DE69623080T2 - Verfahren zur Herstellung eines Bauelements aus Verbundwerkstoff und so hergestellter Gegenstand - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein im Allgemeinen transparentes Konstruktionselement, das in der Lage ist, als Träger zu dienen und die mechanische Eigenschaft besitzt, die sowohl für architektonische als auch rein technische Verwendungen erforderlich sind.
• Die Verwendung von anorganischem Glas, um herkömmlichere Materialien wie armierten Beton oder Metalle bei der Realisierung von Konstruktionselementen wie langgestreckten Elementen vom Typ Säulen oder Pfeilern zu ersetzen, ist an sich bekannt. Das Glas kann an der Zusammensetzung dieser Konstruktionselemente in verschiedenen Formen, insbesondere in Form von Endlosfäden, Kugeln, Platten oder Röhren, beteiligt sein. Manchmal sind mehrere dieser Formen kombiniert und mit einem organischen Material verbunden, um Verbundkonstruktionselemente zu bilden.
• Solche Konstruktionselemente sind beispielsweise in der Patentanmeldung WO-93/01372 beschrieben. In dieser Patentanmeldung, die insbesondere zum Gegenstand hat, Pfeiler oder Masten, die aus Metall oder Beton bestehen, durch transparente Pfeiler oder Masten zu ersetzen, werden Konstruktionselemente vorgeschlagen, die durch die Verbindung von Glaselementen vom Typ von beispielsweise Stangen, Röhren, Platten, Kugeln und transparenten Fasern wie Glasfasern mit einem transparenten Harz gebildet sind. Diese Konstruktionselemente erlauben es, den bestmöglichen Kompromiss zwischen Transparenz und gewünschten mechanischen Eigenschaften zu schließen. Dabei erfordert die Herstellung dieser Elemente mehr oder weniger langandauernde Stufen und/oder die Verwendung von Glasprodukten, deren Kosten nicht zu vernachlässigen sind, wie Glasrohre oder Platten, die aus einem Glasgewebe erhalten sind, sowie die Verwendung von Harz in einer relativ großen Menge, dessen Kosten viel höher als die des Glases sind. Dadurch wird der Vorteil, den solche Konstruktionselemente bieten, in wirtschaftlicher Hinsicht verringert.
• Wie im vorhergehenden Dokument sind in der Patentanmeldung WO-A-95/18277 Tragkonstruktionen beschrieben, die im Wesentlichen aus anorganischem und/oder organischem Glas hergestellt sind. Diese Konstruktionen, deren Form mehr oder weniger komplex ist, können insbesondere durch Assemblieren von planen Elementen erhalten werden, die aus Verbundglasscheiben zugeschnitten worden sind. Diese Elemente können durch Verkleben mittels beispielsweise einer Silikonschicht miteinander vereinigt werden. Dieses Dokument wird nur gemäß Regel 158(2) des EPÜ zitiert.
• Aus der Patentanmeldung DE-A-29 03 103 ist es weiterhin bekannt, Aquarien herzustellen, indem plane Elemente, die aus Verbundglasscheiben zugeschnitten worden sind, durch Verkleben assembliert werden. Darin wird nichts über den Charakter des Klebstoffes ausgesagt.
• In der Patentanmeldung EP-A-0 611 854 ist eine Verbundplatte beschrieben, die zur Verkleidung von Wänden vorgesehen ist und mindestens eine Glasscheibe (einfache Scheibe oder Verbundglas) umfasst, auf welche mittels eines Materials wie PVB oder PU eine Metallplatte geklebt ist.
• Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Verbundkonstruktionselement auf der Basis von anorganischem Glas bereitzustellen, das den besten Kompromiss zwischen Herstellungskosten und den von einer solchen Struktur geforderten Eigenschaften bietet.
• Der Erfindung liegt weiterhin als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konstruktionselements bereitzustellen, das es erlaubt, die Glaserzeugnisse zu verwenden, die am wenigsten kosten, und die Anzahl der erforderlichen Arbeitsgänge zu begrenzen.
• Diese Aufgaben werden durch ein Herstellungsverfahren gelöst, das darin besteht:
• a) aus einer Verbundglasscheibe, die mindestens zwei Scheiben aus anorganischem Glas umfasst, die durch eine Folie aus einem organischen Material getrennt sind, vier Glaselemente zuzuschneiden, deren Länge mindestens zehn Mal größer als die Breite ist,
• b) auf den längeren Kanten von zwei der Komponenten eine Substanz aufzubringen, die wenigstens teilweise aus einem organischen Material zusammengesetzt ist, das gleich demjenigen ist, das die Glasscheiben dieser Komponenten trennt,
• c) die längeren Ränder der zwei anderen Komponenten an die Kanten derart anzudrücken, dass sich ein Hohlraum mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt bildet, und
• d) die so zusammengebaute Einheit einer Wärmebehandlung und gegebenenfalls der gleichzeitigen Einwirkung eines über dem Atmosphärendruck liegenden Drucks zu unterwerfen.
• Die Verbundgläser, die als Ausgangsmaterial im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind vorzugsweise Verbundgläser, die in großer Stückzahl hergestellt werden und deren Kosten so niedrig wie möglich sein müssen. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um Verbundgläser, die durch Erwärmen und Kalandrieren von Natron-Kalk-Silicatgläsern und Folien aus Polyvinylbutyral (PVB) erhalten werden.
• Wenn die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Elemente aus solchen Verbunden zugeschnitten werden und die Kanten dieser Elemente eine sehr gute Planheit aufweisen, kann das auf den Kanten aufgebrachte Material von Bändern gebildet werden, die aus einer PVB-Folie zugeschnitten worden sind. Wenn die Planheit der Kanten der Elemente nur mittelmäßig ist, wird das Material, das die Klebverbindung dieser Elemente sicherstellt, vorzugsweise in Form einer Paste aufgebracht, die von einer Suspension von PVB-Pulver in einem Bindemittel gebildet wird.
• Wenn die Elemente assembliert sind, verteilt sich dann die Paste derart, dass Fehler in der Planheit kompensiert werden. Im Rahmen der Erfindung ist es wichtig, als Klebverbindung ein Material zu verwenden, das gleich demjenigen ist, das die Glasscheiben trennt. Die Verwendung eines Klebstoffes, der nicht derjenige ist, der zur Herstellung des Verbundglases verwendet wird, kann Bläschen verursachen, die sich mit der Zeit durch den Einfluss von Temperaturschwankungen und der Witterung bilden, wenn das Konstruktionselement der Umwelt ausgesetzt ist. Die Entstehung solcher Fehler kann eine Verschlechterung der Klebverbindung verursachen und deshalb die mechanischen Eigenschaften des Konstruktionselementes verändern. Die Verwendung eines Materials, das keine chemische Unverträglichkeit mit dem organischen Material aufweist, das zur Herstellung der Verbundgläser eingesetzt wird, für das Verkleben der Elemente erlaubt es, die Entstehung solcher Fehler zu vermeiden.
• Die Polymerisation des Materials, das als Klebverbindung dient, kann durch eine reine Wärmebehandlung sichergestellt werden. Diese kann durch einen Transport des Konstruktionselements durch einen entsprechend programmierten Mikrowellenofen erfolgen. Diese Art und Weise der Polymerisation ist besonders für Konstruktionselemente mit großer Länge geeignet, die nicht in einen Autoklaven eingebracht werden können.
• Die Konstruktionselemente mit kleinerer Länge können gleichzeitig einer Wärmebehandlung und einem Druck, der höher als der Atmosphärendruck ist, in einem Autoklaven ausgesetzt werden.
• Wenn die Konstruktionselemente vorgesehen sind, im Freien aufgestellt zu werden, ist es wünschenswert, ein Beschleifen der Kanten dieser Elemente derart vorzusehen, dass das Auftreten von Rissen auf Grund von Wärmeschocks vermieden wird, die aus Abweichungen zwischen den Tages- und Nachttemperaturen resultieren.
• Die erfindungsgemäß erhaltenen Konstruktionselemente sind insbesondere vorgesehen, hohle prismenförmige Säulen, Ständer, Pfeiler und Masten zu bilden, deren Länge 4 Meter überscheiten und 9 und sogar 12 Meter je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck erreichen kann.
• Diese Konstruktionselemente können einen Querschnitt haben, der über ihre gesamte Länge gleich bleibt oder sich von einem Ende zum anderen verringert. In Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften können Anzahl und Dicke der Glasscheiben, die das Verbundglas bilden, variieren. Dabei variiert die Dicke der Glasscheiben im Allgemeinen von 3 bis 10 Millimetern.
• Die Elemente mit großer Länge sind besonders dafür geeignet, als Träger für elektrische Oberleitungen zu dienen. Beispielhaft wurde ein Träger von 6 Meter Länge aus einem Verbundglas hergestellt, das aus drei Glasscheiben mit 8 Millimetern Dicke, die von PVB-Folien mit einer Dicke von jeweils 0,76 Millimetern getrennt waren, gebildet war. Das Verbundglas wurde zu vier Trapezen mit einer Höhe von 6 Metern, deren Grundlinie 600 und 300 Millimeter lang war, zugeschnitten.
• Ein Träger mit derselben Länge wurde aus vier Trapezen mit einer Höhe von 6 Metern hergestellt, deren Grundlinie 600 und 300 Millimeter lang war. Diese Trapeze wurden aus einer Platte aus einem Verbundglas zugeschnitten, das ähnlich demjenigen war, das zur Herstellung des zuvor beschriebenen Trägers verwendet worden war. Durch die Assemblierung der vier Trapeze wurde ein pyramidenstumpfförmiger Träger gebildet, dessen Oberseite und Unterseite durch Verbundglasscheiben mit gebrochenen Kanten verschlossen werden können.
• Der Charakter der Materialien, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Konstruktionselemente verwendet werden, erlaubt es, einen an sich isolierenden Träger zu erhalten, im Gegensatz zu herkömmlichen Trägern elektrischer Oberleitungen, die aus Metall oder armierten Beton hergestellt sind. Dies stellt in dieser Anwendung einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor dar.
• Unabhängig von den technischen Charakteristika, die den erfindungsgemäßen Konstruktionselementen eigen sind, ist deren ästhetischer Charakter nicht ihr geringster Vorteil. Das Glas, das zur Herstellung dieser Elemente verwendet wird, ist im Allgemeinen ein Kalk-Natron-Silicatglas, das durch farbgebende Mittel, die als Verunreinigungen durch die Glasrohstoffe, die zur Herstellung dieses Glases verwendet werden, eingetragen werden, und/oder absichtlich dem Glasrohstoffgemisch zugegeben worden sind, mehr oder weniger gefärbt ist. Dabei sind die am häufigsten verwendeten Farbmittel die Oxide des Eisens, Cobalts und Chroms. Indem die Konzentration jedes dieser Oxide im Glas und/oder deren relative Anteile verändert werden, ist es möglich, ein graues, blaues oder grünes Glas zu erhalten, dessen Färbung mehr oder weniger stark und dessen Transparenz mehr oder weniger hoch ist.
• So können die erfindungsgemäßen Konstruktionselemente, die beispielsweise als Pfeiler oder Träger verwendet werden, gleichzeitig technische und ästhetische Funktionen erfüllen und als architektonisches Material Verwendung finden. Die erfindungsgemäßen Konstruktionselemente können insbesondere als Lichtsäulen dienen, die für die öffentliche Beleuchtung bestimmt sind. Dabei erlaubt die Lichtquelle, die am Boden der Säule angeordnet ist, eine Lichtverteilung über deren gesamte Höhe.
• Träger für elektrische Oberleitungen oder Lichtsäulen sind dabei hier nur Ausführungsbeispiele.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines auf anorganischem Glas und organischem Harz basierenden Verbundkonstruktionselements, das aus Komponenten gebildet ist, die aus einer Verbundglasscheibe zugeschnitten werden, die mindestens zwei anorganische Glasscheiben umfasst, die durch eine Folie aus organischem Material getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht:

a) auf den längeren Kanten von zwei der Komponenten eine Substanz aufzubringen, die wenigstens teilweise aus einem organischen Material zusammengesetzt ist, das gleich demjenigen ist, das die Glasscheiben dieser Komponenten trennt,

b) die längeren Ränder der zwei anderen Komponenten an die Kanten derart anzudrücken, dass sich ein Hohlraum mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt bildet, und

c) die so zusammengebaute Einheit einer Wärmebehandlung und gegebenenfalls der gleichzeitigen Einwirkung eines über dem Atmosphärendruck liegenden Drucks zu unterwerfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus einem Verbundglas zugeschnitten werden, das aus Glasscheiben gebildet ist, die durch Folien aus Polyvinylbutyral (PVB) getrennt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Kante der Komponenten aufgebrachte Material in Form von Bändern vorliegt, die aus einer PVB-Folie zugeschnitten worden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Kante der Komponenten aufgebrachte Material in Form einer Paste aufgebracht wird, die aus einer Suspension eines PVB-Pulvers in einem Bindemittel gebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit aus zusammengebauten Komponenten der Wärmeeinwirkung unterworfen wird, indem sie durch einen Mikrowellenofen geschickt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit aus zusammengebauten Komponenten einer Wärmebehandlung und der gleichzeitigen Einwirkung eines über dem Atmosphärendruck liegenden Drucks unterworfen wird, indem diese Einheit in einem Autoklaven angeordnet wird.

7. Konstruktionselement, hergestellt durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen prismatischen Hohlraum bildet, dessen Wände von Komponenten gebildet werden, die aus einer Verbundglasscheibe zugeschnitten worden sind, die aus durch PVB- Folien getrennten Scheiben aus Kalk-Natron-Silicatglas besteht, wobei diese Komponenten an den Kanten durch eine wärmebehandelte, PVB enthaltende Substanz zusammengefügt sind.

8. Konstruktionselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Glas ein oder mehrere Farbmittel wie die Oxide des Eisens, Cobalts und Chroms enthält.

9. Konstruktionselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Glasscheiben, die das Verbundglas bilden, im Allgemeinen 3 bis 10 Millimeter beträgt.