WO2003055670A1 - Verbundglasrohr - Google Patents

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WO2003055670A1
WO2003055670A1 PCT/EP2002/014795 EP0214795W WO03055670A1 WO 2003055670 A1 WO2003055670 A1 WO 2003055670A1 EP 0214795 W EP0214795 W EP 0214795W WO 03055670 A1 WO03055670 A1 WO 03055670A1
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WO
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glass tube
laminated glass
intermediate layer
laminated
tube according
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PCT/EP2002/014795
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Herbert Jung
Fritz-Dieter Doenitz
Stefan Behling
Joachim Achenbach
Gottfried Haas
Original Assignee
Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung
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Publication date
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    • F16L9/10—Rigid pipes of glass or ceramics, e.g. clay, clay tile, porcelain
    • F16L9/105—Rigid pipes of glass or ceramics, e.g. clay, clay tile, porcelain of glass

Definitions

  • the present invention relates to a laminated glass tube, a method for its production and the use of the laminated glass tube.
  • a laminated glass pane is known from WO 00/23265.
  • the laminated glass pane is composed of at least partially overlapping elements glued together.
  • the elements are composed of at least one toughened glass and at least one thermoplastic polymer adhering to the glass.
  • a method for producing a column is also known therefrom. For this purpose, two glass tubes are inserted into one another and an annular gap is formed between the outer diameter of the inner tube and the inner diameter of the outer tube. The annular gap is filled with a monomer that polymerizes under the influence of light. The lamp is pulled upwards through the column.
  • Liquid adhesives have the property of shrinking to a greater or lesser extent by 0.2 vol.% To 16 vol.% During curing. In the case of light-curing systems, the volume shrinkage cannot be completely, but at least partially compensated for by curing from bottom to top.
  • the adhesives have a thermal coefficient of linear expansion in the range of 100 to 270 x 10 "6 / K.
  • the glass tubes used have an expansion coefficient of 3.3 to 10 * 10 "6 / K. If such a laminated glass tube is already slightly warmed beyond the temperature of its manufacture, very large forces are applied to the glass by the adhesive.
  • the outer tube is closed. When heat is applied, the polymer expands more than the glass tube. This leads to tensile stress in the outer tube, which can lead to self-destruction of the outer tube. This can occur even with relatively small changes in temperature.
  • the object of the present invention is to find a laminated glass tube, a method for its production and the use of the laminated glass tube.
  • the laminated glass tube should have an increased breaking and residual strength, the composite should be bubble-free and stable and temperature-resistant in the area of application of the laminated glass tube.
  • the object of the present invention is achieved by a laminated glass tube consisting of an inner glass tube and an outer glass tube and an intermediate layer connecting the two glass tubes, one glass tube being longitudinally segmented and the other glass tube being unsegmented (full tube).
  • the laminated glass tube can consist of at least one further longitudinal or non-segmented glass tube and at least one further connecting intermediate layer.
  • the unsegmented glass tube is preferably essentially load-bearing.
  • the laminated glass tube has an increased breaking and residual stability, in particular a higher breaking and residual stability than a corresponding unsegmented glass tube.
  • the longitudinally segmented glass tube is preferably additionally cross-segmented, in particular the cross-segmented glass tube sections are not longer than 180 cm.
  • the longitudinally segmented glass tube is preferably essentially divided into segments which are symmetrical to one another, in particular in two glass tube half-shells.
  • the laminated glass tube is designed as fire protection glazing.
  • Known fire protection glazing measures are preferably used, e.g. the use of fire protection glasses such as Pyran ® or special intermediate layers.
  • the connecting intermediate layer can preferably contain functional elements or a further functional intermediate layer can be included.
  • the functional intermediate layer or the functional elements are used in particular for coloring or patterning, lighting, signaling and / or displaying information.
  • the laminated glass tube according to the invention consists of an inner glass tube and an outer glass tube, which are connected to one another via a transparent or translucent adhesive layer (connecting intermediate layer) with little tension, without gaps and without bubbles. If the inner glass tube or the outer glass tube or both tubes break, residual adhesive capacities in dimensions previously unknown in glass applications can be advantageously transferred at least temporarily via the adhesive layer used. Both the inner and outer glass tubes can be thermally or chemically toughened to increase strength.
  • silicones are suitable for pipe lengths up to 50 cm if the temperature fluctuations are not too great. After crosslinking, these gels form a viscous mass, which is accompanied by a change in volume when the temperature changes. Depending on the temperature, the fill level changes in the casting gap. The viscosity and thus the force acting on the glass tubes can be adjusted within certain limits by adding more or less crosslinking agents.
  • the glass tubes are preferably made of DURAN® borosilicate glass, as this is currently the only type of glass for large-scale use of glass tubes with a diameter in excess of 65 mm. In addition to the dimensions available in the range of 3 to 415 mm outside diameter, this type of glass is characterized by its superior thermal and chemical resistance.
  • a preferred embodiment of the invention is a laminated glass tube in which the connecting intermediate layer has at least one of the following materials such as thermoplastic films, casting resins, crosslinking silicones or silicone gels, anaerobically curing adhesives and thermoplastic polymers.
  • a preferred embodiment of the invention is a laminated glass tube in which the connecting intermediate layer contains at least one of the following materials polyvinyl butyral and polyurethane or mixtures thereof.
  • a preferred embodiment of the invention is a laminated glass tube in which the connecting intermediate layer is transparent.
  • a preferred embodiment of the invention is a laminated glass tube in which the unsegmented glass tube is at least as long or longer than the longitudinally segmented glass tube.
  • An inner tube is preferably connected to two outer half-shells.
  • the shells can move with temperature changes and shrinking. After breaking, larger particles are prevented from coming off.
  • a preferred embodiment of the invention is a laminated glass tube in which at least one glass tube is thermally or chemically toughened.
  • the preload has the advantage of increased impact protection with the same load.
  • Reliable tube composite constructions can only be achieved with non-segmented glass tubes with tube lengths over 0.5 m only if an adhesive (connecting intermediate layer) is found that has the same or almost the same thermal expansion coefficient as the starting glass type itself. Only inorganic adhesives can do this are used, which so far have no transparent properties or change optically over time.
  • a method for producing a laminated glass tube is provided with the steps: a) applying the connecting intermediate layer to the outside of the inner glass tube and / or to the inside of the outer glass tube, b) placing the glass tubes together, c) connecting the glass tubes by means of the connecting intermediate layer ,
  • a method for producing a laminated glass tube comprising the steps of: a) applying the connecting intermediate layer to the outside of the inner glass tube and / or to the inside of the outer glass tube, b) placing the glass tubes together, c) evacuating the space between the inner and outer glass tubes, d) pressing the inner glass tube and outer glass tube together, e) heating until the connecting intermediate layer softens, f) connecting the glass tubes by means of the connecting intermediate layer ,. g) cooling.
  • the evacuation can be carried out by means of a film sack, which envelops the inner glass tube and the outer glass tube, or by means of sealing lips.
  • the glass tubes can be pressed together and heated in an autoclave.
  • Glass tube segments are used for the production of laminated glass tubes.
  • the glass tube segments are through Longitudinal blasting or longitudinal sawing made using a diamond cutting disc.
  • the edges of the glass tube segments are ground with a diamond profile grinder and an edge contour is created. This step is important because the subsequent processing steps cause stresses on the edges, which would lead to mussels on the glass.
  • the amount of grinding back of the edges must at least correspond to the thickness of the connecting intermediate layer used later.
  • the connecting intermediate layer can be a PVB film (polyvinyl butyral film) used in flat glass composite pane production or a PU film (polyurethane film).
  • PVB and PU films are available in various mixtures and different film thicknesses (0.38, 0.76, 1, 14, and 1, 52 mm).
  • connecting intermediate layers can also be interposed one above the other or overlapping.
  • the space between the glass tubes can be filled by inserting one or by combining several film thicknesses, or by mixing PVB and PU films.
  • the total film thickness should be chosen slightly larger than the calculated gap between the glass tubes.
  • the process for the production of such laminated glass tubes is as follows:
  • the PVB or PU film is pre-assembled to the required size, welded together on one side with a film welding gun and wrapped around the inner glass tube.
  • the outer glass tube preferably the half-shells (longitudinally segmented glass tube), is then applied to the inner glass tube.
  • 1, 14 and 0.76 mm thick PVB foils are prefabricated and inserted in two layers in the two half-shells, so that the foils protrude by about 20 to 30 mm over the glass edge.
  • the unsegmented glass tube is now inserted into a half-shell that is open at the top and pressed on. If the fit is inaccurate, the unsegmented glass tube in the shell can be rotated until a position of optimal fit is found. Then the unsegmented glass tube already equipped with the first half-shell is inserted into the second half-shell and pressed on. If necessary, the second half-shell can also be placed on the unsegmented glass tube from above. To a To prevent the film from falling off, the film can also be pre-fixed on the half-shell with a film welding gun.
  • the film protruding from the half-shell edges can now be roughly cut to size.
  • a protrusion of about 10 mm can be left for complete joint filling. This material is removed after the final bond.
  • the preliminary assembly of the arrangement is carried out in a polyethylene film bag known in lamination technology.
  • the arrangement of the face is equipped with perforated cover plates made of polyamide, which are fixed to the arrangement with heat-resistant adhesive tapes. If necessary, the trays are also secured with these tapes.
  • the arrangement is then introduced into the film bag.
  • the air trapped in the film bag is extracted via a vent valve.
  • the shell elements are pressed against the intermediate layer.
  • the air trapped between the connecting intermediate layer and the glass tube or between the intermediate layer and the intermediate layer escapes.
  • the end disks prevent the film bag from being drawn in and destroyed during evacuation.
  • the half-shell elements are positioned and centered on the unsegmented glass tube during evacuation.
  • a further possibility for the formation of the film bag is that a film tube with a somewhat smaller diameter than the inside diameter of the unsegmented glass tube is guided inside through the unsegmented glass tube and a second film tube outside through the half-shells.
  • the two hoses are connected to each other in a vacuum-tight manner on the end faces using a film welding gun.
  • This has the advantage that the same autoclave pressure is present everywhere on the laminated glass tube in the autoclave.
  • the assembly is placed in the autoclave and heated to a temperature of 135 ° C to 160 ° C, depending on the type of film used.
  • the connecting intermediate layer softens and connects to the glass tubes. If necessary, an overpressure of 1 to 10 bar can now be set in the autoclave.
  • the adhesive is preferably filled from bottom to top by means of a filling valve located in the lower cover.
  • the valve is opened and the potting compound is filled with excess pressure without bubbles up to the top cover.
  • the upper cover has a ventilation device, which can be used to extract the air from the gap if necessary. This has the advantage that the potting compound is introduced into the gap extremely free of bubbles.
  • the venting device can also be used as a riser pipe, from which the volume shrinkage of the casting compound is compensated for from below, when the curing takes place.
  • the unsegmented glass pipe is inserted into the lower fixing and sealing cover again, as previously described.
  • the two shell halves are then fixed to each other, sealed and held at the desired distance from one another using transparent very high bonding (VHB) adhesive tapes, that is to say adhesive tapes with very high adhesive strength.
  • VHB very high bonding
  • the gap can be filled with casting compound with pipes lying horizontally or at a slight angle. Thereby the height difference between the two pipe ends is reduced, and with it the necessary filling pressure for the sealing compound.
  • a laminated glass tube in interior construction, in architecture and construction, in furniture and trade fair construction, in pipeline and plant construction, for mast, support and support structures, in lighting technology, e.g. B. as a lighting column.
  • a further embodiment is a composite of profiled glass bodies, the glass body connected via a connecting intermediate layer likewise having an increased resistance to breakage and residual stability than a corresponding non-connected glass body.
  • a laminated glass body consisting, for example, of two glass tube half-switches, the half-shells being interleaved and connected and forming a laminated glass channel.
  • a tube rod can be split in half, which are then joined together to form a laminated glass tube rod by a connecting intermediate layer.
  • Fig. 1 Cross section through a laminated glass tube consisting of an inner glass tube (1), a polymer layer (3) (connecting intermediate layer) and an outer glass tube consisting of two half-shells (2).
  • Fig. 2 a longitudinal view with an inner glass tube (1), two half-shells (2) and a polymer layer (3).
  • Fig. 3 Cross section through a laminated glass tube consisting of an inner glass tube (1), a polymer layer (3) and an outer tube consisting of three thirds of the shell (2).
  • a glass tube made of DURAN ® with an outer diameter of 100 mm, a wall thickness of 5.0 mm and a tube length of 1.5 m was loaded with a pressure force of 90 kN. This force creates a compressive stress of 60 N / mm 2 in the glass tube.
  • a pendulum impact test with a steel ball with a mass of 2 kg is carried out from the side on the loaded pipe. The ball hits the glass tube in the middle of the blow, which breaks completely to form mainly palm-sized splinters. The testing machine then immediately switches off its hydraulic system.
  • a laminated glass tube according to the invention consisting of an unsegmented inner glass tube, a polymer film layer (connecting intermediate layer) and two shell elements (longitudinally segmented glass tube) was placed in a hydraulic strength testing machine.
  • the inner glass tube had an outer diameter of 100 mm, a wall thickness of 5.0 mm and a tube length of 1.5 m.
  • the total length of the shell elements (inner diameter 104 mm, wall thickness 3 mm) was 1.48 m.
  • the inner glass tube protruded from the ends of the shell elements by 1 cm at both ends. As a result, no pressure forces were absorbed by the shell elements.
  • the compressive stress in the inner glass tube was also 60 N / mm 2 .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr und einer die beiden Glasrohre verbindendenden Zwischenschicht, wobei ein Glasrohr längssegmentiert und das andere Glasrohr unsegmentiert ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zu Herstellung eines Verbundglasrohrs und die Verwendung eines Verbundglasrohrs.

Description

Verbundglasrohr
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundglasrohr, ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung des Verbundglasrohres.
Aus WO 00/23265 ist eine Verbundglasscheibe bekannt. Die Verbundglasscheibe ist aus zumindest teilweise überlappend zusammengeklebten Elementen zusammengesetzt. Die Elemente sind aus mindestens einem vorgespannten Glas und mindestens einem am Glas haftenden thermoplastischen Polymer zusammengesetzt. Weiter ist daraus ein Verfahren zur Herstellung einer Säule bekannt. Dazu werden zwei Glasrohre ineinander gesteckt und ein ringförmiger Spalt zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohres und dem Innendurchmesser des Außenrohres gebildet. Der ringförmige Spalt wird mit einem Monomer gefüllt, das unter dem Einfluss von Licht polymerisiert. Die Lampe wird von unten nach oben durch die Säule gezogen.
Verbundprofile, insbesondere Verbundglasrohre, hergestellt nach herkömmlichen Verfahren, weisen unerwünschte Blasen auf. Die Blasen führen zu lokalen Spannungsüberhöhungen im Glas. Nach Aushärten des Polymers erhöht sich der Blasenanteil erheblich, was zur weiteren Spannungserhöhung am Glas führt. Flüssige Kleber haben die Eigenschaft, bei der Aushärtung mehr oder weniger stark um 0,2 Vol. % bis 16 Vol. % zu schrumpfen. Bei lichtaushärtenden Systemen kann der Volumenschrumpf durch die Aushärtung von unten nach oben nicht vollständig, aber zumindest teilweise ausgeglichen werden. Die Kleber haben einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten im Bereich von 100 bis 270 x 10"6 / K.
Die verwendeten Glasrohre haben einen Ausdehnungskoeffizienten von 3,3 bis 10 * 10"6 / K. Bei bereits geringer Erwärmung eines solchen Verbundglasrohres über die Temperatur seiner Herstellung hinaus, werden sehr große Kräfte durch den Kleber auf das Glas eingetragen.
Das äußere Rohr ist geschlossen. Bei Wärmezufuhr dehnt sich das Polymer stärker aus als das Glasrohr. Das führt zu einer Zugspannung im Außenrohr, die bis zur Selbstzerstörung des Außenrohres führen kann. Dies kann bereits bei relativ geringen Temperaturveränderungen eintreten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, - ein Verbundglasrohr, ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung des Verbundglasrohrs zu finden. Das Verbundglasrohr sollte eine erhöhte Bruch- und Reststandfestigkeit aufweisen, der Verbund sollte blasenfrei und im Anwendungsbereich des Verbundglasrohres stabil und temperaturbeständig sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr und einer die beiden Glasrohre verbindenden Zwischenschicht gelöst, wobei ein Glasrohr längssegmentiert und das andere Glasrohr unsegmentiert (Vollrohr) ist.
Das Verbundglasrohr kann aus mindestens einem weiteren längs- oder un- segmentierten Glasrohr und mindestens einer weiteren verbindenden Zwischenschicht bestehen.
Vorzugsweise ist das unsegmentierte Glasrohr im wesentlichen lastaufnehmend.
Das Verbundglasrohr weist eine erhöhte Bruch- und Reststandfestigkeit auf, insbesondere eine höhere Bruch- und Reststandfestigkeit als ein entsprechendes, unsegmentiert.es Glasrohr.
Das längssegmentierte Glasrohr ist vorzugsweise zusätzlich quersegmentiert, insbesondere sind die quersegmentierten Glasrohrabschnitte nicht länger als 180 cm.
Das längssegmentierte Glasrohr ist vorzugsweise im wesentlichen in zueinander symmetrische Segmente, insbesondere in zwei Glasrohrhalbschalen, aufgeteilt.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Verbundglasrohr als Brandschutzver- glasung ausgeführt ist. Vorzugsweise kommen an sich bekannte Brandschutz- verglasungsmaßnahmen zum Einsatz, z.B. die Verwendung von Brandschutzgläsern wie Pyran ® oder speziellen Zwischenschichten.
Die verbindende Zwischenschicht kann vorzugsweise funktionale Elemente enthalten oder es kann eine weitere funktionale Zwischenschicht enthalten sein. Die funktionale Zwischenschicht oder die funktionalen Elemente dienen insbesondere der Färb- oder Mustergebung, der Beleuchtung, der Signalgebung und/oder der Anzeige von Informationen.
Das erfindungsgemäße Verbundglasrohr besteht aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr, welche über eine transparente oder transluzente Kleberschicht (verbindende Zwischenschicht) spannungsarm, lückenlos und blasenfrei miteinander verbunden sind. Beim Bruch des inneren Glasrohrs o- der des äußeren Glasrohrs oder beider Rohre können über die verwendete Kleberschicht zumindest temporär Resttragfähigkeiten in bisher bei Glasanwendungen nicht gekannten Dimensionen vorteilhaft übertragen werden. Sowohl die inneren wie die äußeren Glasrohre können zur Festigkeitssteigerung thermisch oder chemisch vorgespannt sein.
Für relativ kurze Verbundglasrohre, bis zu einer Länge von maximal '10 cm, besteht die Möglichkeit, relativ weiche Kleber, wie Silikone einzusetzen. Für Rohrlängen bis 50 cm eignen sich bei nicht allzu großen Temperaturschwankungen Silikongele. Diese Gele bilden nach erfolgter Vernetzung eine zähviskose Masse aus, bei der bei einer Temperaturänderung eine Volumenänderung einhergeht. Je nach Temperatur stellt sich im Vergussspalt ein veränderter Füllstand ein. Die Viskosität und damit auch die Kraftwirkung auf die Glasrohre lässt sich durch Zugabe von mehr oder weniger Vernetzungsmittel in gewissen Grenzen einstellen.
Vorzugsweise bestehen die Glasrohre aus Borosilicatglas DURAN®, da dies zur Zeit die einzige Glassorte für den großtechnischen Einsatz von Glasrohren im Durchmesserbereich oberhalb von 65 mm darstellt. Diese Glassorte zeichnet sich außer der im Bereich von 3 bis 415 mm Außendurchmesser lieferbaren Abmessungen durch ihre überlegene thermische und chemische Beständigkeit aus.
Es könnten aber genauso gut andere, teilweise auch erheblich kostengünstigere, Glassorten mit höherem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Anwendung kommen. Für die Herstellung von Schalenelementen (als Ersatz für segmentierte Glasrohre) ist auch der Einsatz von gebogenen Floatglasscheiben denkbar.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien wie thermoplastische Folien, Gießharze, vernetzende Silikone oder Silikongele, anaerob aushärtendende Kleber und thermoplastische Polymere enthält.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien Polyvinylbutyral und Polyurethan oder Mischungen davon enthält.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht transparent ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem das unsegmentierte Glasrohr mindestens so lang oder länger als das längssegmentierte Glasrohr ist.
Dabei ist bevorzugt ein inneres Rohr mit zwei äußeren Halbschalen verbunden. Die Schalen können sich bei Temperaturänderungen und beim Schrumpfen bewegen. Nach einer Bruchauslösung wird ein Ablösen größerer Partikelteile verhindert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem wenigstens ein Glasrohr thermisch oder chemisch vorgespannt ist. Die Vorspannung hat den Vorteil eines erhöhten Schlagschutzes bei gleicher Belastung.
Zuverlässige Rohrverbundkonstruktionen lassen sich mit ausschließlich un- segmentierten Glasrohren bei Rohrlängen über 0,5 m nur dann erreichen, wenn ein Kleber (verbindende Zwischenschicht) gefunden wird, der den gleichen oder fast gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist wie die Ausgangsglassorte selbst. Dafür können nur anorganische Kleber verwendet werden, die bislang aber keine transparenten Eigenschaften besitzen oder sich im Laufe der Zeit optisch verändern.
Die einzige Möglichkeit, Spannungen aus thermischen und größeren mechanischen Verformungen zu kompensieren, stellt der Aufbau eines Verbundglasrohres aus einem unsegmentierten G.lasrohr und einem längssegmentierten Glasrohr dar. Bei thermischer Ausdehnung des Klebers bleibt das Verbundglasrohr weiterhin spannungsarm. Es können nicht nur lichtaushärtende Kleber, sondern auch alle bei Flachglasverklebungen üblichen und eingesetzten zweikomponentigen Gießmassen und Verbundfolien verwendet werden. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres vorgesehen mit den Schritten: a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohrs und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohrs, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres vorge- sehren mit den Schritten: a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohrs und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohrs, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Evakuieren des Raumes zwischen den inneren und den äußeren Glasrohr, d) Aneinanderpressen von innerem Glasrohr und äußerem Glasrohr, e) Erwärmung bis zum Erweichen der verbindenden Zwischenschicht, f) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht,. g) Abkühlen.
Das Evakuieren kann mittels eines Foliensacks, der das innere Glasrohr und das äußere Glasrohr umhüllt, oder mittels Dichtlippen vorgenommen werden.
Das Aneinanderpressen der Glasrohre und das Erwärmen kann in einem Autoklaven erfolgen.
Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohrs (gießtechnisches Verfahren) wird a) das innere und das äußere Glasrohr vertikal gestellt und auf Abstand gehalten, b) in den Zwischenraum zwischen den Glasrohren von unten mindestens ein Polymer mit Überdruck eingefüllt, c) von oben an den Zwischenraum Unterdruck angelegt, d) nach vollständiger Befüllung des Zwischenraumes und eines oben befindlichen Steigers Unterdruck und Überdruck abgestellt, e) das Verbundglasrohr von unten nach oben erwärmt.
Für die Herstellung von Verbundglasrohren werden längssegmentierte Glasrohre (Glasrohrsegmente) verwendet. Die Glasrohrsegmente werden durch Längssprengen oder Längssägen mittels Diamanttrennscheibe hergestellt. Anschließend werden die Kanten der Glasrohrsegmente mit einem Diamant- Profilschleifer überschliffen und eine Kantenkontur erzeugt. Dieser Schritt ist wichtig, da bei den anschließenden Verarbeitungsschritten Beanspruchungen der Kanten auftreten, welche zu Ausmuschelungen am Glas führen würden. Das Zurückschleifen der Kanten muss betragsmäßig mindestens der Dicke der später verwendeten verbindenden Zwischenschicht entsprechen.
Die verbindende Zwischenschicht kann eine in der Flachglas- Verbundscheibenherstellung verwendete PVB-Folie (Polyvinylbutyral-Folie) oder eine PU-Folie (Polyurethan-Folie) sein. PVB- und PU-Folien werden in verschiedenen Mischungen und verschiedenen Foliendicken (0,38, 0,76, 1 ,14, und 1 ,52 mm) angeboten.
Es können auch mehrere verbindende Zwischenschichten übereinander oder überlappend zwischengelegt werden.
Der Zwischenraum zwischen den Glasrohren kann durch Einlegen einer oder durch Kombination mehrerer Foliendicken auch durch Mischung zwischen PVB- und PU-Folien, ausgefüllt werden. Die gesamte Foliendicke ist etwas größer zu wählen als das rechnerische Spaltmaß zwischen den Glasrohren.
Bei der Herstellung solcher Verbundgläsröhre wird folgendermaßen vorgegangen: Die PVB- oder PU-Folie wird auf die benötigte Größe vorkonfektioniert, einseitig mit einer Folienschweißzange zusammengeschweißt und um das innere Glasrohr gewickelt. Anschließend wird das äußere Glasrohr, bevorzugt die Halbschalen (längssegmentiertes Glasrohr), auf das innere Glasrohr aufgebracht.
Beim Herstellungsvorgang werden bevorzugt 1 ,14 und 0,76 mm dicke PVB - Folien (Zwischenschichten) vorkonfektioniert und zweilagig in die beiden Halbschalen eingelegt, so dass die Folien um etwa 20 bis 30 mm über den Glasrand überstehen. In eine nach oben offene Halbschale wird nun das unseg- mentierte Glasrohr eingelegt und angedrückt. Bei Passungsungenauigkeiten kann das unsegmentierte Glasrohr in der Schale soweit gedreht werden, bis eine Stellung optimaler Passung gefunden wird. Anschließend wird das bereits mit der ersten Halbschale ausgestattete unsegmentierte Glasrohr in die zweite Halbschale eingesetzt und angedrückt. Bei Bedarf kann die zweite Halbschale auch von oben auf das unsegmentierte Glasrohr aufgesetzt werden. Um ein Herabfallen der Folie zu verhindern, kann die Folie auch mit einer Folien- schweißzange auf der Halbschale vorfixiert werden.
Die an den Halbschalenrändem überstehende Folie kann nun grob zurechtge- schnitten werden. Ein Überstand von etwa 10 mm kann zur vollständigen Fugenfüllung belassen werden. Dieses Material wird nach dem Endverbund entfernt.
Der Vorverbund der Anordnung wird in einem in der Laminierungstechnik bekannten Foliensack aus Polyethylen durchgeführt. Dazu wird die Anordnung stirnseitig mit gelochten Deckelscheiben aus Polyamid ausgestattet, die mit hitzebeständigen Klebebändern an der Anordnung fixiert werden. Bei Bedarf werden die Schalen ebenfalls mit diesen Klebebändern gesichert. Anschließend wird die Anordnung in den Foliensack eingebracht. Über ein Entlüftungsventil wird die im Foliensack eingeschlossene Luft abgesaugt. Dadurch werden die Schalenelemente an die Zwischenschicht angedrückt. Die zwischen verbindende Zwischenschicht und Glasrohr oder zwischen Zwischenschicht und Zwischenschicht eingeschlossene Luft entweicht. Die Stirnscheiben verhindern beim Evakuieren das Einziehen und die Zerstörung des Foliensackes. Die Halbschalenelemente werden beim Evakuieren auf dem unsegmentierten Glasrohr positioniert und zentriert.
Eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung des Foliensackes besteht darin, dass ein Folienschlauch mit etwas kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des unsegmentierten Glasrohres innen durch das unsegmentierte Glasrohr und ein zweiter Folienschlauch außen über die Halbschalen geführt wird. An den Stirnseiten werden die beiden Schläuche vakuumdicht mit einer Folienschweißzange miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass im Autoklaven überall am Verbundglasrohr der gleiche Autoklavendruck anliegt. Nun wird die Anordnung in den Autoklaven eingebracht und auf eine Temperatur von 135 °C bis 160 °C, je nach verwendeter Folientype, aufgeheizt. Dabei erweicht die verbindende Zwischenschicht und verbindet sich mit den Glasrohren. Bei Bedarf kann nun noch ein Überdruck von 1 bis 10 bar im Autoklaven eingestellt werden. Dieser sorgt in Verbindung mit dem Unterdruck im Foliensack dafür, dass die noch zwischen Zwischenschicht und Zwischenschicht oder zwischen verbindender Zwischenschicht und Glasrohr vorhandenen Luftbläschen auf eine mit dem menschlichen Auge nicht mehr wahrzunehmende Größe komprimiert werden. Danach werden die Autoklaventemperatur und der Überdruck wieder auf Umgebungsniveau gesenkt. Bei richtiger Auswahl von Rohrtoleranzen, Folientyp und -dicke, Spaltmaß der Schalen, Autoklaventemperatur und -druck wird eine spannungsarme Verbindung zu einem Verbundglasrohr erreicht.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Verbundglasrohren ist ein gießtechnisches Verfahren. Dazu werden in einen Deckel aus Silicongummi zuerst das zentrale unsegmentierte Glasrohr und danach das segmentierte Glasrohr eingesetzt. Der Deckel ist derartig ausgebildet, dass er einerseits die beiden Rohre in der richtigen Position zueinander fixiert und andererseits den Spaltraum zwischen den beiden Rohren zur Umgebung hin abdichtet. Mit einem weiteren Deckel werden die beiden anderen Rohrenden zueinander zentriert und abgedichtet. Bei Bedarf können die beiden Deckel zentrisch mit einem Zuganker verspannt werden um eine höhere Dichtwirkung zu erzielen.
Die Befüllung mit Kleber erfolgt vorzugsweise von unten nach oben mittels eines im unteren Deckel befindlichen Füllventils. Das Ventil wird geöffnet und die Vergussmasse mit Überdruck blasenfrei bis zum oberen Abschlussdeckel eingefüllt. Der obere Deckel besitzt eine Entlüftungseinrichtung, über die bei Bedarf die Luft aus dem Spaltraum abgesaugt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Vergussmasse extrem blasenfrei in den Spaltraum eingebracht wird. Nach vollendetem Füllvorgang kann eine gezielte und stark beschleunigte Aushärtung dadurch erreicht werden, dass eine Wärmequelle die Vergussmasse von unten nach oben beheizt. Bei Vergussmassen mit hohem Volumenschrumpf während der Aushärtung kann die Entlüftungseinrichtung gleichzeitig als Steigrohr verwendet werden, aus welchem der Volumenschrumpf der Vergussmasse bei gezielter Aushärtung von unten nach o- ben ausgeglichen wird.
Bei Rohrlängen über 0,5 m wird das unsegmentierte Glasrohr wieder, wie vorher beschrieben, in den unteren Fixier- und Dichtdeckel eingebracht. Danach werden die beiden Schalenhälften über transparente very high bonding (VHB) Klebebänder, das heißt Klebebänder mit sehr hoher Klebekraft, zueinander fixiert, abgedichtet und auf der gewünschten Distanz zueinander gehalten. Die stirnseitige Abdichtung und Befüllung mit Vergussmasse erfolgt wieder in der gleichen Weise wie bei den kurzen unsegmentierten Glasrohren.
Bei sehr langen Rohren kann die Spaltbefüllung mit Vergussmasse auch mit horizontal liegenden oder leicht schräg gestellten Rohren erfolgen. Dadurch verringert sich der Höhenunterschied zwischen den beiden Rohrenden und damit auch der notwendige Fülldruck für die Vergussmasse.
Ebenso ist es bei horizontal liegenden Rohren mit zwei Außenschalen, die Längskanten der Halbschalen liegen nun in 6 und 12 Uhr Position, möglich, die Vergussmasse mittels Folienschlauch in den oben offenen Längsspalt zwischen den beiden Halbschalen einzufüllen. Die Füllung des konzentrischen Spaltraumes erfolgt dann von der 6 Uhr zur 12 Uhr Position.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines Verbundglasrohrs im Innenausbau, in Architektur und Bauwesen, im Möbel- und Messebau, im Röhrleitungsund Anlagenbau, für Mast-, Trage- und Stützkonstruktionen, in der Beleuchtungstechnik, z. B. als Beleuchtungssäule.
Eine weitere Ausgestaltung ist ein Verbund von profilierten Glaskörpern, wobei die über eine verbindende Zwischenschicht verbundenen Glaskörper ebenfalls eine erhöhte Bruch- und Reststandfestigkeit als ein entsprechender nichtver- bundener Glaskörper aufweist. Ein Verbundglaskörper beispielsweise aus zwei Glasrohrhalbschalten bestehend, wobei die Halbschalen ineinanderge- legt und verbunden sind und eine Verbundglasrinne bilden. Weiterhin kann ein Rohrstab in zwei Hälften gespalten sein, die anschließend durch eine verbindende Zwischenschicht zu einem Verbundglasrohrstab zusammengefügt werden.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und von Beispielen näher erläutert.
Zeichnung
Die Zeichnung enthält Fig. 1 bis Fig. 3. Es zeigt:
Fig. 1 : Querschnitt durch ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr (1 ), einer Polymerschicht (3) (verbindende Zwischenschicht) und einem äußeren Glasrohr bestehend aus zwei Halbschalen (2).
Fig. 2: eine Längsansicht mit einem inneren Glasrohr (1), zwei Halbschalen (2) und einer Polymerschicht (3).
Fig. 3: Querschnitt durch ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr (1 ), einer Polymerschicht (3) und einem Außenrohr, bestehend aus drei Drittelschalen (2). Beispiele
Vergleichsbeispiel
In einer hydraulischen Festigkeitsprüfmaschine wurde ein Glasrohr aus DURAN ® mit einem Außendurchmesser von 100 mm, einer Wanddicke von 5,0 mm und einer Rohrlänge von 1 ,5 m mit einer Druckkraft von 90 kN belastet. Diese Kraft erzeugt im Glasrohr eine Druckspannung von 60 N/mm2. Auf das belastete Rohr wird von der Seite her ein Pendelschlagversuch mit einer Stahlkugel mit der Masse von 2 kg durchgeführt. Die Kugel trifft beim Schlag mittig auf das Glasrohr auf, welches unter Bildung vornehmlich handtellergroßer Splitter komplett zu Bruch geht. Die Prüfmaschine schaltet daraufhin sofort ihr Hydrauliksystem ab.
Beispiel
In eine hydraulische Festigkeitsprüfmaschine wurde ein erfindungsgemäßes Verbundglasrohr, bestehend aus einem unsegmentierten Innenglasrohr, einer polymeren Folienschicht (verbindende Zwischenschicht) und zwei Schalenelementen (längssegmentiertes Glasrohr) gestellt. Das Innenglasrohr hatte einen Außendurchmesser„ von 100 mm, eine Wanddicke von 5,0 mm und eine Rohrlänge von 1 ,5 m. Die Gesamtlänge der Schalenelemente (Innendurchmesser 104 mm, Wanddicke 3 mm) betrug 1 ,48 m. Das Innenglasrohr ragte an beiden Enden um jeweils 1 cm über die Stirnseiten der Schalenelemente heraus. Dadurch wurden keine Druckkräfte von den Schalenelementen aufgenommen. Die Druckspannung im Innenglasrohr betrug ebenfalls 60 N/mm2. Nach dem Auftreffen der Pendelschlag-Kugel mit der Masse von 2 kg auf der Außenschale des Verbundglasrohres wurden Risse ausgelöst, die sich bis ins Innenglasrohr fortpflanzten. Ein Bruch des Verbundglasrohres erfolgte nicht. Das Verbundglasrohr behielt die geforderte erhöhte Bruch- und Reststandfestigkeit. Es konnte trotzdem noch die gleiche Druckkraft wie vor dem Pendelschlag übertragen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr und einer die beiden Glasrohre verbindendenden Zwischenschicht, wobei ein Glasrohr längssegmentiert und das andere Glasrohr unsegmentiert ist.
2. Verbundglasrohr nach Anspruch 1 , bestehend aus mindestens einem weiteren längs- oder unsegmentierten Glasrohr und mindestens einer weiteren verbindenden Zwischenschicht.
3. Verbundglasrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unsegmentierte Glasrohr im wesentlichen lastaufnehmend ist.
4. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundglasrohr eine erhöhte Bruch- und Reststandfestigkeit aufweist.
5. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das längssegmentierte Glasrohr zusätzlich quersegmentiert ist, wobei vorzugsweise die quersegmentierten Glasrohrabschnitte nicht länger als 180 cm sind.
6. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das längssegmentierte Glasrohr im wesentlichen in zueinander symmetrische Segmente, insbesondere in zwei Glasrohrhalbschalen, aufgeteilt ist.
7. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundglasrohr als Brandschutzverglasung ausgeführt ist.
8. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verbindende Zwischenschicht funktionale Elemente enthält.
9. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gläsrohren eine weitere funktionale Zwischenschicht eingebracht ist.
10. Verbundglasrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Zwischenschicht oder die funktionalen Elemente der Färb- oder Mustergebung, der Beleuchtung, der Signalgebung und/oder der Anzeige von Informationen dienen.
11. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien wie thermoplastische Folien, Gießharze, vernetzende Silikone oder Silikongele, anaerob aushärtendende Kleber und/oder thermoplastische Polymere enthält.
12. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien Polyvinylbutyral und Polyurethan oder Mischungen davon enthält.
13. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verbindende Zwischenschicht transparent ist.
14. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das unsegmentierte Glasrohr mindestens so lang oder länger als das längssegmentierte Glasrohr ist.
15. Verbundglasrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Glasrohr thermisch oder chemisch vorgespannt ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 mit den Schritten: a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohrs und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohrs, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht.
17. Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 mit den Schritten: a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohrs und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohrs, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Evakuieren des Raumes zwischen dem inneren Glasrohr und dem äußeren Glasrohr, d) Aneinanderpressen von innerem Glasrohr und äußerem Glasrohr, e) Erwärmung bis zum Erweichen der verbindenden Zwischenschicht, f) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht,. g) Abkühlen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, . dass das Evakuieren mittels eines Foliensacks, der das innere Glasrohr und das äußere Glasrohr umhüllt, oder mittels Dichtlippen vorgenommen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aneinanderpressen der Glasrohre und das Erwärmen in einem Autoklaven erfolgt.
20. Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohrs nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei a) das innere Glasrohr und das äußere Glasrohr vertikal gestellt und auf Abstand gehalten werden, b) in den Zwischenraum zwischen den Glasrohren von unten mindestens ein Polymer mit Überdruck eingefüllt wird, c) von oben an den Zwischenraum Unterdruck angelegt wird, d) nach vollständiger Befüllung des Zwischenraumes und eines oben befindlichen Steigers Unterdruck und Überdruck abgestellt werden, e) das Verbundglasrohr von unten nach oben erwärmt wird.
21. Verwendung eines Verbundglasrohrs nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 im Innenausbau, in Architektur und Bauwesen, im Möbel- und Messebau, im Rohrleitungs- und Anlagenbau, für Mast-, Trage- und Stützkonstruktionen, in der Beleuchtungstechnik, als Beleuchtungssäule.
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