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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein laminiertes Glas und ein Fenster
und insbesondere ein Fahrzeugfenster, in welchem das Entkommen durch das
Fenster im Notfall berücksichtigt
wurde.
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Vor
kurzem lenkte die Tatsache, dass nicht wenige Menschen in Automobilunfällen getötet werden,
in denen Automobile ins Meer, in Flüsse, in Reservoire, in Seen
und dgl. fallen, die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich. Beispielsweise
kosten im Wasser gesunkene Automobile in Japan jährlich 200 bis 250 Menschen
das Leben, wie berichtet in einem Artikel der Morgenausgabe der
Osaka Yomiuri vom 05. Juli 1997.
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Wie
in diesem Artikel beschrieben, kann ein Automobil im Allgemeinen
für einige
Minuten auf dem Wasser schwimmen, wenn es ins Meer oder dgl. fällt. Der
Fahrer und die Beifahrer in dem Automobil müssen entkommen, während das
Automobil sich noch auf der Oberfläche des Wassers befindet. Die
Türen des
Automobils, die teilweise dem externen Wasserdruck ausgesetzt sind
(der Wasserdruck erreicht bis zu etwa 100 kgf), können nicht
so leicht aufgestoßen werden.
Die Insassen, die durch das Öffnen
eines Fensters zu entkommen versuchen, stellen jedoch oft fest,
dass ein elektrisch betriebenes Fenster aufgrund des Eindringens
von Wasser nicht funktioniert. Des Weiteren ist für ein Automobilglas
die Verwendung einer vorgespannten Glasscheibe oder einer Verbundglasscheibe,
die von Hand allein nicht leicht eingeschlagen werden können, unabdingbar,
um die Sicherheit der Insassen in dem Automobil im Fall eines Automobilunfalls
oder dgl. zu gewährleisten.
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Es
wird daher empfohlen, einen Hammer zum Einschlagen des Glases in
einem Automobil bereitzustellen, um eine Fluchtroute durch Aufbrechen des Fensterglases
im Notfall bereitzustellen. In Japan sind die Verkäufe solcher
Hämmer
in Automobilausrüstungsgeschäften gestiegen,
zum Teil, da das Transportministerium deren Notwendigkeit verkündet hat.
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Ein
Hammer zum Zerbrechen von Glas umfasst eine spezielle spitze Region
an seinem Ende und wird verwendet, um eine Fluchtmöglichkeit
für die
Insassen in einem Automobil bereitzustellen, indem die Eigenschaften
einer vorgespannten Glasscheibe ausgenutzt werden. Eine durch Wärmebehandlung
einer Glasscheibe erzeugte vorgespannte Glasscheibe unterscheidet
sich beim Brechen von einer normalen Glasscheibe. Wenn ein stumpfer
Gegenstand, wie etwa ein menschlicher Kopf, auf eine vorgespannte
Glasscheibe trifft, zerbricht sie weniger leicht als eine normale
Glasscheibe in einem unbehandelten Zustand aufgrund einer Druckspannungsschicht
in der Oberfläche
der vorgespannten Glasscheibe. Die Druckspannungsschicht verhindert
das Wachsen kleiner Risse in der Oberfläche. Sobald sich jedoch Risse
in der Oberfläche
bis zur Innenseite ausbreiten, durch Verwendung eines scharfen Gegenstands,
wie etwa der Spitze eines Hammers zum Brechen von Glas, breiten
sich die Risse spontan über
das vorgespannte Glas aus aufgrund einer internen Zugspannung, sodass
das Glas leicht zerschlagen werden kann. Die Wärmebehandlung für das Vorspannen
verursacht nicht nur die Druckspannung in der Oberfläche, sondern
auch die Zugspannung unter der Oberfläche.
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Andererseits
wird auch Verbundglas, wie vorgespanntes Glas, als Automobilfensterglas
häufig verwendet.
Im Allgemeinen umfasst das Verbundglas zwei keine vorgespannten
Glasscheiben, die durch eine Kunststoffzwischenfolie, wie etwa PVB
(Polyvinylbutyralharz) verbunden sind. Das Verbundglas gewährleistet
eine ausgezeichnete Sicherheit dadurch, dass, wenn ein menschlicher
Körper
auf das Glas auftrifft, das Glas selbst reißt und verformt wird, während es
verhindert, dass der menschliche Körper hinausgeschleudert wird,
wobei Verletzungen an dem menschlichen Körper durch Glasscherben und
ein übermäßiger Aufprall
auf den menschlichen Kopf verhindert werden. Die Sicherheit wird
durch die flexible Zwischenfolie gewährleistet, welche die Glasscheiben
oder die Glasscherben der Glasscheiben zusammenhält.
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Die
ausgezeichneten Eigenschaften des Verbundglases, die durch die Kombination
der Zwischenfolie und den Glasscheiben bereitgestellt wird, macht
jedoch die Zerstörung
des Fensterglases in einem kurzen Zeitraum schwierig. Selbst wenn
der Hammer zum Zerbrechen von Glas verwendet wird, ist es nicht
einfach, durch ein Fenster zu entkommen, in das ein herkömmliches
Verbundglas eingebaut wurde. In gewerblich erhältlichen Automobilen wird für die Windschutzscheibe
ein Verbundglas verwendet, während
im Allgemeinen für
die anderen Fenster, wie etwa die Seitenfenster, vorgespannte Glasscheiben
verwendet werden. Es ist jedoch ein Anstieg in der Verwendung von
Verbundglas für
die anderen Fenster zu erwarten aufgrund seiner exzellenten Funktionsweise
bezüglich
der Sicherheit.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundglas
bereitzustellen, welches die Schwierigkeiten beim Entkommen aus
dem Inneren eines Automobils oder eines anderen Fahrzeugs verringern
kann, sowie, ein Automobilfenster bereitzustellen, welches die Schwierigkeiten
beim Entkommen reduziert.
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Diese
Aufgabe wird durch die unten beschriebene "Erfindung" gelöst.
Der zu schützende Gegenstand
ist in den beigefügten
Ansprüchen
definiert.
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Es
wird darauf hinwiesen, dass für
Ausführungsformen
des Verbundglases der "Erfindung", die nicht durch
die Ansprüche
abgedeckt sind, kein Schutz beansprucht wird, beispielsweise für die Ausführungsform,
die als "bevorzugte
Ausführungsform des
Verbundglases der vorliegenden Erfindung" bezeichnet wird, die Ausführungsform,
die als "eine weitere
bevorzugte Ausführungsform
des Verbundglases der vorliegenden Erfindung" und die Ausführungsform, die unter der Überschrift "(Erste Ausführungsform") beschrieben ist.
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Es
wird jedoch die Ausführungsform
beansprucht, die als "noch
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des Verbundglases der vorliegenden Erfindung" bezeichnet wird, sowie die Ausführungsform,
die unter der Überschrift "(Zweite Ausführungsform") beschrieben ist.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
umfasst eine bevorzugte Ausführungsform
des Verbundglases der vorliegenden Erfindung eine erste Glasscheibe,
eine zweite Glasscheibe und eine Zwischenfolie zum Verbinden der
Glasscheiben. Die erste Glasscheibe ist ein vorgespanntes Glas,
in welchem durch Brechen der ersten Glasscheibe an einem Punkt sich
Risse spontan von diesem Punkt ausbreiten, sodass sich in der ersten
Glasscheibe ein Riss-Netzwerk bildet. Andererseits besitzt die zweite
Glasscheibe eine geringere Stärke
als die erste Glasscheibe.
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Mit
dem Verbundglas kann die Schwierigkeit beim Entkommen aus dem Inneren
eines Fahrzeugs, wie etwa eines Automobils, reduziert werden. Die erste
Glasscheibe ist eine vorgespannte Glasscheibe, in der durch Brechen
der Glasscheibe an einem Punkt mit einem Hammer zum Zerbrechen von
Glas oder dgl. Risse sich spontan beim Aufbrechen verzweigen können, sodass
die Risse ein netzartiges Muster bilden und die Glasscheibe leicht
in viele Stücke
zerbrochen werden kann. Die zweite Glasscheibe hat eine relativ
geringe Stärke,
sodass die Schwierigkeit des Brechens durch die Zwischenfolie hindurch
reduziert wird. Nach dem Aufbrechen der ersten Glasscheibe in viele
kleine Stücke
kann die Schwierigkeit beim Zerbrechen der zweiten Glasscheibe durch
die Zwischenfolie weiter reduziert werden.
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In
einem solchen Verbundglas ist es bevorzugt, dass die zweite Glasscheibe
nicht in einem solchen Maße
einer Wärmebehandlung
zum Vorspannen unterzogen wird, dass sich Risse spontan ausbreiten,
wenn die Glasscheibe an einem Punkt angebrochen wird. Stärker bevorzugt
ist die zweite Glasscheibe eine nicht vorgespannte Glasscheibe.
Wenn die zweite Glasscheibe eine Dicke von 1,5 bis 3,2 mm hat, kann
die Schwierigkeit des Zerbrechens durch die Zwischenfolie hindurch
weiter reduziert werden. Hierin umfasst die nicht vorgespannte Glasscheibe
alle Glasscheiben, außer
vorgespannten Glasscheiben, wobei durch Erwärmen der Glasscheibe bis zu
etwa ihrem Schmelzpunkt und Abschrecken eine Druckspannungsschicht
auf der Oberfläche
gebildet wird. Eine vorgespannte Glasscheibe hat im Allgemeinen
die drei- bis fünffache
Stärke
einer Glasscheibe vor dem Vorspannen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des
Verbundglases der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Glasscheibe,
eine zweite Glasscheibe und eine Zwischenfolie zum Verbinden der
Glasscheiben, und das Verbundglas erfüllt die folgenden Gleichungen: F1 ≥ –8,5(t1 – 2,0) +
55, 2,0 ≤ t1 ≤ 4,0, F2 ≤ –9,41(t2 – 1,5) +
44 und 1,5 ≤ t2 ≤ 3,2,worin
t1 [mm] die Dicke der ersten Glasscheibe
ist, F1 [MPa] die Rest-Zugspannung in einem Querschnittszentrum
der ersten Glasscheibe ist, t2 [mm] die
Dicke der zweiten Glasscheibe ist und F2 [MPa]
die Rest-Zugspannung in einem Querschnittszentrum der Glasscheibe
ist.
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Gemäß einem
solchen Verbundglas kann die Schwierigkeit beim Entkommen aus dem
Inneren eines Fahrzeugs, wie etwa eines Automobils, reduziert werden.
Die obigen Formeln wurden als Ergebnis verschiedener Experimente
auf der Grundlage einer neuen Anschauung aufgestellt, dass die Dicke
der Glasscheiben und das Verhältnis
zwischen der Dicke und der internen Spannung die primären Faktoren sind,
die bei der Reduzierung der Schwierigkeiten beim Entkommen aus dem
Inneren von Fahrzeugen berücksichtigt
werden müssen.
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Noch
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des Verbundglases der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste
Glasscheibe, eine zweite Glasscheibe und eine Zwischenfolie zum
Verbinden der Glasscheiben. Die erste Glasscheibe ist ein vorgespanntes
Glas, in welchem durch Brechen der ersten Glasscheibe an einem Punkt
sich Risse spontan von diesem Punkt ausbreiten, sodass sich in der
ersten Glasscheibe ein Riss-Netzwerk bildet. In dem Verbundglas
ragt eine Kante der ersten Glasscheibe über eine Kante der zweiten
Glasscheibe hinaus.
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Mit
diesem Verbundglas kann die Schwierigkeit beim Entkommen aus dem
Inneren eines Fahrzeugs, wie etwa eines Automobils oder dgl., reduziert werden.
Die erste Glasscheibe ist eine vorgespannte Glasscheibe, in der
durch Anbrechen der Glasscheibe an einem Punkt mit einem Hammer
zum Zerbrechen von Glas oder dgl. sich Risse spontan ausbreiten
können,
wobei sie sich zum Teil verzweigen, sodass die Risse ein netzartiges
Muster bilden und die Glasscheibe leicht in viele Stücke zerbrochen
werden kann. Des Weiteren können
aufgrund des Überhängens einer
Kante der ersten vorgespannten Glasscheibe über die Kante des Verbundglases
Fensterrahmenelemente im Wesentlichen durch die vorgespannte erste
Glasscheibe gehalten werden, die durch einen Hammer oder dgl. leicht
zerbrochen werden kann.
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In
der Beschreibung bedeutet ein Riss-Netzwerk ein Muster von Rissen,
in dem es Risse gibt (Sekundärrisse),
die sich zwischen anderen Rissen, wie etwa Primärrissen, die sich vom Bruchpunkt
ausbreiten, ausbreiten und diese verbinden. Das Riss-Netzwerk teilt
die Glasscheibe vorzugsweise in viele Stücke.
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Das
Fenster der vorliegenden Erfindung umfasst eines der oben beschriebenen
Verbundgläser. In
solch einem Fenster befindet sich vorzugsweise die erste Glasscheibe
auf der Innenseite, während sich
die zweite Glasscheibe auf der Außenseite befindet.
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Es
ist bevorzugt, dass das Verbundglas im Wesentlichen nur durch die
erste Glasscheibe mindestens in einem Teil einer peripheren Region
des Verbundglases gehalten wird. Mit einem solchen Fenster kann
das Verbundglas leicht aus den Fensterrahmenelementen herausgelöst werden,
indem nur diejenige vorgespannte Glasscheibe zerschlagen wird, die
sich auf der Innenseite befindet, sodass die Schwierigkeit des Entkommens
durch das Fenster eines Fahrzeugs, wie etwa eines Automobils, weiter
reduziert werden kann.
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1 zeigt die bevorzugten
Bereiche der Dicke und der Zentrums-Zugspannung der Glasscheibe, welche
sich auf der Innenseite oder der Außenseite befindet, zur Bildung
eines Verbundglases der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht
einer Kantenregion einer Ausführungsform
des Fensters der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine Querschnittsansicht
einer Kantenregion einer weiteren Ausführungsform des Fensters der
vorliegenden Erfindung, in der eine der Glasscheiben über die
Kante des Verbundglases hinausragt.
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4 ist eine Querschnittsansicht
einer Kantenregion noch einer weiteren Ausführungsform des Fensters der
vorliegenden Erfindung, in der eine der Glasscheiben über die
Kante des Verbundglases hinausragt.
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5 ist eine Querschnittsansicht
einer Kantenregion noch einer weiteren Ausführungsform des Fensters der
vorliegenden Erfindung, in der eine der Glasscheiben über die
Kante des Verbundglases hinausragt.
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6 ist eine Querschnittsansicht
einer längeren
Kantenregion einer Ausführungsform
des Fensters der vorliegenden Erfindung für eine Automobiltür.
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Erste Ausführungsform
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Ein
als erste Ausführungsform
erläutertes Verbundglas
umfasst eine erste Glasscheibe, die einer Vorspannungsbehandlung
unterzogen wird, eine zweite Glasscheibe, die nicht vorgespannt
wird oder, wenn sie einer Vorspannungsbehandlung unterzogen wird,
weniger vorgespannt wird als die erste Glasscheibe, sowie eine Kunststoffzwischenfolie,
die zwischen diesen Glasscheiben zu deren Verbindung eingefügt ist.
In einer Ausführungsform
des Fensters der vorliegenden Erfindung wird dieses Verbundglas durch
ein Fensterrahmenelement so gehalten, dass die erste Glasscheibe
sich auf der Innenseite und die zweite Glasscheibe sich auf der
Außenseite
befindet.
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Um
durch Zerbrechen eines Fensters, in welchem sich ein Verbundglas
befindet, nach draußen zu
entkommen, wird zunächst
die erste Glasscheibe mit einem Werkzeug mit einem scharten Metallelement,
wie etwa einem Hammer zum Zerbrechen von Glas, zerschlagen. Als
Nächstes
wird die zweite Glasscheibe durch die zerbrochene erste Glasscheibe
und die Kunststoffzwischenfolie zerbrochen. Anschließend wird
die Kunststoffzwischenfolie gedrückt,
um das Verbundglas so zu verformen, dass es aus dem Fensterrahmen
herausfällt.
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Um
mithilfe einer solchen Vorgehensweise das Verbundglas leicht zu
entfernen, wird die erste Glasscheibe bis zu einem solchen Grad
vorgespannt, dass, wenn die Glasscheibe an einem Punkt auf der Oberfläche seiner
exponierten Region, die nicht bei der praktischen Anwendung in dem
Fensterrahmen eingefügt
ist, gebrochen wird, können
sich Risse spontan vom Bruchpunkt ausbreiten, um ein Netzwerk zu
bilden. Die Glasscheibe, die nur durch Brechen an einem einzigen
Punkt in kleine Stücke zerbrochen
werden kann, ist für
die Flucht in einem Notfall vorteilhaft.
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Damit
sich Risse in einem netzartigen Muster ausbreiten können, wenn
das Glas lediglich an einem Punkt gebrochen wird, ist es erforderlich,
dass das Glas eine innere Restzugspannungsschicht mit einem vorbestimmten
Wert oder mehr aufweist. Die Risse, die sich bilden, um die Restzugspannungsschicht
von der Oberfläche
der Glasscheibe zu erreichen, breiten sich aufgrund der Zugspannung
spontan in der Oberfläche
aus. Es gibt eine Obergrenze für
die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Risse. Daher breiten sich die
Risse mit Verzweigungen aus und bilden ein Netzwerk, wenn eine Spannung
die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Risse bis oberhalb der Obergrenze beschleunigt.
Die vom Bruchpunkt ausgehenden Risse wachsen von diesem Punkt im
Wesentlichen über
die gesamte Glasscheibe.
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Stärker bevorzugt
ist die erste Glasscheibe so vorgespannt, dass die Größe der Bruchstücke des Glases
bis zu einem solchen Grad verringert ist, dass die Zerstörung der
zweiten Glasscheibe nicht beeinträchtigt wird. Die Größe der Bruchstücke ist
so, dass die Anzahl der Bruchstücke
pro Flächeneinheit
nicht weniger als etwa 5 Stücke/50
mm × 50
mm beträgt. Beispielsweise
kann die Größe gemäß dem Japanischen
Industriellen Standard (JIS) R 3212 (1992) "Bruchtest" untersucht werden.
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Es
gibt keine Obergrenze für
den Vorspannungsgrad der ersten Glasscheibe und es kann die maximale
Spannung verwendet werden, die in der Glasscheibe vorhanden sein
kann. Um jedoch einen extremen Anstieg des Vorspannungsgrads zu
erreichen, ist es notwendig, dass die Glasscheibe auf eine höhere Temperatur
erwärmt
wird oder sehr rasch abgekühlt
wird. Wenn die Glasscheibe auf eine übermäßig erhöhte Temperatur erwärmt wird,
kann die Glasscheibe möglicherweise
keine ausreichende Transparenzeigenschaften mehr aufweisen. Daher
ist es bevorzugt, dass die Glasscheibe in einem solchen Maße vorgespannt
wird, dass sie einen vorbestimmten Transparenzbelastungstest, wie
etwa JIS R3211 (1992), bestehen kann, welcher Sicherheitsglas für Automobile
Restriktionen auferlegt. Andererseits bricht das Glas während des
Abkühlens
leicht, wenn die Glasscheibe übermäßig stark
abgekühlt
wird. Daher ist eine solche Abkühlung
für die
gewerbliche Herstellung nicht bevorzugt.
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Die
Dicke der ersten Glasscheibe ist vorzugsweise im Bereich von 2,0
bis 4,0 mm. Bei einer Dicke von weniger als 2,0 mm kann ein vorgespanntes
Glas, in dem Risse sich über
die gesamte Glasscheibe ausbreiten, nicht einfach hergestellt werden. Bei
einer Dicke von mehr als 4,0 mm ist die Glasscheibe zu schwer beispielsweise
für ein
Automobilfensterglas, und eine solche Glasscheibe ist in einigen
Fällen
für andere
Anwendungen zu dick, was zu Schwierigkeiten bei der Positionierung
in einem Rahmen führt.
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Für die zweite
Glasscheibe ist es schwierig, das Metallelement eines Hammers zum
direkten Zerbrechen des Glases auf der zweiten Glasscheibe während des
Entkommens zu verwenden, da die Kunststoffzwischenfolie ein Hindernis
darstellt. Daher ist die zweite Glasscheibe so angeordnet, dass sie
eine Stärke
hat, dass die zweite Glasscheibe durch das Hindernis hindurch zerbrochen
werden kann. Somit hat die zweite Glasscheibe eine geringere Stärke als
die erste Glasscheibe. Obwohl die zweite Glasscheibe einer Vorspannungsbehandlung
unterzogen werden kann, solange keine Schwierigkeiten verursacht
werden, ist die zweite Glasscheibe vorzugsweise eine nicht vorgespannte
Glasscheibe.
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Die
Dicke der zweiten Glasscheibe liegt vorzugsweise im Bereich von
1,5 mm bis 3,2 mm. Bei einer Dicke von weniger als 1,5 mm ist die
für die
normale Verwendung der Glasscheibe erforderliche Stärke reduziert.
Bei einer Dicke von mehr als 3,2 mm wird die Verbundglasscheibe
dicker und schwerer als notwendig, und eine solche Dicke ist hinsichtlich
des Brechens durch die Zwischenfolie hindurch nicht bevorzugt.
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Die
Zusammensetzungen der Glasscheibe und der Zwischenfolie, die verwendet
werden können,
sind nicht auf spezifische Zusammensetzungen beschränkt. Es
können
ohne spezifische Beschränkungen
herkömmliche
Zusammensetzungen verwendet werden. Beispielsweise kann ein klares
oder getöntes
Natronkalk-Silikatglas als Fensterglas verwendet werden. Als Zwischenfolie
wird im Allgemeinen eine organische Polymerfolie verwendet. Beispielsweise
kann eine Folie aus PVB, EVA (Ethylenvinylacetat-Copolymer) oder
dgl. verwendet werden.
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Die
Glasscheiben werden, falls erforderlich, vor einer Verbundverarbeitung
individuell einer Kantenverarbeitung, einer Perforationsverarbeitung,
einer Oberflächendruckverarbeitung
und dgl. unterzogen. Mindestens eine Glasscheibe wird für die erste Glasscheibe
einer Vorspannungsbehandlung unterzogen. Als Vorspannungsbehandlung
wird im Allgemeinen die sogenannte Wärmevorspannungsbehandlung (physikalische
Vorspannungsbehandlung) verwendet. Bei einer solchen Behandlung
wird die Glasscheibe auf eine Temperatur im Bereich ihres Erweichungspunktes
erwärmt
(vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen ihrem Spannungspunkt
(„strain point") und ihrem Erweichungspunkt)
und so abgeschreckt, dass eine Druckspannungsschicht in der Oberfläche und
eine Zugspannungsschicht in der Zentralregion der Glasscheibe gebildet
werden. Der Vorspannungsgrad der Glasscheibe kann beispielsweise
durch die Abschreckungsgeschwindigkeit, insbesondere durch den Gebläsedruck
des abkühlenden
Gases, das zum Abschrecken über
die Glasscheibe geblasen wird, eingestellt werden. Durch das Einbringen
einer Biegebehandlung in diese Behandlung wird die Glasscheibe zu
einer gebogenen und vorgespannten Glasscheibe. Eine Biegebehandlung, in
der eine erwärmte
Glasscheibe mit einem Formenpaar gepresst wird, und eine Biegebehandlung,
die das Eigengewicht einer durch Erwärmen erweichten Glasscheibe
ausnutzt (Durchhangbiegen, „sag
bending"), verursacht
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung keine Schwierigkeiten.
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Die
beiden Glasscheiben und die Zwischenfolie werden verarbeitet, um
ein Verbundglas zu bilden. Diese Verarbeitung ist nicht beschränkt, umfasst jedoch
im Allgemeinen einen Vorpressvorgang zur Reduzierung der Menge an
Luft, die zwischen den Gläsern
und dem Autoklavieren verbleibt (ein permanenter Adhäsionsprozess
unter Verwendung eines Autoklavs).
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Das
so hergestellte Verbundglas wird vorzugsweise so in ein Fenster
eingepasst, dass die vorgespannte erste Glasscheibe sich auf der
Innenseite befindet, während
sich die zweite Glasscheibe auf der Außenseite befindet. Die Art
und Weise, das Verbundglas in einem Fensterrahmenelement zu installieren,
ist auf kein bestimmtes Verfahren beschränkt. In einem Automobilfenster
können
beispielsweise die Kanten des Verbundglases in die Fensterrahmenelemente
eingefügt
und durch sie gehalten werden, wobei diese aus einem elastischen
Körper,
wie etwa Dichtungsringen und Dichtungsstreifen, gefertigt sind,
wie in einem herkömmlichen
Automobilfenster. Das Verbundglas kann tief in einen Fensterrahmen eingefügt sein
in einer Region mit einem Spielraum, wie etwa der unteren Kante
eines Seitentürfensters, und
in dem Fensterrahmen fixiert sein.
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Zweite Ausführungsform
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Ein
als zweite Ausführungsform
erläutertes Verbundglas
umfasst eine erste Glasscheibe, die einer Vorspannungsbehandlung
unterzogen wird, eine zweite Glasscheibe, die nicht vorgespannt
oder einer Vorspannungsbehandlung unterzogen wird, und eine Kunststoffzwischenfolie,
die zur Bindung zwischen diese beiden Glasscheiben eingefügt ist.
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Dieses
Verbundglas unterscheidet sich von dem in der ersten Ausführungsform
erläuterten
Verbundglas dadurch, dass die Stärke
der zweiten Glasscheibe nicht auf eine bestimmte Stärke beschränkt ist
und dass die zweite Glasscheibe bis zum selben Grad wie die erste
Glasscheibe vorgespannt werden kann. Auch in diesem Verbundglas
ist die erste Glasscheibe vorzugsweise größer als die zweite Glasscheibe,
und das Verbundglas hat eine Kante mit einer Stufenstruktur, in
der eine Kante der ersten Glasscheibe über die Kante der zweiten Glasscheibe
hinausragt. Eine solche Stufenstruktur kann für alle Kanten des Verbundglases
oder nur einen Teil der Kanten bereitgestellt werden.
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Durch
Verwenden der Stufenstruktur der Kante wird nur die erste Glasscheibe
im Wesentlichen mindestens in einem Teil einer Kante des Verbundglases
durch das Fensterrahmenelement gehalten. Dieses Trägerverfahren
ist nicht beschränkt, aber
es kann beispielsweise die erste Glasscheibe in einer konkaven Region
des Fensterrahmenelements, wie etwa einem Dichtungsstreifen, eingepasst
und fixiert werden. In einem zu öffnenden
Glasfenster, das sich oft an einem Automobilseitentürfenster
findet, kann das Fensterrahmenelement zur Führung einer Kante des aufsteigenden
und absteigenden Fensterglases nur eine Kante der ersten Glasscheibe
führen, oder
es können
lediglich die interne Vorrichtung zum Anheben und Senken der Glasscheiben
und die erste Glasscheibe miteinander verbunden und fixiert sein.
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In
diesem Fall ist es nicht immer notwendig, dass die erste Glasscheibe
an allen Kanten des Verbundglases gehalten wird. Die obige Stufenstruktur kann
zur Reduzierung der Schwierigkeiten beim Entkommen durch Brechen
des Verbundglases bereitgestellt werden, welche gemäß der Form
des Fensterglases, der Fähigkeit
zum Öffnen
und Schließen und
dgl. genau bestimmt werden kann. Unter Verwendung dieser Stufenstruktur
braucht nur die erste Glasscheibe des Verbundglases im Wesentlichen durch
den Fensterrahmen gehalten zu werden. Das Verfahren zum Halten der
ersten Glasscheibe ist nicht beschränkt. Außer mit Dichtungsstreifen kann die
erste Glasscheibe auch mit Nieten oder dgl. durch Bilden von Bohrungen
in der Glasscheibe und Verwendung dieser Löcher fixiert werden.
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Es
ist ebenfalls nicht notwendig, dass streng nur die erste Glasscheibe
an einer solchen Kante gehalten wird. Die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird gelöst,
wenn, nachdem durch Brechen der ersten Glasscheibe sich Risse ausbreiten
und die Kanten des Glases erreichen, die Kanten des Verbundglases
aus den Fensterrahmenelementen durch Drücken des Verbundglases auf
die erste Glasscheibenseite herausfallen. Beispielsweise kann eine
Kante der zweiten Glasscheibe auch durch das Fensterrahmenelement
so gehalten werden, dass das Verbundglas herausfällt, wenn die erste Glasscheibe
zerbricht (sodass das Verbundglas nicht allein durch die zweite
Glasscheibe gehalten werden kann). Speziell kann das Verbundglas
so angeordnet sein, dass die erste Glasscheibe in die konkave Region
eines Dichtungsrings oder dgl. in seiner vollen Tiefe eingefügt ist und
die zweite Glasscheibe flach eingefügt ist, sodass die zweite Glasscheibe
leicht aus der Vertiefungsregion herausfällt, wenn die erste Glasscheibe zerbricht.
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Das
Verbundglas dieser Ausführungsform kann
durch das in der ersten Ausführungsform
erläuterte
Verfahren hergestellt werden.
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Beispiel
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Beispiel 1
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Zunächst wurde
das Verhältnis
zwischen dem Vorspannungsgrad der Glasscheiben und dem Wachstum
der Risse gemäß dem folgenden
Verfahren untersucht. Für
die für
die Untersuchung verwendeten Glasscheiben wurde eine Natronkalk-Silika-Glasscheibe
(Float Glass) mit einer Dicke von 2,3 mm auf eine Größe von 500
mm mal 750 mm geschnitten. Diese Glasscheiben wurden zu vorgespannten
Gläsern
mit verschiedenen Vorspannungsgraden verarbeitet unter Verwendung
eines Ofens zum Biegen und Abschrecken des Glases. Der Ofen zum
Biegen und Abschrecken des Glases umfasst einen Erwärmungsofen
und eine Abschreckungsvorrichtung. Im Erwärmungsofen wurde die Glasscheibe erwärmt, während sie
auf einem Luftbett getragen wurde, und die erweichte Glasscheibe
wurde entlang der Form des Luftbetts durch das Eigengewicht der Glasscheibe
gebogen. Anschließend
wurde die Glasscheibe in die Abschreckungsvorrichtung überführt, durch Überströmen mit
einem Kühlgas
(Luft) abgeschreckt und vorgespannt. Das Biegen war ein eindimensionales
Biegen, in dem die 500 mm Breite eine Krümmung von 1300 mmR aufwies.
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Die
gebogene und vorgespannte Glasscheibe wurde auf einem Träger mit
derselben Form wie die Oberfläche
der Glasscheibe angeordnet und durch den Träger gehalten und darauf fixiert.
Die Glasscheibe wurde durch Drücken
eines Presswerkzeugs ("punch", ein Werkzeug zum
Zerbrechen von Glas) gegen im Wesentlichen den zentralen Bereich der
Oberfläche
der Glasscheibe gebrochen. Für
eine Glasscheibe mit einem geringen Vorspannungsgrad erstrecken
sich mehrere Risse nur radial vom Bruchpunkt. Es wurde bestätigt, dass
mit steigendem Vorspannungsgrad die Anzahl der Risse anstieg. Selbst wenn
jedoch die Anzahl der Risse auf etwa 26 bis 30 anstieg, konnten
keine Sekundärrisse,
welche die Primärrisse,
die sich radial erstrecken, verbinden, beobachtet werden und es
wurde nicht das Phänomen einer
netzartigen Ausbreitung der Risse beobachtet.
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Wenn
ein solches Glas verwendet wird, um ein Verbundglas herzustellen,
und in ein Fenster eingesetzt wird, ist es nicht leicht, durch Brechen
des Verbundglases zu entkommen, selbst wenn das Verbundglas mit
einem Hammer zum Zerbrechen von Glas gebrochen wird, da die Kante
jedes gebrochenen Stücks
des Glases im Glasrahmen eingefügt
ist und dort gehalten wird. Speziell hält die Zwischenfolie jedes
zerbrochene Stück
des Glases in dem Verbundglas durch Adhäsion fest, was Schwierigkeiten beim
Entkommen im Notfall verursacht, wenn jedes Bruchstück durch
den Rahmen gehalten wird. Daher wurde der Vorspannungsgrad der Glasscheibe
weiter erhöht.
Wenn ein vorgespanntes Glas mit einem höheren Vorspannungsgrad zerbrochen
wurde, traten Sekundärrisse
auf, sodass jedes Bruchstück
des Glases in körnchenförmige Stücke aufgeteilt
wurde. Die Größe dieser
körnchenförmigen Bruchstücke tendierte
dazu, mit der Zunahme des Vorspannungsgrads abzunehmen.
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Für das Bruchstück des Glases
nach dem Zerbrechen wurde die Restzugspannung seiner Querschnitts-Zentralregion
mit einem Polarisationsmikroskop gemessen. Ein Bruchstück, dessen
Lichtweg im Bereich von 5 bis 10 mm betrug, wurde verwendet. Dieses
Messungsverfahren erfordert das tatsächliche Brechen der Glasscheibe,
aber es kann die Spannung relativ genau evaluieren. Das Verhältnis zwischen
der Größe einer
solchen Restzugspannung und dem Wachstum der Risse wurde für Glasscheiben
mit einer Dicke von 2,0 bis 4,0 mm untersucht. Die untere Grenze
für die
innere Zugspannung (Rest-Zentralzugspannung), die zum Erzeugen eines Rissnetzwerks
erforderlich war, betrug 55 MPa für eine Dicke von 2,0 mm und
38 MPa für
eine Dicke von 4,0 mm und war etwa linear mit den Werten zwischen
55 MPa und 38 MPa für
Dicken von 2,0 bis 4,0 mm. Für
eine vorgespannte Glasscheibe, die hergestellt wurde, um diese Bedingungen
zu erfüllen
und deren Bruchstücke
klein genug sind, um für
den Fall eines Entkommens vorteilhaft zu sein, wurde die Anzahl
der Bruchstücke
gemäß Punkt
3.3 "Bruchtest" von JIS R 3212 (1992),
einem Verfahren zum Testen von Automobilsicherheitsglas, gezählt. Die
Anzahl betrug 5,5 Stücke/50
mm × 50
mm im gröbsten
Teil.
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Anschließend wurde
unter Verwendung einer Glasscheibe, welche denselben Vorspannungsgrad
wie diese Glasscheibe aufwies, ein Verbundglas nach dem obigen Verfahren
hergestellt. Als Zwischenfolie wurde ein PVB-Film verwendet, und
vorgespannte oder nicht vorgespannte Glasscheiben mit verschiedenen
Dicken wurden als zweite Glasscheibe verwendet. Dieses Verbundglas
wurde in ein Automobilfenster eingesetzt, wobei sich die erste Glasscheibe
auf der Innenseite des Automobils befand, und es wurden ein Zerstörungs- und
Fluchttest unter Verwendung eines herkömmlichen Hammers zum Zerbrechen
von Glas vom Inneren des Automobils aus durchgeführt. Ein Dichtungsring 5,
wie in 2 dargestellt,
wurde als Fensterrahmenelement zum Befestigen des Verbundglases 1 verwendet,
um die gesamte Peripherie eines rechteckigen Verbundglases 1 in
einem Fensterrahmen 6 zu befestigen.
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Als
Ergebnis der tatsächlichen
Durchführung des
Fluchttests aus der Innenseite heraus wurde herausgefunden, dass,
wenn die zweite Glasscheibe 2 eine nicht vorgespannte Glasscheibe
war, die Zerstörung
und die Zerlegung der zweiten Glasscheibe leicht waren, während, wenn
die zweite Glasscheibe 2 eine vorgespannte Glasscheibe
mit einer übermäßig hohen
Stärke
war, das Zerlegen in einer kurzen Zeit aufgrund der PVB-Folie 4 schwierig
war, selbst wenn die erste Glasscheibe 3 körnchenförmig zerbrach.
Als Ergebnis des Testens der Glasscheiben mit verschiedenen Vorspannungsgraden
stellte sich heraus, dass die obere Grenze für die Stärke der zweiten Glasscheibe,
die durch die Restzugspannung im Querschnittzentrum angezeigt wurde, ähnlich derjenigen
der ersten Glasscheibe 44 MPa für eine
Dicke von 1,5 mm und 28 MPa für
eine Dicke von 3,2 mm betrug, und ungefähr linear war zwischen 44 MPa
und 28 MPa für
Dicken von 1,5 bis 3,2 mm.
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Aus
obigen Ergebnissen wurden die bevorzugten Bereiche für die Dicke
und die interne Zugspannung (Rest-Zentralzugspannung) der ersten Glasscheibe
(der Glasscheibe auf der Innenseite) und der zweiten Glasscheibe
(der Glasscheibe auf der Außenseite)
in 1 zusammengefasst.
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Beispiel 2
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Im
Hinblick auf die Tatsache, dass das Brechen von Verbundglas und
das Herauslösen
aus dem Rahmen bei einem Unfall eines Automobils, das in Wasser
oder dgl. fällt,
erforderlich ist, wurde eine Fensterstruktur, die ein leichteres
Zerstören
und eine leichtere Flucht erlaubt, untersucht.
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Zunächst wurde
eine Fensterstruktur, in der die erste Glasscheibe 3 auf
der Innenseite größer als die
zweite Glasscheibe 2 auf der Außenseite gefertigt wurde, um
eine Stufe an der Kante des Verbundglases 1 zu erzeugen,
wie in 3 gezeigt, hergestellt. Die
Fensterstruktur ist dieselbe wie die in 2 dargestellte Struktur, wobei die erste
und zweite Glasscheibe in einen Dichtungsring 5 eingeführt und
gehalten wurden, und ist verschieden dadurch, dass das Ausmaß des Einführens in
den Vertiefungsteil des Dichtungsrings, der zum Fixieren des Glases
erforderlich ist, im Wesentlichen durch die erste Glasscheibe 3 gewährleistet
wird. Wenn die erste Glasscheibe 3 einer solchen Fensterstruktur
mit einem Hammer zum Zerbrechen von Glas gebrochen wird, sodass
die gesamte Glasscheibe in kleine Stücke zerbrochen wird, fiel die
zweite Glasscheibe 2 leicht aus dem Dichtungsring heraus
zusammen mit der PVB-Folie 4 durch Drücken der zweiten Glasscheibe 2 von
der Innenseite aus und durch leichtes Verformen, ohne sie zu brechen.
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Somit
wurde in einer Fensterstruktur, in der die erste Glasscheibe 3 des
Verbundglases im Wesentlichen gehalten wird, das Verbundglas herausgelöst, ohne
notwendigerweise die zweite Glasscheibe 2 zu zerbrechen.
In diesem Fall sind die Dicke und die Stärke der zweiten Glasscheibe
nicht auf eine spezifische Dicke und eine spezifische Stärke beschränkt, hinsichtlich
des Erleichterns der Flucht aus dem Fenster. Im Hinblick auf das
Gesamtgewicht und dgl. ist es jedoch für praktische Zwecke bevorzugt, dass
die Dicke im Bereich von 1,5 bis 3,2 mm liegt, ähnlich wie oben. Auch wurden ähnliche
Wirkungen für
eine Struktur erhalten, in der eine Kante der zweiten Glasscheibe
nicht in den Vertiefungsbereich des Dichtungsrings, wie in 4 dargestellt, eingeführt war.
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Während das
Fenster unter Verwendung des Dichtungsrings oben erläutert ist,
können
andere Fenster auch mit dem Verbundglas zusammengesetzt werden.
Wie in 5 dargestellt,
kann ein Fenster, das als modulares Fenster bezeichnet wird, aus
einem Verbundglas 1 mit einem Trägerelement 15 aus
thermoplastischem Harz, wie etwa Polyvinylchlorid, bestehen. In
solch einem Fenster wird das Verbundglas 1 mit einem Haftmittel 7 und
einem Damm 8 an einem Fensterrahmen 6 befestigt.
Das Trägerelement 15 wurde
zuvor an einer Kante des Glases durch ein Spritzgießverfahren
hergestellt.
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Wie
in 6 dargestellt, wurden
innen an einer Automobilfronttür
ein Glasbefestigungselement 9 und eine erste Glasscheibe 3 durch
Verwendung der Stufenstruktur des Verbundglases 1 aneinander
befestigt, um das Verbundglas 1 und eine Vorrichtung zum
Anheben und Senken des Glases (ein Regulator), nicht gezeigt, zu
verbinden. 6 zeigt den
Status, in dem die Glasscheibe angehoben ist und das Fenster vollständig geschlossen
ist. In diesem Zustand wird die Größe der zweiten Glasscheibe 2 so angepasst,
dass eine Kante der zweiten Glasscheibe 2 flach in die
Tür eingeführt ist.
Der Fluchttest von der Seite der ersten Glasscheibe 3 (von
der Innenseite des Automobils aus) wurde für die Automobilfensterstruktur
in diesem Zustand, ähnlich
wie oben, durchgeführt.
Wenn die erste Glasscheibe 3 in viele kleine Stücke zerbrochen
wurde, fiel die untere Kante der zweiten Glasscheibe 2 leicht
aus der Tür
heraus, ohne die zweite Glasscheibe 2 zu zerbrechen. Eine solche
Fensterstruktur kann auch auf andere Fenster, wie etwa Automobilrückenfenstergläser, angewandt
werden.