DE2640206C2 - Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Verbundglaswindschutzscheibe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Verbundglaswindschutzscheibe

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DE2640206C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein derartiges Verfahren 1st aus der DE-AS 10 20 159 bekannt. Während nun die Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von herkömmlichen Verbundglasscheiben aus Flachglas mit einer Dicke von etwa 2,5 bis 5 mm befriedigende Ergebnisse liefert, treten Im Falle der Verwendung von Flachglas mit einer Dicke von weniger als 2,5 mm Festigkeitsprobleme auf, welche bisher nicht befriedigend gelöst werden konnten. Es hat sich gezeigt, daß die aus dünneren Glasplatten hergestellten Verbundglaswindschutzscheiben leicht zu Bruch gehen, wenn die Kanten während der Handhabung, z. B. während der Herstellung oder des Transports oder während des Einbaus In einen Rahmen, einer Stoßbeanspruchung unterliegen. Andererseits Ist es unter dem Gesichtspunkt der Gewichtsverringerung des Fahrzeugs und der Sicherheit der Fahrzeuginsassen In Falle einer Kollision erwünscht, die Verbundglaswindschutzscheibe aus einem möglichst dünnen Flachglas herzustellen.
Aus der AT-PS 3 08 308 Ist die Verwendung dünner Glasplatten mit einer Dicke von 0,5 bis 2,5 mm zur Herstellung von Verbundglaswindschutzscheiben an sich bekannt. Gemäß dieser Druckschrift werden die Glasplatten einzeln zur Härtung In ein flüssiges Kühlmedium eingetaucht und abgeschreckt. Mit diesem Verfahren ist es naturgemäß nicht möglich, unterschiedliche Spannungszustände Im Randbereich der Scheibe einerseits und im mittleren Bereich der Scheibe andererseits zu verwirklichen. Darüber hinaus erfordert die Kühlung mit einem flüssigen Kühlmedium großdimensionierte Vorrichtungen und Ist hinsichtlich der Produktivität einem Luftkühltemperverfahren unterlegen.
Von den Erfindern wurde nun festgestellt, daß die Beanspruchung einer Kante durch Stoß während der normalen Handhabung, z. B. während des Einbaus In einen Rahmen, gewöhnlich geringer als 1960 N/cm2 ist. Hieraus kann der Schluß gezogen werden, daß bei einer ebenen Kompressionsspannung Im Randbereich von mehr als 1960 N/cm2 bei der praktischen Handhabung keine Schwierigkelten auftreten und die Gefahr einer Beschädigung wesentlich herabgesetzt Ist. Andererseits hat sich gezeigt, daß Im Falle einer laminierten Verbundglasscheibe aus zwei Glasscheiben diese bei Stoßbeanspruchung Ihrer Außenfläche leicht zu Bruch geht, falls die ebene Zugspannung an der Außenfläche der gekrümmten Glasscheibe Im mittleren Bereich einen Wert von 764 N/cm2 übersteigt.
Es 1st somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur ' Herstellung einer gekrümmten Verbundglaswindschutzscheibe, bei dem man zwei aufelnanderliegende Glasplatten erhitzt, biegt und durch starkes Abkühlen der aufeinanderltegenden Glasplatten im Randbereich härtet und sodann mit einer Kunststoffzwischenlage aufeinanderlegt
ι» und durch Heißpressen miteinander verbindet, so auszugestalten, daß im Falle der Verwendung von Glasplatten mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm durch eine zweckentsprechende Einstellung der Druck- und Zugspannungswerte im Randbereich bzw. im mittleren Bereich eine dünne Verbundglaswindschutzscheibe mit guten Festigkeitseigenschaften erhalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem erwähnten Verfahren dadurch gelöst, daß man bei einer Glasplattendlcke von 1,5 bis 2,5 mm den Randbereich von
-° weniger als 15 mm mit Kühlluft und einer Kühlgeschwindigkeit von 85 bis 150° C/min in einem Temperaturbereich von 450 bis 550° C abkühlt und damit im Randbereich eine ebene Kompressionsspannung von 1960 bis 3430 N/cm2 und im mittleren Bereich eine ebene Zugspannung von weniger als 764 N/cm2 erhält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die beiden Glasplatten gleichzeitig behandelt, und zwar sowohl in der Stufe der Formung als auch in der Stufe der Erteilung einer ebenen Kompressionsspannung, so daß das
J0 Gesamtverfahren vorteilhaft Ist. Auf diese Welse kann ein dünnes Flachglas mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm durch Biegen unter dem eigenen Totgewicht ohne Schwierigkelten zu der gewünschten Gestalt geformt werden, da zwei überelnandergelegte Glasplatten behan-
r> delt werden, während es schwierig 1st, eine einzige Platte eines derart dünnen Flachglases mit den herkömmlichen Vorrichtungen zu formen. Darüber hinaus Ist die Spannung In Querschnittsrichtung der Glasplatte gering, und eine gewünschte ebene Kompressionsspannung kann im
4(1 Randbereich der Außenfläche der Glasplatten, In dem eine hohe Festigkeit erforderlich Ist, vorgesehen werden.
Die Glasplatten können mit einer allen Anforderungen genügenden, großen Genauigkeit hergestellt werden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher
4> erläutert. Die erfindungsgemäß hergestellte, gekrümmte Verbundglaswindschutzscheibe wird Im folgenden einfach als Verbundglasscheibe bezeichnet. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Glasplatte mit einer ebenen Kompressionsspannung nur in den Randbereichen derselben zur Verwendung für die Herstellung einer Verbundglasscheibe;
Flg. 2 einen Schnitt der Verbundglasscheibe; Flg. 3 eine Veranschaulichung eines Verfahrens zur Prüfung der stationären Druckfestigkeit; und Flg. 4 eine graphische Darstellung der Verteilungen der ebenen Spannungen In den Randbereichen der Verbundglasscheiben.
Erfindungsgemäß verwendet man für die beiden Glasplatten zur Herstellung der gekrümmten Verbundw) glasscheiben Flachglas mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm, welches die für Verbundglasscheiben erforderlichen, gewünschten Eigenschaften hat, und zwar hinsichtlich Starrheit, Ebenheit, sekundärer Deformation und Festigkeit, und welches leicht zu verschiedenen Forh> men geformt werden kann.
Wenn die Dicke des Flachglases mehr als 2,5 mm beträgt, so Ist die Starrheit und Festigkeit der Verbundglasschelbe zu groß, als daß die Scheibe Im Falle eines
Unfalls leicht zu Bruch gehen könnte. Daher besteht im FMie einer Kollision die Gefahr erheblicher Kopfverletzungen. Wenn gemäß nachstehendem Verfahren dem Randbereich einer Glasplatte mit solcher Oicke die erwähnte Spannung erteilt wird, so kann es zu einer Ausübung der Spannung in Querschnittsrichtung der Glasplatte kommen, so daß die Festigkeit der Verbundglasscheibe sehr groß ist und somit die Verletzungsgefahr iiH Falle eines Unfalls noch welter erhöht ist. Darüber hinaus kann die Sicht im Falle einer Beschädigung durch Kollision nicht erhalten werden.
Wenn andererseits die Dicke des Flachglases geringer als 1,5 mm ist, so sind die Werte der Starrheit, der Ebenheit, der sekundären Deformation und der Festigkeit nicht befriedigend, und es ist schwierig, eine solche dünne Flachglasplatte zur Herstellung einer Verbundglasscheibe zu verwenden.
Die ebene Kompressionsspannung von 1960 bis 3430 N/cm2 wird in den Randbereichen mindesuns einer Außenfläche der Glaspiatten ausgeübt. Es ist erforderlich, die ebene Kompressionsspannung von mehr als 1960 N/cm2 In einem Randbereich von etwa 1,5 cm, von der Kante der Glasplatte gemessen, auszuüben, so daß die. Kante der Glasplatte gegen Stoßbeanspruchungen während des Transports oder während des Einbaus in einen Rahmen geschützt ist und auch nach dem Einbau in den Rahmen des Fensters genügende Festigkeit vorliegt.
Die ebene Zugspannung, die dem mittleren Bereich erteilt wird, welcher dem Randbereich mit der ebenen Kompressionsspannung an der Außenfläche der Glasplatte benachbart ist, beträgt vorzugsweise weniger als 764 N/cm2 für den Fall, daß die Verbundglasscheibe aus zwei Glasplatten gebildet wird. Bei einem Wert von mehr als 764 N/cm! geht die Verbundglasscheibe bei Stoßbeanspruchungen der Außenfläche leicht zu Bruch, so daß die Sicherheit gering ist und eine solche Verbundglasscheibe für den praktischen Gebrauch nicht geeignet Ist. Wenn Im Falle einer gekrümmten Verbundglasscheibe an der Außenfläche der konvexen Glasplatte die ebene Zugspannung 764 N/cm2 übersteigt, so geht eine solche Verbundglasscheibe besonders leicht zu Bruch. Wenn die ebene Kompressionsspannung des Randbereichs geringer als 3430 N/cm! ist, so kann die ebene Zugspannung des mittleren Bereichs, welcher dem Randbereich benachbart ist, leicht auf weniger als 764 N/cm2 gesenkt werden. Wenn die definierte Kompressionsspannung in einem Randbereich von weniger als 15 mm und insbesondere weniger als 10 mm, von der Kante her gemessen, vorliegt, so kann die ebene Zugspannung einer großen, gekrümmten Verbundglasscheibe mit einer Fläche von mehr als 0,7 m2, welche für Automobile verwendet wird, leicht auf weniger als 764 N/cm2 gesenkt werdtn. Vorstehend wurde der Fall erläutert, daß die ebene Kompressionsspannung dem Randbereich der Außenfläche der Glasscheibe erteilt wird. Man kann aber die ebene Kompressionsspannung auch dem Randbereich der Innenfläche der Glasscheibe erteilen, welche die Innenliegende Kunststoffschicht der Verbundglasschelben berührt.
Die Glasplatte mit einer ebenen Kompressionsspannung im Randbereich kann auf folgende Welse hergestellt werden. Zunächst werden zwei Flachglasplatten mit einem Inhibitor für die Schmelzadhäsion aufeinanderliegend auf eine ausgewählte Biegeform gelegt, mit der die gewünschte Gestalt der Verbundglasscheibe herstellbar ist. Sodann wird diese Form In einen Ofen eingebracht, und die Glasplatten werden au! 550 bis 650° C erhitz! und dabei zu der gewünschten Gestalt, welche der Biegeform entspricht, unter ihrem eigenen Totgewicht geformt. Danach werden die Glasplatten mit einer Kühlrate von 85°C/min bis 150°C/min und vorzugsweise 100° C'mln bis 120° C/mln innerhalb des Temperungsbereiches von 450 bis 550° C gekühlt, indem man Luft aus der vertikalen Richtung oder der Querrichtung auf den Randbereich der übereinanderliegenden Glasplatten bläst oder Indem man die Glasplatten Jn eine Kühlkammer überführt. Dabei erhalten nur die Randbereiche der Außenflächen der Glasplatten eine ebene Kompressionsspannung. Insbesondere wenn die Glasplatten mit einer Kühlgeschwindigkeit von 100 bis 120° C/mln innerhalb des Temperbereichs von 450 bis 550° C abgekühlt werden, wird die ebene Kompressionsspannung von 1960 bis 3430 N/cm2 einem Randbereich von weniger als 15 mm, gemessen von der Kante der Glasplatten, erteilt, und die ebene Zugspannung des mittleren Bereichs kann auf weniger als 764 N/cm2 gehalten werden. Wenn die Glasplatten mit einer Kühk^schwlndigkeit von weniger als 85°C/min innerhalb der Temperzone von 550 bis 450° C abgekühlt werden, so kann dem Randbereich eine ebene Kompressionsspannung von mehr als 1960 N/cm2 nicht erteilt werden. Wsnn andererseits die Glasplatten mit einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 150° C/min abgekühlt werden, so kann die ebene Zugspannung des mittleren Bereichs der Glasplatten nicht auf weniger als 764 N/cm2 gehalten werden.
Die beiden Glasplatten mit getemperten Randbereichen werden für die Herstellung der Verbundglasscheibe unter Zwischenlage einer Kunststoffschicht, ζ. Β. einer Polyvlnylbutyralschlcht oder einer Polyurethanschicht, aufeinandergelegt, wobei die Flächen mit der ebenen Kompressionsspannung nach außen gewendet sind. Die so angeordneten Glasplatten werden sodann In herkömmlicher Welse unter Bildung der Verbundglasschelbe verbunden. Hierzu werden die aufeinandergelegten Glasplatten z. B. In einen Vorpreßbeutel gegeben und unter einem verminderten Druck von 0,66 bis 0,86 bar aur 80 bis 9O0C erhitzt. Die vorgepreßten Glasplatten werden sodann in einem Autoklaven bei 117 bis 137 N/cm2 während etwa 15 bis 30 min auf 120 bis 145° C erhitzt und auf diese Welse mittels der zwischenliegenden Kunststoffschicht verbunden, so daß man eine Verbundglasscheibe erhält.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbelsplelen näher erläutert.
Beispiel
11 Paare von je zwei Glasplatten mit den Abmessun-1(1 gen 633 mm χ 1342 mm χ 2,0 mm werden hergestellt. Jedes Paar Glasplatten wird auf eine Biegeform für die Durchführung einer Biegung unter dem Totgewicht der Glasplatten gegeben und in einen Ofen eingeschoben. Die Temperatur des Ofens Ist Im Bereich des Auslasses auf den In Tabelle 1, Spalte A, angegebenen Wert eingestellt. Dabei werden die Glasplatten auf 590 bis 605° C erhitzt und unter dem eigenen Totgewich! zu der gewünschten Gestalt gebogen. Die erhitzten Glasplatten werden In eine Kühlkammer überführt, In der die Temperatur am Einlaß auf den In Tabelle 1, Spalte B, angegebenen Wert eingestellt Ist. Hier werden nun die Glasplatten mit der in Tabelle 1, Spalte C, angegebenen Kühlgeschwlndlgkelt Innerhalb des Temperungstemperaturbereichs von 450 bis 550° C abgekühlt, wobei dem Randbereich der Glasplatten die ebene Kompressionsspannung erteilt wird. Die ebenen Kompressionsspannungen (Durchschnittswerte) des Randbereichs einer jeden Glasplatte werden gemessen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1, Spalte D, zusammengestellt. Die ebenen Kompressionsspannungen aller Proben bestehen in einer Zone von weniger als 10 mm, gemessen von der Kante. Darüber hinaus wird auch die ebene Zugspannung im mittleren Bereich der Glasplatten gemessen. Die Ergebnisse "> sind in Tabelle 1, Spalte E, zusammengestellt. Nun werden die Paare von Glasplatten mit einer ebenen Kompressionsspannung Im Randbereich der Außenflache aufeinandergelegt, wobei eine Zwischenschicht von Polyvinylbutyral mit einer Dicke von 0,76 mm vorgesehen wird. Die so angeordneten Glasplatten werden in einen Beutel für die Vorpressung gegeben und unter einem verminderten Druck von 0,8 bar zum vorläufigen Pressen der Glasplatten auf 85° C erhitzt. Die vorgepreßten Glasplatten werden danach in einem Autoklaven bei ir> einem Druck von 127 N/cm' während 20 Minuten auf 130°C erhitzt, um die Glasplatten und die Polyvlnylbutyral-Zwischenschicht miteinander zu verbinden. Auf diese Weise erhält man jeweils Verbundglasscheiben. Sodann führt man mit den 11 Verbundglasscheiben 2« den Test zur Prüfung der statischen Druckfestigkeit durch. Die Ergebnisse sind In Tabelle 1, rechte Spalte, zusammengestellt. Bei Verglelchsbelsplel 1 werden zwei Glasplatten mit einer Dicke von 2,5 mm und ohne ebene Konipressionsspannung oder Druckspannung Im Randbereich mit einer Polyvlnylbutyral-Zwischenschlcht einer Dicke von 0,76 mm miteinander verbunden. Eine solche Verbundglasscheibe mit einer ersten Glasplatte von 2,5 mm Dicke, einer Polyvlnylbutyralschlcht von 0,76 mm Dicke und einer zweiten Glasplatte von 2,5 mm Dicke wird üblicherweise als praktisch verwendbar angesehen. Die erfindungsgemäßen Verbundglasscheiben haben eine statische Druckfestigkeit, welche gleich ist oder größer als bei herkömmlichen, befriedigenden Verbundglasscheiben. Bei Verglelchsbelsplel 2 werden zwei Glasplatten mit einer Dicke von 2,0 mm und ohne ebene Kompressionsspannung im Randbereich mit einer Zwischenschicht von Polyvinylbutyral einer Dicke von 0,76 mm miteinander verbunden.
Tabelle 1 A
Temperatur
am Auslaß des
Ofens		 B
Temperatur
am Einlaß der
Kühlkammer		 C
Kühlrale
im Bereich
550 -> 450° C		 D
Ebene Kompres
sionsspannung im
Randbereich der
Glasplatte		 E
Ebene Zugspan
nung im mittleren
Bereich der
Glasplatte		 F
Statischer
Druckfestig
keitstest
Probe Nr. (N/cm!) (N/cm2) (N)
690 250 110 2450 392 - 490 441
1 680 250 110 2255 294 - 392 421
2 670 250 95 2108 225 - 343 412
3 660 250 90 1960 196 - 294 392
4 650 250 85 1863 196 - 194 343
5 (Vergl.) 690 200 130 2940 588 539
6 680 200 120 2647 490 490
7 670 200 110 2450 392 - 490 441
8 660 200 100 2255 294 - 392 421
9 650 200 90 1960 196 - 294 392
10 720 180 150 3432 764 617
Π - - - 392 - 980 0 343 - 441
Vergl.-Beisp. 1 - _ _ 392 - 980 0 147 - 196
Vergl.-Beisp. 2
Elf auf diese Welse hergestellte Verbundglaswindschutzscheiben gehen beim Transport oder beim Einbau in den Rahmen nicht zu Bruch. Zur Durchführung des statischen Druckfestigkeitstests werden die Verbundglasscheiben gemäß F i g. 3 auf zwei Unterstützungen gelegt, welche die Seitenbereiche der Verbundglasscheibe unterstützen, und eine Vielzahl von Gewichten von jeweils kg werden nacheinander auf die Verbundglasscheibe gelegt und das Gesamtgewicht zum Zeltpunkt des Bruchs der Verbundglasscheibe wird festgestellt. Bei den Proben Nr. 1,4 und 10 der Tabelle 1 werden die Spannungsverteilungen In den Randbereichen gemessen. Die Ergebnisse sind in F1 g. 4 dargestellt. Die ausgezogene Linie A bezeichnet die Probe Nr. 4. Die gestrichelte Linie
60 B bezeichnet die Probe Nr. 1 und die strichpunktierte Linie C bezeichnet die Probe Nr. 10. Aul der Ordinate 1st die Spannung aufgetragen, während auf der Abszisse der Abstand von der Kante der Glasplatte aufgetragen 1st. Aus Fig. 4 erkennt man, daß die ebene Kompressionsspannung Im Randbereich der Glasplatten sich auf eine Breite von 10 mm, gemessen von der Kante der Glasplatten, erstreckt. Die ebenen Zugspannungen, welche innerhalb der Zonen, In denen die ebene Kompressionsspannung ausgebildet ist, vorliegen, betragen weniger als 764 N/cm2. In der Zone innerhalb der mit der ebenen Kompressionsspannung behafteten Zone hat die Spannung den Wert Null.
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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Verbundglaswindschutzscheibe, wobei man zwei aufelnanderliegende Glasplatten erhitzt, biegt und durch starkes Abkühlen der aufeinander!legenden Glasplatten im Randbereich härtet und sodann mit einer Kunststoffzwischenlage aufeinanderlegt und durch Heißpressen miteinander verolndet, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Giasplattendicke von 1,5 bis 2,5 mm den Randbereich von weniger als 15 mm mit Kühlluft und einer Kühlgeschwindigkeit von 85 bis 150°C/mln in einem Temperaturbereich von 450 bis 550° C abkühlt und damit im Randbereich eine ebene Kompressionsspannung von 1960 bis 3430 N/cm" und im mittleren Bereich eine ebene Zugspannung von weniger als 764 N/cm2 erhält.
DE2640206A 1975-09-09 1976-09-07 Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Verbundglaswindschutzscheibe Expired DE2640206C2 (de)

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