DE2224917A1 - Sicherheitsglas fur Kraftfahrzeuge oder dergleichen - Google Patents
Sicherheitsglas fur Kraftfahrzeuge oder dergleichenInfo
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Description
DIPLOM-INGENIEURE f "" N Oldenburgallee 1O
PATENTANWÄLTE ■· ' ' Telefon: 304 55 21 / 22
-' Telegramm-Adresse: Seilwehrpatent
Postscheckkonto: Berlin West 59 3B
18. Mai 1972 Me/St
LIBBEY-OWENS-FORD COMPANY 811 Madison Avenue, Toledo, Ohio
USA
Sicherheitsglas für Kraftfahrzeuge oder dergleichen
Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung von sich aus Schichten zusammensetzendem Sicherheitsglas und insbesondere
auf die Kombination bestimmter Dickenanordnungen von Glasscheiben und Kunststoff-Zwischenschichten
Geschichtete Gläser sind seit langem bekannt und finden einen außerordentlich weiten Anwendungsbereich, insbesondere
auch bei der Autoindustrie. Bis etwa zum Jahre 1966 bestanden die weitgehend standardisierten Frontscheiben für
Kraftfahrzeuge aus zwei Glasscheiben von etwa 3,18 mm Dicke die miteinander durch eine Plastikzwischenschicht mit einer
Stärke von 0,381 mm verbunden sind.
In der Folgezeit hat sich jedoch herausgestellt, daß dickere plastische Zwischenschichten wünschenswert sind,
wodurch sich allerdings auch zusätzliche Materialkosten ergaben. Insofern wurden etwa ab 1966 Kunststoffzwischen-
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schichten mit einer Dicke von 0,762 mm zur Anwendung ge-
I bracht, wobei die Stärke der Glasscheiben bei 3,18 mm blieb], Derart aufgebaute durchschlagresistente Schichtgläser (HPR-j
Scheiben) erfreuen sich seit jener Zeit großer Verbreitung.
Dennoch sind bei den bekannten Verglasungen Beschädigungen nicht ausgeschlossen, die sich ergeben können, wenn die j
Fahrzeuginsassen bei starkem Bremsen des Kraftfahrzeuges oder Unfällen gegen die Frontscheibe geschleudert werden.
Die sich hieraus ergebende Problematik ist von stets wachsender Bedeutung und besteht ungeachtet der Notwendigkeit
der Erhöhung anderer Sicherheitsfaktoren der Verglasungseinheiten. Es ist ein fortwährendes Bestreben für eine
fühlbare Verbesserung des Sicherheitsaufbaues von Frontscheiben-Verglasungen zu beobachten, das sich insbesondere
auf die Standardverglasungen von Kraftfahrzeugen bezieht.
Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugründe,
einen Beitrag zur Lösung der aufgezeigten Pro-
blematik zu liefern, wobei sowohl von einer geeigneten
Dickenwahl der benutzten Glasscheiben als auch von einer speziellen Kombination mit dünnen, nach dem sogenannten
Schwimmverfahren hergestellten Scheibengläsern in bestimmten Dicken,ausgegangen wird. Die hierbei verwendete
Plastikzwischenschicht ist von herkömmlicher Art, wobei die erfindungsgemäße Schichtglaseinheit beträchtlich verbesser-
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te Sicherheitseigenschaften ohne merkliche Erhöhung der Kosten oder eines Eingriffes in die herkömmlichen Fertigung
sverfahren mit sich.bringt.
Die Lösung der Aufgabe besteht in der Schaffung eines
geschichteten Sicherheitsglases, welches sich aus einer inneren und einer äußeren Glasscheibe und einer zwischen
diesen liegenden aus plastischem Material bestehenden Schicht zusammensetzt, die die beiden Glasscheiben zu einer
geschlossenen Einheit miteinander verbindet,und wobei eine der verwendeten Glasscheiben eine nach dem Float-bzw.
Schwimmverfahren hergestellte Glasscheibe ist, deren Dicke weniger als 2,79 mm (0,110 inch) beträgt.
Erfindungsgemäß wird eine Frontverglasung für Fahrzeuge oder dergleichen geschaffen, die in ihrem Aufbau einfach
ist und an sich dem Standardaufbau entspricht, wobei sie jedoch ein geringeres Gewicht und gleichzeitig eine beträchtliche
Verbesserung und Vergrößerung der Sicherheits— merkmale vorgibt.
Die erfindungsgemäß aufgebaute Verglasungseinheit setzt die Zahl und die Stärke von Hautverletzungen merklich herab,
die dann auftreten können, wenn Fahrzeuginsassen gegen die Scheibe geschleudert werden.
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Es ist auch noch wesentlich, daß die erfindungsgemäß ausgebildete
Frontscheibe den Aufschlag der gegen sie geschleuderten Person abfängt oder die damit verbundene Bewegung
verzögert und die Durchschlagfestigkeit sowohl bei kalten als auch heißen Temperaturen vergrößert.
Schließlich besteht auch ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verglasungseinheit in der wesentlichen Herabsetzung
der Gefahr der Beschädigung und Zerstörung der Scheibe durch Steine oder dergleichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben,
die eine beispielsweise Ausführungsform darstellt, und
es bedeutet:
Fig. 1 eine perspektivische Wiedergabe des vorderen Abschnittes eines Kraftfahrzeuges mit einer·erfindungsgemäß
ausgebildeten Frontscheibe,
Fig. 2 einen gebrochenen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1, und
Fig. 3 die Teildarstellung eines Längsschnittes durch die Frontscheibe nach Fig. l und 2 bei Stoßbelastung
durch einenFahrzeuginsassen.
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Wie aus Fig, 1 ersichtlich, ist die erfindungsgemäß ausgebildete Frontscheibe 10 in gleicher Weise wie eine übliche
andere Frontscheibe innerhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Wie weiter aus Fig. 2 entnommen werden kann, entspricht
auch der Aufbau der Schichtglasscheibe dem üblichen Standardaufbau aus zwei Glasscheiben 12 und 13, die miteinander
unter Zwischenschaltung einer Plastikschicht 14 zufolge Druck- und Wärmebeaufschlagung in herkömmlicher Weise
verbunden sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Kunststoffzwischenschicht 14 eine Dicke von 0,762
mm (0,030 inch) und besteht aus Polyvinylbutyral, welches
eine hohe DurchSchlagsresistenz besitzt und wie es gewöhnlich
für die bekannten Frontglasscheiben Anwendung findet.
Trotz der grundsätzlichen Gemeinsamkeiten Init herkömmlichen
Verglasungseinheiten unterscheidet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Frontscheibe 10 wesentlich von den her-?
kömmlichen vergleichbaren Frontscheiben dadurch, daß die
Glasscheibe 12 und 13 aus Floatglas bestehen, d.h. also aus solchen Gläsern, die nach einem besonderen Schwimmverfahren
gewonnen werden, bei dem das aus einem Ofen austretende flüssige Glas über ein Metallbad gezogen und gleichzeitig
von oben beheizt wird, so daß es sich auf diesem in Form einer Schwimmschicht ausbildet» Die Dicke des verwendeten
Floatglases ist hierbei nicht größer als 2,79 mm (0,110 inch))
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und die Verbindung der Floatglasscheiben mit der Plastikschicht 14 erfolgt so, daß ihre sogenannte Badseite nach
außen zeigt. Als Ergebnis hiervon hat sich gezeigt, daß die Frontscheiben 10 eine beträchtlich vergrößerte Sicherheit
und einen vergrößerten Schutz für die Fahrzeuginsassen ergeben und insbesondere Kopfverletzungen, Hautabschürfungen
sowie Schnitt- und Rißwunden bedeutend herabgesetzt werden können und schließlich au<fch eine größere Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische Beschädigungen durch Stoßbelastungen oder dergleichen von außerhalb des Fahrzeuges vorliegt.
Sogenanntes Floatglas wie es für Frontscheiben Anwendung findet, ist weitläufig bekannt und wird in herkömmlicher
Weise in Form eines kontinuierlichen Bandes hergestellt, welches als geschmolzenes Glas auf der Oberfläche einer
Metallschmelze, gewöhnlich auf einem Zinnbad, schwimmt und hierbei über diese unter Anwesenheit einer nicht
oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre gezogen wird. Auf der Metallschmelze breitet sich das schwimmende, geschmolzene
Glas gleichmäßig aus, so daß das kontinuierlich über die Oberfläche des Bades gezogene Band von gleichbleibender
Dicke ist. Die Unterseite des schwimmenden Glasbandes, die auf dem Bad aufliegt, bezeichnet man als
Badseite der Glasscheibe. Das Glasband wird im teilweise erhärtetem Zustand am Ende des Bades über herkömmliche
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Förderwalzen abgezogen, um anschließend durch einen Kühlofen
zu laufen.
Die gleichmäßige Dicke eines nach dem Floatglasverfahren hergestellten Glasbandes» d.h. ein Gleichgewicht für die
schwimmende Schicht auf dem Metallbad, entspricht Glasstärken, die oberhalb 6,35 mm liegen· Es ist auch bekannt,
Floatglasscheiben herzustellen, die dünner sind als es der Gleichgewichtsdicke entspricht, was dadurch erreicht wird,
daß das Glasband einer Zugspannung unterworfen wird, mittels der Floatglasscheiben gefertigt werden können, die
insbesondere auch unter 3,18 mm (1/8 inch) Dicke aufweisen· Verfahren, die zufolge der Zugkraftbeaufschlagung entsprechend
dünnes Scheibenmaterial liefern, beeinträchtigen die Qualität des Glases kaum· Es hat sich bei der Herstellung
von Glasscheiben nach dem Floatglasverfahren gezeigt, daß die untere oder die sogenannte Badoberfläche des
Glases in bezug zu der oberen Oberfläche schwächer und weniger widerstandsfähig ist, wobei der FestigkeitsschwuniJ
durch geringfügige Kratzer Abbrfberscheinungen oder dergleichen
bedingt ist, denen die untere Oberfläche, zufolge ihres Kontaktes mit den Förderwalzen ausgesetzt ist.
Zufolge der erfindungsgemäßen Anordnung von zwei Floatglasscheiben
in einer Dicke um 2,54 mm oder mehr und insbesondere zwischen 2,16 mm und 2,67 mm (0,085 bis 0,105 inch),
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zwischen denen eine plastische Schicht der herkömmlich verwendeten Dicke vorgesehen ist, wird eine Frontglasscheibe
geschaffen, die zusätzlich zu ihrem geringeren Gewicht eine entsprechende Schlag- und Stoßfestigkeit vorgibt
und eine merkliche Vergrößerung des Schutzes gegen Schnitt- und Rißverletzungen für die Fahrzeuginsassen bietet.
Gleichzeitig wird die Widerstandskraft gegen Beschädigungen durch Steine oder dergleichen, verglichen mit
den herkömmlichen Scheibeneinheiten, mit identischer Zwischenschicht verbessert. Besonders vorteilhafte Ergebnisse
werden erzielt, wenn die für die Verglasungseinheit zur Anwendung gelangenden Floatglasscheiben eine Dicke besitzen,
die 2,79 mm (0,110 inch) nicht übersteigt (solange diese ausreichende Festigkeit für ihre Handhabung und Beschichtung
zeigen), wobei derart dünne Floatglasscheiben ausschließlich als innere Scheibe der Schichtglasanordnung
Anwendung finden, d.h. als Glasschicht die im eingebauten Zustand der Einheit im inneren des Fahrzeuges liegt.
Die erzielbare größere Festigkeit soll anhand der nachfolgenden Tabelle sichtbar gemacht werden, wobei die Floatglasfestigkeit
eine sogenannte Faserbelastung (fiber stress) für die Zerstörung fordert, die 50 % größer als diejenige
von Glasplatten gleicher Dicke ist.
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Glasart getestete Oberfläche
Bruchfestigkeitsmodul in Kg
pro qcm
maximal minimal durchschnitt
3,18 mm 1,32 0,545 . 0,942
Plattenglas
3,18 mm Oberseite 2,50 0,548 1,4 Floatglas
3,18mm Badoberfläche 1,71 0,714 1,09
Floatglas
Die besten Ergebnisse werden jedoch dann erhalten, wenn die Floatglasscheiben so geschichtet werden, daß sie mit
ihrer sogenannten Badseite sowohl in bezug auf die im Fahrzeug innen liegende als auch die außen liegende Scheibe
nach außen zeigen. Hierin liegt ein wesentlicher Gesihtspunkt der Erfindung, da dadurch erstens die optischen Eigenschaften
der Badseite der Floatglasscheiben der hier zur Anwendung gelangenden Dickenbereiche verbessert werden
können und zweitens bei der Anordnung der Badseite nach außen die Sicherheitseigenschaften günstig beeinflußt werden
können, die auf eine möglichst geringe Verletzung der Insassen des Fahrzeuges abzielen.
Die Badseite der nach dem Floatverfahren hergestellten Glasscheiben stellt zufolge ihrer mikoskopisch kleinen
Verletzungen und Kratzer durch ihre Berührung mit den Förderwalzen die schwächere oder wenider widerstandsfähige
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Oberfläche dar. Diese durch viele Oberflächenverletzungen geschwächte Badoberfläche ist für die innere Scheibe 12
der Verglasungseinheit 10 - wie in Kig. 2 gezeigt - die
Oberfläche 15, während die stabilere, festere Oberfläche 16 im inneren der geschichteten Scheibenanordnung liegt.
Wenn nun ein Insasse des Fahrzeuges gegen die Frontscheibe geschleudert wird, verursacht der gewöhnlich vom Kopf aufgenommene
Stoß, daß sich die Scheibe 12 nach außen durchbiegt, wie das in Fig. 3 angedeutet ist. Hierbei unterliegt
die geschwächte Oberfläche 15 einem Kompressionsdruck. Zufolge dieses Sachverhaltes wird es der Scheibe 12 möglich,
höhere Drucke durch Stoßbelastungen zu absorbieren, d.h. im Ergebnis, daß sie sich durch einen größeren Festigkeitswert
auszeichnet und damit größere Energien nötig sind, um die Scheibe zu zerbrechen. Wenn es jedoch zum Bruch der inneren
Scheibe kommt, dann treten beträchtlich geringere Verletzungen, wie Hautabschürfungen und dergleichen, auf, da
die Scheibe in eine Vielzahl kleiner reiskornartiger Stückchen zerfällt und nicht - wie das bei üblichen Glasplatten
der Fall ist - scharfkantige Splitter bildet.
Für die Beurteilung der Effektivität und Wirksamkeit von j
dünnen Floatglas-Scheibenaufbauten nach der Erfindung wur- j den drei unterschiedliche Testarten entwickelt. Die erste
Art diente der Bestimmung der Verletzungsgefahr und der
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Fähigkeit der Frontschreibe, bei Stoßbeaufschlagung im normalen Installationswinkel einem Durchdringen der Scheibe
ausreichenden Widerstand entgegen zu setzen. Die zweite Testart diente der Messung der Verzögerung bzw. Abbremsung
des Stoßgegenstandes,der bei normalem Einfall gegen die Scheibe geschleudert werden kann und die dritte Versuchsreihe
diente der Untersuchung der Bewertung der Widerstandsfähigkeit der Glaseinheit gegen Steinschläge. Die Untersuchungen
der Frontscheiben wurden sowohl bei kalten als auch heißen, wie schließlich audh normalen Temperaturen
durchgefüht; und zwar über das gesamte Testprogramm und die Scheibeneinheiten, die sich durch die erfindungsgemäßen
Merkmale auszeichnen, wurden parallel zu Standardfrontscheiben getestet, die aus zwei Glasplatten mit einer Dicke von
3,18 mm (1/8 inch) und 0,762 mm (0,030 inch) starken Kunststoffschichten
bestehen.
Bevor die Versuchsergebnisse im einzelnen abgehandelt werden, soll darauf hingewiesen werden, daß - wie oben angezeigt
- die erfindungsgemäß ausgebildeten Ver'glasungseinheiten
aus einer Scheibe oder Scheiben aus Floatglas bestehen, deren Dicke 2,79 mm nicht übersteigt und die eine
Zwischenschicht mit herkömmlicher Dicke aufweisen. Die sogenannte Standardzwischenschicht wies speziell eine Dicke
vonO,381 mm (0,015 inch) auf, wobei sie jetzt 0,762 mm (0,0 30 inch) dick ist. Bei den bevorzugten Ausführungsbei-
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spielen nach der Erfindung werden dünne Floatglasscheiben mit einer Zwischenschicht kombiniert, deren Dicke von
0,762 mm bis 1,524 mm (0,030 inch bis 0,060 inch) reicht. Unter den vorgegebenen Versuchsbedingungen zeigte sich, daß;
die Vergrößerung der Dicke der plastischen Zwischenschicht ; eine große Wirkung auf die Geschwindigkeit besitzen, mit
welcher die Durchdringung der Scheibe erfolgt und das ! Splittern der Zwischenschicht auftritt. Andererseits steigen
mit Vergrößerung der Dicke der Kunststoffschicht die Kosten für die Verglasungseinheit und die Dicke der plastischen
Schicht hat nur verhältnismäßig geringe Wirkungen auf die Verletzungserscheinungen, die bei den Fahrzeuginsassen auftreten
können.
Andererseits können nach der Erfindung Floatglasscheiben unterschiedlicher Dicken Anwendung finden, die in der Gegend
von 2,54 mm liegen, wobei Verbesserungen der die Verletzungen betreffenden Versuchsreihen immer dann erzielt werden
können, wenn die vom Fahrzeug aus gesehen innen liegende Glasscheibe dünner als 3,18 mm (1/8 inch) war. Die Verwendung
erheblich dünnerer Floatglasscheiben (namentlich solcher von 0,229 mm, bzw. 0,09 inch Dicke) sowohl für die
innenliegende als auch die außen liegende Scheiben ergab gute oder bessere Ergebnisse in bezug auf die Verletzungsmöglichkeit als die anderen in den Testreihen geprüften
Scheibenzusammensetzungen.
—1 ^
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Die Versuchsergebnisse zeigten, daß die Innenfloatglassfrontscheiben
nach der Erfindung die Durchdringungsmöglichkeit durch Schlag- oder Stoßbeaufschlagung herabsetzen
und Verletzungen der Fahrzeuginsassen bei hoher Stoßgeschwindigkeit weitgehend vermeiden, verglichen mit den
bisherigen Standardverglasungen gleicher Größe, Form und Wölbung. Diese Verbesserungen der Sicherheitseigenschaften
wurden nicht nur bei mittleren Temperaturen festgestellt, sondern darüber hinaus auch bei hohen und niedrigen
Temperaturen,
Weitere erkennbare Fortschritte der erfindungsgemäßen dünnen Floatglasfrontscheiben finden sich im Bereich möglicher
Erschütterungen oder Gfehäinschäden, wobei auch hier
günstige Resultate erzielt werden können, indem eine merkliche Herabsetzung der Spitze des sogenannten G-Wertes
aufgezeigt werden kann, d.h. der Höhe der Spitze der Verzögerungs-oder Abbremskurve, die im allgemeinen erforderlich
ist, eine Kraft zu erzeugen, die zum Zerbrechen des Glases führen kann. Weitere überraschende Ergebnisse wurden
in Versuchsreihen erhalten, bei denen die Widerstandsfähigkeit der Frontscheiben nach der Erfindung mit dickeren
Floatglasscheiben und mit Standardglasplatten von 3,18 mm Dicke verglichen wurden, wenn von außen herrührende Beschädigungen,
etwa durch Steine oder dergleichen, vorgenommen wurden.
2 0 9 8 5 0/1105-
Bei diesen Versuchsreihen wurden 27 Frontscheiben von jeweils
drei unterschiedlichen Arten zur Anwendung gebracht, wobei jede Art an zehn unterschiedlichen Stellen und bei
neun verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen 15 und 50 Meilen/Std. stoßbeaufschlagt wurden; und zwar von Stahlkugeln
mit einem Gewicht von 28,35 g, 7,9 g und 2,835 g. Die Ergebnisse wurde tabellarisch zusammengefaßt und zeigten,
daß 111 Glasbrüche durch 170 Zusammenstöße auf aus Glasplatten aufgebauten Frontscheiben einer Dicke von
3,18 mm und 55 Glasbrüche bei Glasscheiben gleicher Dicke, jedoch aus Floatglasfrontscheiben resultierten. Es ergaben
sich jedoch nur drei Glasbrüche bei 270 Aufschlägen auf dünne Floatglasscheiben, wobei die Dicke 0,2286 nun (0,090
inch) betrug. Hierbei ist noch zu bemerken, daß diese Glasbrüche in den dünnen Floatglasfrontscheiben alle von Aufschlägen
herrühren, die durch Stahlkugeln mit einem Gewicht von 28,35 g iieruÜBacht wurden, wohingegen Zusammenstöße,
die von allen drei Kugelgrößen herrühren zu Glasbrüchen in dickeren Floatglas führen und in Frontscheiben, die aus
Glasplatten bestehen.
Die verschiedenen Versuchsreihen haben eindeutig gezeigt,
daß dünne Floatglasfrontscheiben unterhalb einer Stärke von 2,79 mm wesentlich verbesserte Bedingungen und Voraussetzungen
für die Sicherheit schaffen.
-15-
> 0 9 R v. 0 / 1 1 C) S
Claims (9)
1. Aus mehreren Schichten zusammengesetztes Sicherheitsglas für Kraftfahrzeuge oder dergleichen mit einer
inneren und einer äußeren Glasscheibe und einer zwischen diesen angeordneten Zwischenschicht aus plastischem Material,
wobei die Kunststoffschicht die beiden Scheiben zu einer Einheit miteinander verbindet, dadurch
gekennzeichnet , daß eine der Scheiben eine nach dem Float-Verfahren hergestellte Glasscheibe mit
einer unter 2,79 mm (0,110 inch) liegenden Stärke ist.
2. Sicherheitsglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Floatglasscheibe mit weniger als 2,79 mm Stärke
bei Einbau der Schxchtglaseinheit in ein Fahrzeug auf der Innenseite desselben angeordnet ist, und daß die
sogenannte Badoberfläche der Scheibe außen liegt und damit die Oberfläche der Glaseinheit im inneren des Fahrzeuges
bildet.
3. Sicherheitsglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Glasscheiben aus Floatglas bestehen und eine
Dicke von ungefähr 2,54 mm aufweisen, wobei jeweils die Badoberfläche der Scheiben außen liegen und damit die
äußeren Oberflächen der Schichtungsanordnung bilden.
-16-
2 0 9 8 5 0/1105
4. Sicherheitsglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheiben zwischen 2,16 ram und 2,67 mm
(0,085 und 0,105 inch) liegt.
5. Sicherheitsglas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben eine nominelle Dicke von 2,54 mm aufweisen.
6. Sicherheitsglas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben eine nominelle Dicke von 2,286 mm
(0,090 inch) besitzen.
7. Sicherheitsglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das plastische Material Polyvinylbutyral ist, und
daß dessen Schichtdicke zwischen 0,762 und 1,524 mm (0,030 und 0,060 inch) liegt.
8. Sicherheitsglas nach Ansprch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das plastische Material Polyvinylbutyral ist, und
daß dessen Schicht annähernd 0,762 mm dick ist.
9. Sicherheitsglas nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das plastische Material aus einer Schicht aus einem hohen Stoßbelastungen widerstehendem Polyvinylbutyral
von etwa 0,762 mm Dicke besteht.
209850/ 1 105
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