e rwo rf en werden.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 3'I, dadurch ■-, e kennz
eichnet, daß als zweite Scheibe eine Glasscheibe
verwendet wird und die zweite Scheibe vor der Schwächung sb eh andlung zumindest an der von der ersten Scheibe
wegweisenden Seite einer zusätzlichen Verfestigungsbeliandlung
zur zumindest zeitweisen Erhöhung der Biegebruchfestigkeit
einer solchen zweiten Scheibe in zumindedb einem Bereich
unterworfen wird.
33· Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch g e kennz
eichnet, daß die ersbe und zweite Scheibe vor ihrem Zusammensetzen Schwächungsbeiuoidlungen unterworfen
werden.
34-. Verfahren nach einem der xinsprüche 29 bis 32, dadurch g e kennz
eichnet, daß die erste und zweite Scheibe nach ihrem Zusammensetzen Schwächungsbehandlungen unterworfen
werden.
35· Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 3i! >
unter der Voraussetzung, daß das Merkmal des Anspruchs 11 nicht gilt, dadurch gekennz ei chnet, daß die erste und
zweite Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material
mit Hilfe von zumindest einer Zwischenschicht aus organischem Material fest miteinander verbunden werden.
1178
36. Verfahren nacli Anspruch 35» dadurch, g e k e η η ζ ei c h n
e t, daß eine Schicht aus Polyvinylbutyral oder einem Polycarbonat eines Bisphenols als thermoplastisches Material
zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet wird.
37- Platte mit mehreren sich gegenüberliegenden Scheibenkomponenten
einschließlich einer Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material, in deren Außenschichten Oberflächendruckspannungen
durch eine chemische Härtungsbehandlung erzeugt worden sind, wobei eine Seite einer solchen Scheibe
eine Außenfläche der Platte darstellt, dadurch gekennz ei chnet, daß in wenigstens einem Bereich
der Glas- oder vitrokristallinen Scheibe (nachfolgend als
erste Scheibe bezeichnet) die Zugfestigkeit einer solchen Scheibe, ausgedrückt in Einheiten der Zugkraft, die durch
Biegen der Scheibe erteilt und durch die unter Druckspannung stehenden Außenschichten an der einen Seite der Scheibe
gehalten werden kann, kleiner ist als die Zugkraft, die zur Verminderung solcher Druckspannungen auf Null notwendig ist.
33. Platte nach Anspruch 37, dadurch gekennz eichn
e t, daß die Zugfestigkeit der ersten Scheibe in wenigstens einem Bereich gleichförmig niedriger ist als die
Zugkraft, die zur Verminderung der Druckspannungen darin
auf Null notwendig ist.
39- Platte nach Anspruch 37 oder 38, dadurch g e k e η η ζ
eich Ji et, daß die Zugfestigkeit der ersten Scheibe
über den gesamten Bereich solcher Fläche wesentlich niedriger ist als die zur Verminderung der Druckspannungen darin
auf Null notwendige Zugkraft.
- 67 -
209849/1178
40. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch
gekennz eichnet, daß die eine Seite der ersten Scheibe Oberflächenabschliff in wenigstens einem
Bereich der Scheibe aufweist.
41. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch
gekennz eichnet, daß die eine Seite der ersten Scheibe Oberflächenschrammen in wenigstens einem
Bereich aufweist.
42. Platte nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der ersten Scheibe
in wenigstens einem Bereich oberflächliche Vertiefungen oder Schrammen mit einer Tiefe weniger als 5 Mikron aufweist.
43. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennz eichnet, daß die erste Scheibe eine Glasscheibe
ist und Außenschichten der ersten Scheibe auf der einen Seite Fluorionen enthalten.
44. Platte nach .einem der Ansprüche 37 bis 43, dadurch gekennz e ichne t, daß die Zugfestigkeit wenigstens
eines Bereichs der ersten Scheibe, ausgedrückt in Einheiten, wie in Anspruch 37 angegeben, kleiner als 50 kg/mm^,
gemessen an einer Rundscheibe von 11 cm Durchmesser, ist.
45. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 44, dadurch gekennz e ichnet, daß die erste Scheibe einer zweiten
Hauptscheibenkomponente gegenüberliegt und die erste und zweite Scheibe nur an den Randteilen der Platte miteinander
direkt verbunden sind.
- 68 -
209849/ 1178
46. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis ^» dadurch
gekennz eichnet, daß die Scheibenkomponenten der Platte über ihre gesamte Fläche fest miteinander verbunden
sind und ein Laminat bilden.
47. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 46, dadurch
gekennz eichnet, daß die erste Scheibe einer zweiten HauptScheibenkomponente gegenüberliegt, welch
letztere gebogen werden kann, um der ersten Scheibe zu deren Bruch ausreichende Biegekräfte zu erteilen.
48. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 47, dadurch
gekennz eichnet, daß die erste Scheibe in einem Zustand elastischer Biegung ist,so daß ihre
Außenfläche unter Spannung oder vermindertem Druck steht.
49. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 48, dadurch gekennz eichnet, daß die erste Scheibe
einer zweiten Hauptscheibenkomponente gegenüberliegt, wobei die zweite Scheibe eine Scheibe aus Kunststoffmaterial
ist.
50. Platte nach einem der Ansprüche 37 bis 48, dadurch
gekennz ei chnet, daß die erste Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Haterial nur einer
weiteren Hauptscheibenkomponente gegenüberliegt und die zweite Scheibe auch eine Scheibe aus Glas oder
vitrokristallinem Material ist.
51. Platte gemäß den Ansprüchen 46 und 50, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Eigenfestigkeit
der ersten und zweiten Scheibe so ist, daß, wenn die erste und zweite Scheibe unabhängig voneinander
gestestet würden, die Bruchfestigkeit der ersten Scheibe
gegenüber Biegung, die deren eine Seite Zugkräften unter-
- 69 209849/1178
wirft, holier wäre als die Bruchfestigkeit der zweiten
Scheibe gegenüber Biegung, die die Seite der Scheibe, welche der ersten Scheibe gegenüberliegt, Zugkräften
unterwirft.
52. Platte nach Anspruch 46 und 50 oder 51» dadurch g e kennz
eich net, daß die zweite Scheibe eine Scheibe aus Glas ist und über zumindest einen Bereich
der Scheibe ihre Innenfläche praktisch frei ist von Fehlern, die für die Auslösung von Spannungskonzen-.trationen
verantwortlich sind, v/enn Zugkräfte auf die Innenseite solcher Scheibe ausgeübt werden.
55· Platte nach einem der Ansprüche 50 bis 52, dadurch g e kennz
ei chne't, daß die Außenschichten des Glases
oder vitrokristallinen Materials an der Innenseite der zweiten Scheibe unter Druckspannung stehen.
5^. Platte gemäß Anspruch 55>
dadurch gekennzeich net, daß die Druckspannungen der Außenschichten des
Glases oder vitrokristallinen Haterials an der Innenseite
der zweiten Scheibe zumindest zum Teil auf der chemischen Härtung der Scheibe beruhen.
55· Platte nach Anspruch 55 oder 54-, dadurch g e k θ, η η ζ
eichnet, daß die zweite Scheibe in einem Zustand elastischer Biegung in einer solchen Richtung ist, daß
Druckspannungen in den Außenschichten der zweiten Scheibe aufgrund solcher Biegung vorliegen.
56. Platte nach Anspruch 55» dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenkomponenten der Platte in einem
Rahmen gehalten sind, der zumindest zum Teil dafür verantwortlich ist, daß die zweite Scheibe in dem Zustand
elastischer Biegung gehalten ist.
- 70 209849/.1178
57· Platte nach Anspruch. 55 oder 56 unter der Voraussetzung,
daß das Merkmal des Anspruchs 4-5 nicht gilt, dadurch
gekennz ei chnet, daß die erste Scheibe in dem Zustand elastischer Biegung zumindest zum Teil durch
die erste Scheibe gehalten ist.
58. Platte gemäß einem der Ansprüche 50 bis 57» dadurch
gekennz ei chnet, daß die zweite Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material chemisch gehärtet
ist, und die Zugfestigkeit zumindest eines Bereichs einer solchen zweiten Scheibe, ausgedrückt in
Einheiten der Zugkraft, die durch Biegen der Platte erteilt und durch die Druckspannungen der äußeren Schichten
der Seite der zweiten Scheibe, die von der ersten Scheibe wegweist, gehalten werden kann, kleiner ist als
die zur Verminderung solcher Druckspannungen auf Null notwendige Zugkraft.
59. Platte gemäß Anspruch 58, dadurch gekennz eichne daß die zweite Scheibe Oberflächenabschliff auf wenigstens
einem Bereich der von der ersten Scheibe abgewandten Seite aufweist.
60. Platte gemäß Anspruch 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe Oberflächenschrammen
auf wenigstens einem Bereich der von der ersten Scheibe abgewandten Seite aufweist.
61. Platte gemäß einem der Ansprüche 58 bis 60 unter der Voraussetzung,
daß das Merkmal des Anspruchs 39 nicht gilt, dadurch gekennz eichnet, daß die erste und
zweite Scheibe ihre geringere, in den Ansprüchen 37 und
5ό festgelegte Zugfestigkeit in Bereichen aufweisen, die
in der Platte einander gegenüberliegen.
- 71 209849/1178
•η
62. Platte gemäß einem der Ansprüche 50 bis 61 unter der Voraussetzung,
daß das Merkmal des Anspruchs 45 nicht gilt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und
zweite Scheibe aus Glas oder vitrokristallinem Material mit Hilfe von zumindest einer Zwischenschicht aus organischem
Material fest miteinander verbunden sind.
63· Platte gemäß Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und zweite Scheibe auf der entgegengesetzten Seite einer Zwischenschicht aus thermoplastischem
Material, insbesondere Polyvinylbutyral oder einem Polycarbonat eines Bisphenols, fest angebracht sind.
64. Platte gemäß Anspruch 62 oder 63, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Scheibe auf
entgegengesetzten Seiten einer organischen Zwischenschicht fest angebracht sind, die einer Durchdringung oder Zerreißen
widersteht, wenn eine oder jede der ersten und zweiten Scheibe unter dem Aufprall eines gerundeten
Gegenstands von 10 kg Gewicht, der aus einer Höhe von etwa 620 cm fallengelassen wird, bricht.
65. Platte gemäß einem der Ansprüche 50 bis 64, dadurch
gekennz ei chnet, daß die zweite Scheibe dünner ist als die erste Scheibe.
66. Platte gemäß Anspruch 65 > dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Scheibe eine Stärke im Bereich von 1,5 bis 4,0 mm und die zweite Scheibe eine Stärke im Bereich
von 1,0 bis 2,5 mm hat.
72 -
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67· Platte gemäß einem der Ansprüche 37 bis 66, dadurch '
gekennz eichnet, daß die eine Seite der
ersten Scheibe mit einer weiteren Scheibe überzogen ist, wobei jedoch die Überzugsschicht kein Verfestigungsglied
darstellt.
68. Platte mit einer ersten Scheibe aus Glas, die mit einer organischen Zwischenschicht mit einer zweiten Glasscheibe
fest verbunden ist, wobei die erste und zweite Scheibe chemisch gehärtet sind, dadurch gekennz eichnet,
daß die zweite Scheibe gebogen werden kann, um auf die erste Scheibe Biegekräfte auszuüben, die ausreichen,
diese Scheibe zu zerbrechen, wobei aber die relativen Eigenfestigkeiten der ersten und zweiten Scheibe
so sind, daß, wenn die erste und zweite Scheibe unabhängig voneinander getestet würden, die Bruchfestigkeit der ersten
Scheibe gegenüber Biegung in einer solchen Sichtung, daß die Biegung Zugkräfte auf die Seite, die in der Platte
von der zweiten Scheibe entfernt liegt, höher wäre als die Bruchfestigkeit der zweiten Scheibe gegenüber Biegung,
die Zugkräfte auf die Seite der Scheibe, die in der Platte der ersten Scheibe gegenüberliegt, ausübt.
69. Platte gemäß Anspruch 68, dadurch gekennz eichnet,
daß die erste Scheibe wenigstens 1,25 mal stärker ist als die zweite Scheibe.
70. Platte gemäß Anspruch 68 oder 69, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe aus Glas eine
Außenfläche der Platte darstellt.
71. Platte gemäß einem der Ansprüche 68 bis 70 ■>
dadurch gekennz eichnet, daß die zweite Scheibe aus Glas
eine .außenfläche der Platte darstellt.
- 73 209849/1178
72. Platte gemäß einem der Einsprüche 66 bis 71» dadurch,
gekennzeichnet, daß die erste Scheibe
eine Stärke im Bereich von 1,5 bis 4-,O mm und die zweite Scheibe eine Stärke im Bereich von 1,0 bis
2,5 mm aufweist.
75· Platte gemäß einem der Ansprüche 68 bis 72, dadurch
gekennz ei chnet, daß sie wenigstens eines
der Ilerkmale der Ansprüche 4-0 bis 4-4-, 48, 52, 55 bis 61,
63 und 64- aufweist.
74-. Verwendung einer Platte gemäß einem der Einsprüche Y/
bis 75 als Platte zum Verglasen eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes, wobei die erste Scheibe zur Außenseite
des Fahrzeugs oder Gebäudes gerichtet ist.
— nH —
209 8497.1 1 7 8
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