WO2015010922A1

WO2015010922A1 - Verbundelement und dessen verwendung

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Publication number: WO2015010922A1
Application number: PCT/EP2014/064887
Authority: WO
Inventors: Jens MEISS; Clemens Ottermann; Hauke Esemann; Joerg Hinrich Fechner; Andreas Ortner; Rainer Liebald; Klaus-Peter KUREK; Markus HEISS-CHOUQUET
Original assignee: Schott Ag
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2015-01-29
Also published as: DE112014003401A5; CN105408107A; US20160136929A1; CA2919071A1; JP2016531067A; JP6407277B2; DE102013214422A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leichtgewichtsverbundscheibe, welche zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe und zumindest eine organische Schicht A umfasst. Das Flächengewicht der Leichtgewichtsverbundscheibe liegt im Bereich von 0,5 kg/m2 bis 5,5 kg/m2, das Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten beträgt 1:0,01 bis 1:1 und die Gesamtdicke aller organischen Schichten ist kleiner gleich 350 µm. Die Leichtgewichtsverbundscheibe erfüllt die thermischen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrtbehörden und weist einen „Total Heat Release", gemessen in Überein- stimmung mit der JAR/FAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006, von kleiner 65 kW x Min./ m2 und eine Nachbrennzeit nach Entfernung der Flamme im „Vertical Bunsen Burner Test", gemessen in Übereinstimmung mit der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I & AITM 2.0002A, von kleiner 15 Sek. auf. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leichtgewichtsfensterscheibe, insbesondere eine Flugzeugfensterinnenscheibe und ein Rauchbarriereelement.

Description

Verbundelement und dessen Verwendung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundelement mit zumindest einer mineralischen Glas- oder Glaskeramikschicht und zumindest einer an die Glas- oder Glaskeramikschicht angrenzenden organischen Schicht mit einem niedrigen Gesamtflächengewicht und einer niedrigen Heat Release Rate sowie das Verfahren zur Herstellung und die Verwendung eines solchen Verbundelements. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Flugzeugfensterin- nenscheibe oder Leichtgewichtsfensterscheibe und ein Rauchbarriereelement mit solch einem Verbundelement.

Glas/Kunststoff Verbundscheiben für den Einsatz in Fahrzeugen zu Land, zu Wasser und zu Luft sowie auch für die Verwendung im Architekturbereich und Bereich der Inneneinrichtungen sind auf mancherlei Weise im Stand der Technik beschrieben und erfüllen manche Anforderungen, welche gestellt werden. Einige Anwendungen, vor allem solche im Bereich Transportation, wie im Flugzeugbau und Bau von Elektromobilen, stellen jedoch Anforderungsprofile, für die im Stand der Technik bisher keine Lösungen aufgezeigt wurden. Zu nennen sind hier vor allem Scheiben mit einem geringen Flächengewicht und gleichzeitig der Erfüllung hoher thermischer Sicherheitsanforderungen, gekoppelt mit einer hohen optischen Transparenz, guter Kratzfestigkeit und guter Chemikalienbeständigkeit.

Für besondere Anwendungen, wie beispielsweise in der Luftfahrt, sind spezielle Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, welche eine Verbesserung der bekannten Verbundmaterialien erfordern. Im Kabinenbereich, beispielsweise für Scheiben als Innenausstattungselemente wie Raumteiler oder Scheiben für Fenster und Türen werden hohe thermische Sicherheitsanforderungen gestellt, wie diese beispielsweise im„C.F.R.(„Code of Federal Re- gulations"), Title 14 Aeronautics and Space, Chapter I Federal Aviation Administrations, Departement of Transportation, Part 25 Airworthiness Standards, Transport Categories Airplanes, Appendix F" oder in„Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment, der RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics )/DO-160G" oder in den„Material Qualification Requirements Glass Materials" der Lufthansa Technik oder in den entsprechenden Regularien der EASA (European Aviation Safety Agency) wie der CS- 25 („Certification Specifications for Large Aeroplanes") näher beschrieben sind. Maßgebende Werte zur Beurteilung der thermischen Sicherheits- bzw. Brandschutzanforderungen stellen die Heat Release (Wärmefreisetzung) dar und Eigenschaften wie Hitzefestigkeit, Entflammbarkeit, Brandlänge, Nachbrennzeit, Nachbrennzeit Tropfen, Rauchgasdichte und Toxizitätsgrenzen hinsichtlich der Rauchgase. Hierfür gibt es jeweils strenge Bestimmungen und enge Grenzen.

Bei dem„Heat Release Rate Test for Cabin Materials" in Übereinstimmung mit der Norm FAR (Federal Aviation Regulation) 25.853c/d App. F Part IV, wird der Probekörper während des Tests in einer Kammer definiert der Einwirkung von Wärme und Oberflächenbe- flammung ausgesetzt. Gefordert wird eine„Peak Heat Release Rate" von kleiner 65 kW/m² und eine„Total Heat Release" von kleiner 65 kW ^* Min./ m² innerhalb von 2 Minuten.

Weitere Anforderungen hinsichtlich der„flammability", wie sie in der FAR 25.853a App. F Part I (a)(1 )(i) beschrieben sind und mittels„Vertical Bunsen Burner Test" ermittelt werden, fordern eine Brandlänge von kleiner 152 mm, eine Nachbrennzeit von kleiner 15 s und eine Nachbrennzeit von Tropfen, beim Brand abtropfenden Materials, von kleiner 3 s. Hier wird der Probekörper während des Tests mit einem Abstand von 19 mm für die Dauer von einer Minute direkt an der Kante mit einer definierten Flamme (Länge 38 mm, Bunsenbrenner mit 10 mm Innendurchmesser) beaufschlagt.

Daneben gibt es Grenzen bezüglich des Flächengewichts solcher Inneneinrichtungselemente, die aufgrund der Anforderungen z.B. aus der Luftfahrtindustrie einzuhalten sind. Glasscheiben in bekannter Form scheiden bei ausreichender Festigkeit aufgrund ihres Flächengewichts aus oder bei Einhaltung des geforderten Flächengewichts scheiden sie aufgrund zu geringer Festigkeit oder ihrer Neigung zur Verbreitung von Splittern im Falle eines Bruches aus, wenn sie auch die thermischen Sicherheitsanforderungen erfüllen würden. Scheiben aus einem Polymerwerkstoff erfüllen zwar die Anforderungen an das Flächengewicht, aber nicht die geltenden Brandschutzanforderungen. Eine Verbesserung des Flammschutzes für solche Polymerscheiben geht jedoch immer mit Einbußen der Transparenz für solche Werkstoffe einher, was diese dann für Anwendungen z.B. als Sichtfenster unbrauchbar macht. Bekannte Scheiben aus einem Laminatverbund Glas / Polymer erfüllen zwar die Anforderungen an die Transparenz und die thermische Sicherheit, aber nicht die des Flächengewichts, wie z.B. Verbundglasscheiben, wie sie als Frontscheibe für Kraftfahrzeuge oder als Verbundsicherheitsglas im Architekturbereich bekannt sind. Andere Laminatverbundscheiben Glas / Polymer, wie sie nachfolgend in der Aufführung des Standes der Technik beschrieben sind, erfüllen nicht die geltenden Brandschutzanforderungen.

Da Scheiben nach dem Stand der Technik die geltenden Bedingungen im Flugzeugbau nicht erfüllten, gelten dort bisher Sondergenehmigungen der jeweils zuständigen Luftfahrt- behörde. So ist es derzeit Standard, für Fenster- oder Türenelemente oder Bestandteile eines Fensters oder einer Türe oder als Raumteiler Scheiben aus einem Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) zu verwenden. Diese werden beispielsweise hergestellt als extrudierte Platten, aus denen die entsprechende Kontur dann

ausgeschnitten wird oder im Spritzgussverfahren, bei dem die Kontur direkt abgeformt wird. Zur Verbesserung der Brandschutzsicherheit können die Materialien mit Additiven ausgerüstet werden. Trotzdem erfüllen solche Scheiben jedoch in keinem Fall die gesamten Forderungen der internationalen Bestimmungen hinsichtlich Brandschutzsicherheit, wie sie z.B. von der FAA (Federal Aviation Administration) der USA aufgestellt wurden und international angewendet werden, wie z.B. die JAR („Joint Aviation Requirements") bzw. die CS („Certification Specifications) der EASA wiedergeben. Auch besitzen solche Scheiben keine mit Glas vergleichbare Kratzfestigkeit, trotz teilweise zusätzlicher Hartstoffbeschich- tungen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Vorteilhaft ist einzig ihr geringes Flächengewicht. Die Dicke einer solchen standardmäßig als Fensterscheibe der Innenausstattung in Flugzeugen eingesetzten PC- oder PMMA-Scheibe beträgt typischerweise etwa 2 mm mit einem Flächengewicht von 2,4 kg/m² und gilt als Maßgabe für entsprechende Weiterentwicklungen oder Alternativen.

Nach dem Stand der Technik offenbart die DE 44 15 878 A1 eine Verbundglasscheibe, die zur Verwendung bei Fahrzeugen vorgesehen ist. Diese Verbundglasscheibe ist dreischichtig mit zwei Glasschichten ausgebildet, zwischen denen die Kunststoff platte angeordnet ist. Der Kunststoffkern mit einer Dicke zwischen 1 und 4 mm stützt die beiden Glasschichten, so dass trotz deren geringer Dicke zwischen 0,2 und 1 ,5 mm die Verbundglasscheibe eine gewisse Festigkeit aufweist. Die Glasschichten sind mit dem Kunststoff kern über einen elastischen Zwei-Komponenten-Silikonkautschuk mit einer Dicke zwischen 0,01 bis 0,5 mm verbunden, der als spannungsausgleichende Kleberschicht zwischen der Kunststoffplatte und der jeweiligen Glasschicht ausgeformt wurde. Hierdurch konnte bereits das Gewicht einer Verbundglasscheibe spürbar vermindert werden. Um äu ßeren Einwirkungen, wie beispielsweise einer Gefahr durch Steinschlag entgegen zu wirken, musste hier jedoch eine Mindestdicke der Glasschichten eingehalten werden, was die Gewichtseinsparung begrenzte. Die Gesamtdicke der vorgeschlagenen Verbundscheibe liegt hier theoretisch bei 1 ,42 bis 8,0 mm. Aufgrund der relativ dicken organischen Schicht besitzt diese Verbundscheibe keine ausreichende Brandschutzsicherheit, wie sie beispielsweise in den Anforderungen für die Luftfahrt gefordert werden. Ebenso zeigt die DE 102009021938 A1 in einer Weiterentwicklung der DE 44 15 878 A1 eine Verbundglasscheibe, insbesondere zur Verwendung als Kraftfahrzeugscheibe oder Fassadenverkleidung, bestehend aus einer Kunststoffplatte aus durchsichtigem Kunststoff mit einer Dicke zwischen 1 mm und 10 mm und aus wenigstens einer Glasschicht, die mit der Kunststoffplatte fest verbunden ist. Zur weiteren Gewichtseinsparung wurde auf die Zwischenschicht verzichtet und die Glasschicht ist dünner ausgeführt mit einer Dicke zwischen 0,02 mm und 0,1 mm. Auch hier wird eine relativ dicke Kunststoffplatte vorgeschlagen, welche ebenfalls wesentlich dicker ist als die Glasschicht, sodass diese Verbundscheibe nicht die thermischen Sicherheitsanforderungen erfüllt, wie sie beispielsweise in den Anforderungen für die Luftfahrt gefordert werden.

Entsprechende Vorschläge machen auch beispielsweise die EP 0 669 205, die DE 10 2010 037 und die WO 201 1/152380. Nachteilig ist immer, dass im Verhältnis zur Glasdicke die Kunststoffschicht zu dick ist. Solche Scheiben erfüllen nicht die thermischen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt, mindestens nicht die Anforderungen bezüglich der„heate relea- se rate", da immer eine zu hohe Wärmefreisetzung und damit Brandunterstützung gegeben ist, aber auch nicht die Anforderungen nach dem„vertical burner test", da der Anteil der Organik in den Verbundscheiben zu hoch ist.

Die DE 20 2010 013 869 U1 zeigt Innenausstattungselemente für Fahrzeugkabinen, insbesondere von Flugzeugen. Es soll insbesondere ein verbessertes Innenausstattungselement für Fahrzeugkabinen, bereitgestellt werden, welches zumindest einen ersten Abschnitt um- fasst, der ein transparentes Kunststoffträgersubstrat aufweisen kann, auf dessen Oberfläche eine Glasbeschichtung aufgebracht ist. Mit einer solchen Glasbeschichtung soll eine besonders kratzfeste Oberfläche, sowie Vorteile bezüglich der Hitzebeständigkeit und Brandhemmung erhalten werden. Der glasbeschichtete erste Abschnitt kann einen, vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff hergestellten zweiten Abschnitt, z.B. einen Rahmen umfassen, der mit dem ersten Abschnitt Stoff-, form-, und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Dabei können der erste und der zweite Abschnitt fest miteinander verbunden sein. Es wird zwar in allgemeiner Form der Begriff„Leichtbauelemente" angegeben, jedoch weist auch hier die Dicke der Glasbeschichtung gegenüber der Dicke des Kunststoffträgermaterials eine vergleichsweise geringe Dicke auf. Die Dicke der Glasbeschichtung wird so gewählt, dass diese mechanisch ausreichend stabil ist und gegebenenfalls weitere Anforderungen erfüllt werden. Insgesamt werden in diesem Stand der Technik aber keine Maßangaben angegeben. Da die Dicke des Kunststoffträgermaterials jedoch gegenüber der Dicke der Glasbeschichtung eine vergleichsweise höhere Dicke aufweist, erfüllt diese Verbund- scheibe ebenso nicht die Brandschutzerfordernisse, wie sie beispielsweise in den Anforderungen für die Luftfahrt gefordert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verbundelement bereitzustellen, welches neben einem ausreichend geringen Flächengewicht auch ausreichend den thermischen Sicherheitsanforderungen der gängigen Bestimmungen aus den Anforderungen für die Luftfahrt genügt. Hierbei gilt als Flächengewicht ein Vergleichswert von 2,4 kg/m² und als thermische Sicherheitsanforderungen ein Bezug auf die Bestimmungen der FAA entsprechend des„Aircraft Materials Fire Test Handbook", insbesondere zu der„Total Heat Release Rate".

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfinderische Leichtgewichtsverbundscheibe erfüllt die Anforderungen an die thermischen Sicherheitsanforderungen. Als kritischste Größe erfüllt die Leichtgewichtsverbundscheibe die Anforderung bezüglich des„Total Heat Release", d.h. die absolute Wärmefreisetzung beziehungsweise die Freisetzung der absoluten Menge an Wärme, entsprechend der Vorgaben und Testbedingungen der FAA entsprechend des„Aircraft Materials Fire Test Handbook", DOT/FAA/AR-00/12, Chapter 5„Heat Release Rate Test für Cabin Materials" und weist einen„Total Heat Release", gemessen in Übereinstimmung mit der

JAR/FAR/CS 25, App.(Appendix) F, Part IV & AITM (Airbus Industries Test Method) 2.0006, von kleiner 65 kW x Min./ m², bevorzugt von kleiner 50 kW x Min./ m², besonders bevorzugt von kleiner 40 kW x Min./ m² , insbesondere bevorzugt von kleiner 20 kW x Min./ m² auf.

Als weitere Größe bezüglich der thermischen Sicherheitsanforderungen erfüllt die Leichtgewichtsverbundscheibe die Anforderung bezüglich des„Vertical Bunsen Burner Test", d.h. der Senkrechte Bunsenbrennertest beziehungsweise der Bunsenbrennertest mit senkrecht auf die untere Kante des Testmaterials gerichteter Flamme, entsprechend der Vorgaben und Testbedingungen der FAA entsprechend des„Aircraft Materials Fire Test Handbook", DOT/FAA AR-00/12, Chapter 1„Vertical Bunsen Burner Test for Cabin and Cargo Com- partment Materials" und weist eine Nachbrennzeit nach Entfernung der Flamme im Test, gemessen in Übereinstimmung mit der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I, von kleiner 15 Sek., bevorzugt kleiner 8 Sek., besonders bevorzugt kleiner 3 Sek., insbesondere bevorzugt kleiner 1 Sek. auf. Solche kurzen Nachbrennzeiten werden aufgrund eines selbstverlöschenden Verhaltens erreicht, welches durch den erfinderischen Aufbau der Leichtgewichtsverbundscheibe erreicht wird. Es werden in besonders bevorzugten Ausführungen Nachbrennzeiten bis zu 0 Sekunden erreicht.

Unter Erfüllung dieser Anforderungen umfasst die erfinderische Leichtgewichtsverbundscheibe zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe und zumindest eine organische Schicht A und weist ein Flächengewicht mit einer unteren Grenze von größer gleich 0,5 kg/m², bevorzugt von größer gleich 1 kg/m², besonders bevorzugt von größer gleich 1 ,3 kg/m², insbesondere von größer gleich 1 ,5 kg/m², insbesondere von größer gleich 1 ,8 kg/ m², insbesondere von größer gleich 2 kg/m² auf und weist ein Flächengewicht mit einer oberen Grenze von kleiner gleich 5,5 kg/m², bevorzugt von kleiner gleich 3 kg/m², besonders bevorzugt von kleiner gleich 2,5 kg/m², insbesondere von kleiner gleich 2,3 kg/m² auf. In weiteren vorteilhaften Ausführungen weist das Flächengewicht der Leichtgewichtsverbundscheibe eine untere Grenze von größer gleich 0,6 kg/m², insbesondere von größer gleich 0,8 kg/m², größer gleich 0,9 kg/m², 1 ,1 kg/m², 1 ,2 kg/m², 1 ,4 kg/m², 1 ,6 kg/m², 1 ,7 kg/m², 1 ,9 kg/m² und 2,1 kg/m² auf. In weiteren vorteilhaften Ausführungen weist das Flächengewicht der Leichtgewichtsverbundscheibe eine obere Grenze von kleiner gleich 5,5 kg/m², insbesondere von kleiner gleich 5,0 kg/m², 4,5 kg/m², 4,0 kg/m², 3,5 kg/m², 2,8 kg/m², 2,6 kg/m², 2,4 kg/m² und 2,2 kg/m² auf.

Um neben dem Flächengewicht die thermischen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, beträgt dabei in erfinderischer Weise das Verhältnis der Gesamtdicke der zumindest einen, d.h. der einen oder mehreren mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten 1 :0,01 bis 1 :1 , insbesondere 1 :0,01 bis 1 :0,9 , bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,6 , besonders bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,3 , insbesondere 1 :0,01 bis 1 :0,25 , insbesondere bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,2 , ganz besonders bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,15 insbesondere 1 :0,01 bis 1 :0,1 und die Gesamtdicke aller organischen Schichten ist kleiner gleich 450 μηι, insbesondere kleiner gleich 350 μηι, insbesondere kleiner gleich 300 μηι, insbesondere kleiner gleich 240 μηι, bevorzugt kleiner gleich 200 μηι, insbesondere kleiner gleich 150 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, insbesondere kleiner gleich 80 μηι, ganz besonders bevorzugt kleiner gleich 70 μηι, insbesondere kleiner gleich 50 μηι, insbesondere kleiner gleich 30 μηι und insbesondere kleiner gleich 25 μηι.

Zur Einhaltung der thermischen Sicherheitsanforderungen, insbesondere bezüglich des „Total Heat Release" und der Nachbrennzeit im„Vertical Bunsen Burner Test" bzw.„Bun- sen Burner Test" ist zum einen die absolute Menge an Wärme, die der Anteil der Organik in der Leichtgewichtsverbundscheibe freisetzt bzw. die brennbar ist entscheidend, weshalb die Gesamtdicke der organischen Schichten in erfinderischer Weise bei gegebenen Flächengewichten begrenzt ist. Aber es ist nicht nur die absolute Menge an Wärme freisetzender bzw. brennbarer Organik entscheidend, sondern innerhalb der angegebenen Flächengewichte ist auch das Verhältnis zwischen nicht brennbarem mineralischem Glas oder Glaskeramik und dem Gesamtanteil an Organik in einer solchen Leichtgewichtsverbundscheibe von entscheidender Bedeutung, um die thermischen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Hierbei spielt es eine Rolle, wie viel an Wärmekapazität seitens des Glases oder der Glaskeramik in einer Leichtgewichtsverbundscheibe bereitgestellt wird und damit an Wärme von dem Glas oder der Glaskeramik innerhalb der Grenze des Flächengewichts für die Leichtgewichtsverbundscheibe aufgenommen werden kann.

Auch um solche Leichtgewichtsverbundscheiben für die verschiedenen Anwendungen vor allem in den Bereichen Transportation und Architektur wirtschaftlich einsetzen zu können, aber auch um den absoluten Anteil an Organik hinsichtlich der Brandschutzanforderungen begrenzt zu halten, wird die erfinderische Leichtgewichtsverbundscheibe von den angegebenen Flächengewichten unter Einhaltung der angegebenen Verhältnisgrenzen zwischen nicht brennbarem Glas oder Glaskeramik und dem Anteil an Organik gekennzeichnet.

Für viele Anwendungen sind die optischen Eigenschaften, insbesondere die Transparenz der Leichtgewichtsverbundscheibe ein wesentliches Merkmal. Hierunter fallen Fensteroder Türenelemente oder Bestandteile eines Fensters oder einer Türe, Raumteiler oder auch Rauchgasbarriereelemente, sogenannte Smokebarriers, im Bereich Architektur oder als Ausstattungselemente für Fahrzeugkabinen im Bereich Transportation, beispielsweise Innenfensterscheiben in einem Flugzeug oder Verglasungen in einem Elektromobil. Gerade wo das Flächengewicht eine maßgebliche Rolle einnimmt, scheiterten bisher Versuche leichte Materialien den thermischen Sicherheitsanforderungen anzupassen an der Güte der optischen Eigenschaften. Eine deutliche Verbesserung der thermischen Eigenschaften von Polymermaterialien in Richtung Flammhemmung oder Entflammbarkeit ging immer in nicht tragbarer Weise auf Kosten der Transparenz.

Unter Transparenz wird die Eigenschaft einer Schicht, einer Scheibe oder einer Verbundscheibe mit einer Transmission größer gleich 80 Prozent im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichts von 380 nm bis 900 nm, insbesondere von 420 nm bis 800 nm verstanden. Es ist den Erfindern gelungen, unter Einhaltung der o.a. thermischen Sicherheitsanforderungen und der angegebenen niedrigen Flächengewichte eine Leichtgewichtsverbundscheibe bereitzustellen, die den Anforderungen an die optischen Eigenschaften für eine Sichtscheibe für die verschiedenen Einsatzgebiet gerecht wird. So beträgt die Transparenz der Leichtgewichtsverbundscheibe in jeweils bevorzugten Ausführungsformen größer 80 %, bevorzugt größer 85 %, besonders bevorzugt größer 88 %, insbesondere bevorzugt größer 90 %. Die Transparenz der Leichtgewichtsverbundscheibe kann hierbei auch größer 91% betragen. In erfinderischer Weise besitzt die Glas- oder Glaskeramikschicht eine entsprechende Transparenz und die Transparenz der organischen Schichten liegt, auch aufgrund ihrer begrenzten Schichtstärke, dabei zum Teil noch höher. So hat die organische Schicht in der besonders bevorzugten Ausführungsform als transparenter Klebefilm in der Ausführung eines optical clear adhesive (OCA) eine Reintransmission von größer 99%. Unter Reintransmission (internal transmittance) wird der reine Lichttransport durch das Schichtmaterial ohne Berücksichtigung von Reflexionsverlusten verstanden.

Daneben ist in der bevorzugten Ausführung der Leichtgewichtsverbundscheibe mit guten optischen Eigenschaften aber auch eine hervorragende Schlierenfreiheit, geringe Trübung bzw. geringes Streuverhalten (haze), keine Verzerrungen bzw. eine neutrale Farbwiedergabe (entsprechend Farbwiedergabeindex DIN EN 410) gegeben. Auch hier ist das Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten von Vorteil. So beträgt das optische Streuverhalten (haze) der Leichtgewichtsverbundscheibe kleiner gleich 1 ,5%, bevorzugt kleiner gleich 1 ,0 %, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,5%, gemessen mit einem HazeGard, Messung nach ASTM D1003 D1044. Der Farbwiedergabeindex der Leichtgewichtsverbundscheibe nach DIN EN 410 beträgt größer gleich 95, bevorzugt größer gleich 98, besonders bevorzugt größer gleich 99.

Die Grundträgerplatte der erfinderischen Leichtgewichtsverbundscheibe ist eine mineralische Glasscheibe oder eine Glaskeramik wobei die Dicke der zumindest einen Glas- oder Glaskeramikscheibe kleiner gleich 1 mm, bevorzugt kleiner gleich 0,8 mm, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,6 mm und größer gleich 200 μηι, bevorzugt größer gleich 350 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 450 μηι insbesondere bevorzugt größer gleich 500 μηι, insbesondere größer gleich 530 μηι beträgt. Vorteilhafte Dicken betragen 0,2 mm, 0,21 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,55 mm, 0,7 mm, 0,9 oder 1 ,0 mm. Bevorzugt wird hier ein Glas oder eine Glaskeramik verwendet, das/die für seinen/ihren Gebrauch vorgespannt ist. Dieses Glas oder diese Glaskeramik kann chemisch durch lo- nenaustausch oder thermisch oder in einer Kombination thermisch und chemisch vorgespannt sein.

Die zumindest eine mineralische Glasscheibe, d.h. eine Glasscheibe oder eine zweite Glasscheibe oder auch noch zumindest eine weitere, besteht bevorzugt aus einem Lithium- Aluminiumsilikatglas, Kalk-Natron-Silikatglas, Borosilikatglas, Alkali-Aluminosilikatglas, alkalifreien oder alkaliarmen Aluminosilikatglas. Solche Gläser werden beispielsweise mittels Ziehverfahren, wie ein Downdraw-Ziehverfahren, Overflow-Fusion oder mittels Float- Technologie gewonnen.

Vorteilhaft kann ein eisenarmes oder eisenfreies Glas, insbesondere mit einem Fe₂0₃- Gehalt kleiner 0,05 Gew.%, vorzugsweise kleiner 0,03 Gew.% verwendet werden, da dieses verminderte Absorption aufweist und somit insbesondere eine erhöhte Transparenz ermöglicht.

Für andere Anwendungen werden aber auch Graugläser oder gefärbte Gläser bevorzugt. Als Grundträgermaterial kann auch ein optisches Glas dienen, wie beispielsweise ein Schwerflintglas, Lanthanschwerflintglas, Flintglas, Leichtflintglas, Kronglas, Borosilikat- Kronglas, Barium-Kronglas, Schwerkronglas oder Fluorkronglas.

Bevorzugt werden Lithium-Aluminiumsilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 55-69

Al₂0₃ 19-25

Li₂0 3-5

Summe Na₂0 + K₂0 0-3

Summe MgO + CaO +SrO + BaO: 0-5

ZnO 0-4

Ti0₂ 0-5

Zr0₂ 0-3

Summe Ti0₂+Zr0₂+Sn0₂ 2-6

P₂0₅ 0-8

F 0-1

B₂0₃ 0-2 , sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂0₃, Fe₂0₃, CoO, NiO, V₂0₅, Nd₂0₃, Mn0₂, Ti0₂, CuO, Ce0₂, Cr₂0₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-1 Gew.-%, sowie Läutermittel wie As₂0₃, Sb₂0₃, Sn0₂, S0₃, Cl, F, Ce0₂ von 0-2 Gew%.

Bevorzugt werden weiterhin Kalk-Natron-Silikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 40-80

Al₂0₃ 0-6

B₂0₃ 0-5

Summe Li₂0 + Na₂0 + K₂0 5-30

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-30

Summe Ti0₂+Zr0₂ 0-7

P₂0₅ 0-2,

sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂0₃, Fe₂0₃, CoO, NiO, V₂0₅, Nd₂0₃, Mn0₂, Ti0₂, CuO, Ce0₂, Cr₂0₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-5 Gew.-% bzw. für„Schwarzes Glas" von 0-15 Gew.%, sowie Läutermittel wie As₂0₃, Sb₂0₃, Sn0₂, S0₃, Cl, F, Ce0₂ von 0-2 Gew%.

Bevorzugt werden weiterhin Borosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 60-85

Al₂0₃ 1 -10

B₂0₃ 5-20

Summe Li₂0 + Na₂0 + K₂0 2-16

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 0-15

Summe Ti0₂+Zr0₂ 0-5

P₂0₅ 0-2,

Bevorzugt werden weiterhin Alkali-Alumosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 40-75

Al₂0₃ 10-30 B₂0₃ 0-20

Summe Li₂0 + Na₂0 + K₂0 4-30

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 0-15

Summe Ti0₂+Zr0₂ 0-15

P₂0₅ 0-10,

Bevorzugt werden weiterhin alkalifreie Aluminosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 50-75

Al₂0₃ 7-25

B₂0₃ 0-20

Summe Li₂0 + Na₂0 + K₂0 0-0,1

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-25

Summe Ti0₂+Zr0₂ 0-10

P₂0₅ 0-5,

Bevorzugt werden weiterhin alkaliarme Aluminosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

Si0₂ 50-75

Al₂0₃ 7-25

B₂0₃ 0-20

Summe Li₂0 + Na₂0 + K₂0 0-4

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-25

Summe Ti0₂+Zr0₂ 0-10

P₂0₅ 0-5,

Besonders bevorzugt sind beispielsweise dünne Gläser wie sie die Schott AG, Mainz unter den Bezeichnungen D263, D263 eco, B270, B270 eco, Borofloat, Xensation Cover, Xensation cover 3D, AF45, AF37, AF 32 oder AF32 eco vertreibt.

In einer weiteren Ausführung ist die zumindest eine mineralische Scheibe, d.h. eine Scheibe oder eine zweite Scheibe oder auch noch zumindest eine weitere Scheibe eine Glaskeramik, wobei die zumindest eine mineralische Glaskeramikscheibe aus einem keramisier- ten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino-Silikatglas insbesondere aus einem chemisch und/oder thermisch gehärteten keramisierten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino- Silikatglas besteht. In einer weiteren Ausführung besteht die Scheibe oder die Scheiben aus einem keramisierbaren Ausgangsglas, welches im Brandfall unter Hitzeinwirkung ke- ramisiert oder weiter fortschreitend keramisiert und damit eine erhöhte Brandschutzsicherheit bewirkt.

Bevorzugt wird eine Glaskeramik oder ein keramisierbares Glas mit folgender Zusammensetzung des Ausgangsglases verwendet (in Gew.-%):

Li₂0 3,2-5,0

Na₂0 0- 1,5

K₂0 0- 1,5

Summe Na₂0 + K₂0 0,2-2,0

MgO 0,1 -2,2

CaO 0- 1,5

SrO 0- 1,5

BaO 0-2,5

ZnO 0- 1,5

Al₂0₃ 19-25

Si0₂ 55-69

Ti0₂ 1,0-5,0

Zr0₂ 1,0-2,5

Sn0₂ 0- 1,0

Summe Ti0₂+ Zr0₂ + Sn0₂ 2,5-5,0

P₂0₅ 0-3,0 ln einer anderen Ausführung wird eine Glaskeramik oder ein keramisierbares Glas mit folgender Zusammensetzung des Ausgangsglases bevorzugt verwendet (in Gew.-%):

Li₂0 3 - 5

Na₂0 0- 1,5

K₂0 0- 1 ,5

Summe Na₂0 + K₂0 0,2 - 2

MgO 0,1 - 2,5

CaO 0 - 2

SrO 0-2

BaO 0 - 3

ZnO 0- 1,5

Al₂0₃ 15 - 25

Si0₂ 50 - 75

Ti0₂ 1 - 5

Zr0₂ 1 - 2,5

Sn0₂ 0- 1,0

Summe Ti0₂+ Zr0₂ + Sn0₂ 2,5 - 5

P₂0₅ 0 - 3,0

In einer anderen Ausführung wird eine Glaskeramik oder ein keramisierbares Glas mit folgender Zusammensetzung des Ausgangsglases bevorzugt verwendet (in Gew.-%):

Li₂0 3-4,5

Na₂0 0- 1,5

K₂0 0- 1,5

Summe Na₂0 + K₂0 0,2-2

MgO 0-2

CaO 0-1,5

SrO 0-1,5

BaO 0-2,5

ZnO 0-2,5

B₂0₃ 0- 1

Al₂0₃ 19-25

Si0₂ 55-69

Ti0₂ 1,4-2,7

Zr0₂ 1,3-2,5

Sn0₂ 0-0,4 Summe Ti0₂ + Sn0₂ kleiner 2,7

P₂0₅ 0 - 3

Summe Zr0₂ + 0,87 (Ti0₂ + Sn0₂) 3,6 - 4,3

Für eine Transparenz der zumindest einen Glaskeramikscheibe von > 80% beträgt der Gehalt an Ti0₂ besonders vorteilhaft weniger als 2 Gew.-%, der Gehalt an Sn0₂ besonders vorteilhaft weniger als 0,5 Gew.-% und der Gehalt an Fe₂0₃ besonders vorteilhaft weniger als 200 ppm.

Die zumindest eine Glaskeramikscheibe enthält Hochquarz-Mischkristalle oder Keatit- Mischkristalle als vorherrschende Kristallphase. Die Kristallitgröße beträgt vorzugsweise kleiner 70 nm, besonders bevorzugt kleiner gleich 50 nm, ganz besonders bevorzugt kleiner gleich 10 nm.

Zur Verbesserung vor allem der Bruchfestigkeit und der Kratzfestigkeit der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe wird diese in bevorzugter Ausführung der Erfindung thermisch und/oder chemisch vorgespannt. Insbesondere für die spezielle Anwendung als Inneneinrichtungselement in der Luftfahrt, wie z. B. als Innenfensterscheibe, muss solch eine Leichtgewichtsverbundscheibe einen„Abuse load test" und einen„Ball drop test" bestehen, wie er beispielsweise in den„Lufthansa Technik Material Qualifikation Requirements" angegeben wird. Dies ist bei der Begrenzung der Dicke einer Glas- oder Glaskeramikscheibe für eine erfinderische Leichtgewichtsverbundscheibe einzuhalten, wenn diese thermisch und/oder chemisch vorgespannt ist.

Bekannt sind thermische und chemische Vorspannprozesse. Bei thermischen Vorspannprozessen wird der gesamte Glasgegenstand erhitzt und dann die Glasoberfläche durch Anblasen mit kalter Luft schnell abgeschreckt. Dadurch erstarrt die Oberfläche sofort, während das Glasinnere sich weiter zusammenzieht. So entsteht im Inneren eine Zugspannung und entsprechend an der Oberfläche eine Druckspannung. Thermische Vorspannprozesse eignen sich allerdings in der Regel weniger für dünne Gläser mit einer Dicke unterhalb von 1 mm oder 0,5 mm.

In einer Ausführung der Erfindung ist die zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe vorteilhaft vor einem chemischen Vorspannen thermisch vorgespannt. Die Erfindung bezieht sich besonders bevorzugt auf eine Ausführung der Glas- oder Glaskeramikscheibe als chemisch vorgespanntes Substrat. Das chemische Vorspannen kann einstufig oder auch mehrstufig erfolgen. Insbesondere werden alkali- oder lithiumhaltige Gläser oder Glaskeramiken verwendet bei denen Natrium-Ionen gegen Kalium-Ionen bzw. Lithium-Ionen gegen Natrium-Ionen ausgetauscht werden. Durch den Austausch kleinerer Ionen gegen größere Ionen wird auf diese Weise in der Oberfläche der Glas- oder Glaskeramikscheibe eine Druckspannung erzeugt. Der lonenaustausch erfolgt beispielsweise in einem entsprechenden Salzbad, wie KN0₃ oder NaN0₃ oder AgN0₃ oder einer beliebigen Mischung aus den Salzen oder in einem mehrstufigen Verfahren unter Verwendung von KN0₃ und/oder NaN0₃ und/oder AgN0₃. Die Vorspanntemperaturen liegen hier im Bereich von 350 ^ bis 490 °C mit einer Temperzeit von 1 bis 16 Stunden. Der lonenaustausch in einem AgN0₃ -Salzbad erfolgt insbesondere, um durch Einlagerung von Silberionen die Oberfläche antibakteriell auszugestalten.

In der Ausführung der Erfindung mit einer einstufig vorgespannten Glas- oder Glaskeramikscheibe beträgt die Druckspannung an der Oberfläche mindestens 600 MPa, vorzugsweise mindestens 800 MPa bei einer Eindringtiefe der ausgetauschten Ionen von größer gleich 30 μηι, insbesondere größer gleich 40 μηι.

In der Ausführung der Erfindung mit einer mehrstufig chemisch vorgespannten Glas- oder Glaskeramikscheibe kann die Druckspannung an der Oberfläche geringer sein, wobei beim mehrstufigen Vorspannen jedoch die Eindringtiefe der ausgetauschten Ionen erhöht wird, sodass die Festigkeit des vorgespannten Glases oder der vorgespannten Glaskeramik insgesamt höher sein kann. Insbesondere beträgt die Druckspannung an der Oberfläche der Glas- oder Glaskeramikscheibe mindestens 500 MPa bei einer Eindringtiefe von größer gleich 50 μηι, insbesondere größer gleich 80 μηι. Mit mehrstufigem Vorspannen kann die Eindringtiefe auch über 100 μηι betragen.

Die lonenaustauschtiefe einer chemischen Härtung für eine Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe beträgt größer gleich 30 μηι, bevorzugt größer gleich 40 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 50 μηι, insbesondere bevorzugt größer gleich 80 μηι und die Oberflächendruckspannung einer Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe beträgt größer gleich 500 MPa, bevorzugt größer gleich 600 MPa, bevorzugt größer gleich 700 MPa, besonders bevorzugt größer gleich 800 MPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 900 MPa. Die Eindringtiefe der ausgetauschten Ionen und damit die Oberflächenzonen einer höheren Druckspannung in der Glas- oder Glaskeramikscheibe erhöhen die Festigkeit der Glasoder Glaskeramikscheibe. Sie ist jedoch jeweils auf die Gesamtdicke der Glas- oder Glaskeramikscheibe abzustimmen, denn wenn die Zugspannung, welche im Inneren der Glasoder Glaskeramikscheibe beim chemischen Härten erzeugt wird zu hoch wird, würde die Glas- oder Glaskeramikscheibe brechen. Bei einer Beanspruchung der Glas- oder Glaskeramikscheibe auf Biegung durch Einwirken einer äußeren Kraft reagiert die Scheibe empfindlicher aufgrund ihrer inneren Zugspannung. Die innere Zugspannung beträgt bei der Glas- oder Glaskeramikscheibe deshalb kleiner gleich 50 MPa, bevorzugt kleiner gleich 30 MPa, besonders bevorzugt kleiner gleich 20 MPa, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 15 MPa. Die Oberflächendruckspannung der Glas- oder Glaskeramikscheibe ist größer gleich 500 MPa, bevorzugt größer gleich 600 MPa, besonders bevorzugt größer gleich 700 MPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 800 MPa, insbesondere größer gleich 900 MPa.

Die 4-Punkt-Biegezugfestigkeit nach DIN EN 843-1 bzw. DIN EN 1288-3 der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe, beziehungsweise einer Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe, beträgt größer gleich 550 MPa, bevorzugt größer gleich 650 MPa, besonders bevorzugt größer gleich 800 MPa.

Der Young Modul bzw. Elastizitätsmodul der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe, beziehungsweise einer Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe, beträgt größer gleich 68 GPa, bevorzugt größer gleich 73 GPa, besonders bevorzugt größer gleich 74 GPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 80 GPa.

Der Schubmodul der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe, beziehungsweise einer Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe, beträgt größer gleich 25 GPa, bevorzugt größer gleich 29 GPa, besonders bevorzugt größer gleich 30 GPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 33 GPa.

Vor allem eine vorgespannte Glas- oder Glaskeramikscheibe hat eine hohe Oberflächenhärte und bietet einen hohen Widerstand gegen Verkratzen und Einritzen durch Krafteinwirkung von außen. Die Vickershärte einer nicht vorgespannten mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe beziehungsweise der Glas- oder Glaskeramikscheibe in einem nicht vorgespannten Zustand nach DIN EN 843-4 bzw. EN ISO 6507-1 ist größer gleich 500 HV 2/20, bevorzugt größer gleich 560 HV 2/20, besonders bevorzugt größer gleich 610 HV 2/20 ist oder die Vickershärte der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe in einem vorgespannten Zustand größer gleich 550 HV 2/20, bevorzugt größer gleich 600 HV 2/20, besonders bevorzugt größer gleich 650 HV 2/20, insbesondere bevorzugt größer gleich 680 HV 2/20 bei einer Prüf kraft von 2 N (entsprechend einer Masse von 200 g).

Die Verwendung einer Glas- oder Glaskeramikscheibe als Au ßenschicht für eine Leichtgewichtsverbundscheibe hat neben den Aspekten der Brandschutzsicherheit und Kratzfestigkeit auch den Vorteil der guten Chemikalienbeständigkeit, insbesondere gegenüber Reinigungsmitteln. Dies gewährleistet die Verwendung verschiedenster Reinigungsmittel ohne eine Begrenzung und die Langzeitstabilität der Oberflächengüte und optischen Eigenschaften trotz hoher Anzahl von Reinigungszyklen.

Die zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe, beziehungsweise eine Glas- oder Glaskeramikscheibe in einer Leichtgewichtsverbundscheibe, hat eine Transparenz größer 80 %, bevorzugt größer 85 %, besonders bevorzugt größer 88 %, insbesondere bevorzugt größer 90 %. Sie kann aber auch eine Transparenz von über 91 % aufweisen.

Die erfindungsgemäße Leichtgewichtsverbundscheibe soll im Falle eines Bruches einen hohen Splitterschutz gewährleisten, d.h. es sollen keine Splitter an die Umgebung abgegeben werden. Deshalb wird die zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe, unter Einhaltung der thermischen Sicherheitsanforderungen, mit zumindest einer organischen Schicht kombiniert. Zum besseren Verständnis soll diese zumindest eine organische Schicht mit„einer organischen Schicht A" bezeichnet werden.

Diese Schicht kann vorteilhaft als Klebeschicht ausgeführt sein, welche im Falle eines Bruches die Bruchteile der Glasscheibe zusammenhält bzw. festhält und welche außerdem die Elastizität und Zuverlässigkeit der Leichtgewichtsverbundscheibe erhöht.

Es ist von Vorteil, in einer bevorzugten Ausführungsform die Leichtgewichtsverbundscheibe mit einer zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe auszuführen, wobei die zumindest eine organische Schicht zwischen der einen und der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe angeordnet ist. Diese zweite Glasscheibe besteht wie die erste Glasscheibe aus einem mineralischen Glas und kann entsprechend wie die erste Glasscheibe aus einem Lithium-Aluminiumsilikatglas, Kalk-Natron-Silikatglas, Borosilikatglas, Alkali-Alumosilikatglas, alkalifreien oder alkaliarmen Aluminosilikatglas, insbesondere aus einem chemisch und/oder thermisch gehärteten Lithium-Aluminiumsilikatglas, Kalk-Natron-Silikatglas, Borosilikatglas, Alkali- Aluminosilikatglas, alkalifreien oder alkaliarmen Aluminosilikatglas bestehen. Solche Gläser werden mittels eines Ziehverfahren, wie ein Downdraw-Zieh verfahren, Overflow-Fusion oder mittels Floattechnologie gewonnen.

Im Falle der Ausführung einer zweiten Scheibe als Glaskeramikscheibe besteht diese aus einem keramisierten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino-Silikatglas insbesondere aus einem chemisch und/oder thermisch gehärteten keramisierten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino-Silikatglas.

Diese zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe kann identisch mit der einen, d.h. der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe sein, welche als Grundträgerscheibe dient.

In einer bevorzugten Ausführung ist die zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe jedoch dünner. Sie kann beispielsweise auch aus einer Dünnglasfolie, bevorzugt aus einem Aluminosilikatglas oder einem Borosilikatglas bestehen, welches auch als gerolltes Dünnglasband erhältlich ist. Die Dicke der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe ist kleiner gleich 1000 μηι, bevorzugt kleiner gleich 550 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 350 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 210 μηι und größer gleich 20 μηι, bevorzugt größer gleich 40 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 70 μηι, insbesondere bevorzugt größer 100 μπι.

Um ein unerwünschtes Verbiegen oder Aufwölben der Leichtgewichtsverbundscheibe zu vermeiden, werden die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Glas- oder Glaskeramikscheiben aufeinander abgestimmt. Die Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einen Glas- oder Glaskeramikscheibe und der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe ist kleiner gleich 7 x 10^~6 K^" , bevorzugt kleiner gleich 5 x 10^~6 K^~\ bevorzugt kleiner gleich 3 x 10^~6 K^" , bevorzugt kleiner gleich 2,5 x 10^~6 K^~\ besonders bevorzugt kleiner gleich 2 x 10^~6 K^" , insbesondere bevorzugt kleiner gleich 1 x 10^~6 K^" .

Um die Elastizität und Zuverlässigkeit der Leichtgewichtsverbundscheibe weiter zu verbessern, wird in einer Ausführungsform, unter Einhaltung der thermischen Sicherheitsanforde- rungen, anstelle der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe eine zweite organische Schicht vorgesehen, wobei die zumindest eine organische Schicht A zwischen der einen Glasscheibe und der zweiten organischen Schicht angeordnet ist. Zum besseren Verständnis soll diese zweite organische Schicht mit„organische Schicht D" bezeichnet werden.

Diese zweite organische Schicht D ist in vorteilhafter Ausgestaltung eine Polymerfolie. Für Anwendungen, bei denen es auf gute optische Eigenschaften ankommt, hat die Polymerfolie eine Transparenz größer 70 %, bevorzugt größer gleich 85 %, besonders bevorzugt größer gleich 88 %, insbesondere bevorzugt größer gleich 92 % beträgt. Beispielsweise weist eine Polymerfolie aus PMMA im angegebenen Dickenbereich eine Transparenz von größer gleich 92 % auf, eine Polymerfolie entsprechend aus PET von größer gleich 88 % und eine Polymerfolie entsprechend aus PC von größer gleich 85 %. Für andere Anwendungen vor allem im Bereich Architektur und Möbel kann diese Folie aber auch farbig, transluzent oder opak gestaltet sein oder Träger von Bild oder Schrift sein.

Solch eine Polymerfolie hat eine Dicke von kleiner gleich 300 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt von kleiner gleich 50 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 20 μηι. Bei der Auswahl der Dicke der Polymerfolie wird das der Erfindung zugrunde liegende Verhältnis der Gesamtdicke der einen Glas- oder Glaskeramikscheibe zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten eingehalten. Beispielsweise das Verhältnis der Dicke der einen Glas- oder Glaskeramikscheibe zu der Summe der Dicke der organischen Schichten A und D.

Die Polymerfolie besteht bevorzugt aus einem Polyethylenterephtalat (PET), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyimid (PI) oder einem Polyolefin wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen, oder jeweils einem ihrer Blends, Copolymere oder Derivate oder aus einem fluorierten und/oder chlorierten Polymer, wie beispielsweise Ethy- len-Tetrafluorethylen (ETFE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvi- nylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethylennaphthalat (PEN) oder aus einem Terpolymer aus Tetrafuorethylen, Hexalfluorpropylen und Vinylidenfluorid (THV).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leichtgewichtsverbundscheibe eine zweite organische Schicht B und eine dritte organische Schicht C, wobei die zweite organische Schicht B ein Polymerfilm ist, welcher zwischen der ersten organischen Schicht A und der dritten organischen Schicht C angeordnet ist. Die drei organischen Schichten A, B und C sind in einer Ausführungsform zwischen der einen und der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe angeordnet. In einer anderen Ausführungsform sind sie zwischen der einen Glas- oder Glaskeramikscheibe und der zweiten organischen Schicht D, welche in dieser Ausführung dann eine vierte organische Schicht wäre, angeordnet. Die organischen Schichten A und C sind jeweils vor allem als Klebeschicht ausgeführt, welche die Elemente oder Materialien der Leichtgewichtsverbundscheibe (erste Glas- oder Glaskeramikscheibe, zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe, Polymerfolie, Polymerfilm in jeweiliger Kombination) dauerhaft miteinander verbinden und verkleben und im Falle eines Bruches der Glasoder Glaskeramikscheibe oder der Glas- oder Glaskeramikscheiben, die Bruchteile jeweils zusammen- bzw. festhalten. Somit wirken sie als Splitterschutz. Weiterhin wird die Elastizität und Zuverlässigkeit der Leichtgewichtsverbundscheibe durch sie erhöht. Um den Splitterschutz, die Elastizität und Zuverlässigkeit der Leichtgewichtsverbundscheibe jedoch noch weiter zu verbessern ist zwischen der organischen Schicht A und C eine weitere organische Schicht B in Form eines Polymerfilms angeordnet.

Die Dicke des Polymerfilms ist kleiner gleich 100 μηι, bevorzugt kleiner gleich 50 μηι, besonders bevorzugt von kleiner gleich 20 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 12 μηι. Bei der Auswahl der Dicke des Polymerfilms wird das der Erfindung zugrunde liegende Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten eingehalten, beispielsweise das Verhältnis der Dicke der beiden Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Summe der Dicke der organischen Schichten A, B und C.

Der Polymerfilm besteht bevorzugt aus einem Polyethylenterephtalat (PET), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyimid (PI) oder einem Polyolefin wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Weiterhin kann er bevorzugt aus einem ihrer Blends, Copolymere oder Derivate oder aus einem fluorierten und/oder chlorierten Polymer, wie beispielsweise Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF), Po- lyethylennaphthalat (PEN) oder aus einem Terpolymer aus Tetrafuorethylen, Hexalfluor- propylen und Vinylidenfluorid (THV).

Die Dicke der einen organischen Schicht A beträgt kleiner gleich 350 μηι, bevorzugt kleiner gleich 200 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 60 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner 30 μηι. Die Dicke der organischen Schicht C beträgt kleiner gleich 200 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 60 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner 30 μηι. Bei der Auswahl der Dicke der einen organischen Schicht A und/oder der dritten organischen Schicht C wird das der Erfindung zugrunde liegende Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten eingehalten.

Die Reintransmission der einen organischen Schicht A beträgt größer gleich 88 %, bevorzugt größer gleich 92 %, besonders bevorzugt größer gleich 96 %, insbesondere bevorzugt größer gleich 99 %. Die Reintransmission der einen organischen Schicht C beträgt ebenso größer gleich 88 %, bevorzugt größer gleich 92 %, besonders bevorzugt größer gleich 96 %, insbesondere bevorzugt größer gleich 99 %

Die organische Schicht A oder die organische Schicht C oder beide organischen Schichten können aus einem Schmelzklebstoff, im Sinne eines Verkapselungs- oder Einbettmaterials bestehen, insbesondere aus einem Polyvinylbutyral (PVB) oder einem thermoplastischen Elastomer auf Urethanbasis (TPE-U) oder einem lonomer oder einem Polyolefin, wie einem Ethylenvinylacetat (EVA), oder einem Polyethylen (PE) oder einem Polyethylenacrylat (EA) oder einem Cyclo-Olefin-Copolymere (COC) als Klebefilm oder einem thermoplastischen Silkon. In besonders bevorzugter Ausführung besteht die organische Schicht A oder die organische Schicht C oder beide organischen Schichten aus einer organischen niedermolekularen Verbindung, einem Klebefilm, der sich durch hohe optische Transparenz, dauerhafte Klebefähigkeit gegenüber Glas oder Glaskeramik und eine zu Glas oder Glaskeramik ausreichende Elastizität für einen Spannungsausgleich und Splitterschutz auszeichnet. Dies kann beispielsweise ein adhesive Tape sein. Die Zwischenschicht kann aus einem Haftklebefim auf Acrylatbasis bestehen, insbesondere aus einem optical clear adhesive (OCA), wie er beispielsweise von der Fa. 3M (Minnesota Mining and Manufacturing)/ St.Paul/Minnesota, USA unter 3M™ Optically Clear Adhesive oder von der Fa. tesa SE/ D- Hamburg beispielsweise unter tesa^® OCA tesa 69xxx, wie z.B. tesa 69301 bis 69305 oder tesa 69401 bis 69405 angeboten wird.

Um die guten optischen Eigenschaften der Leichtgewichtsverbundscheibe für bestimmte Anwendungen, wie z.B. als Sichtfenster für Fahrzeugkabinen sicherzustellen, sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Brechwerte aller Elemente oder Materialien einer Leichtgewichtsverbundscheibe in entsprechender Ausführungsform (erste Glas- oder Glaskeramikscheibe, zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe, Polymerfolie, Polymerfilm, Klebeschicht in jeweiliger Kombination) aufeinander abgestimmt. Der Unterschied des Brechungsindex der jeweils in einer Ausführung einer Leichtgewichtsverbundscheibe ange- ordneten Materialien beträgt kleiner gleich 0,3 , bevorzugt kleiner gleich 0,25 , bevorzugt kleiner gleich 0,2 , besonders bevorzugt von kleiner gleich 0,15, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 0,09. So sind beispielsweise typische Brechungsindizes bzw. Brechwerte für die erste und/oder zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe 1 ,50 bis 1 ,53 (bei 588 oder 633 nm) für ein Aluminosilikatglas, bzw. in seiner Druckspannungsschicht nach einem chemischen Vorspannen 1 ,51 bis 1 ,54 (bei 588 oder 633 nm) oder für ein Borosilikatglas 1 ,523 (bei 588 nm) oder für ein alkalifreies Aluminosilikatglas 1 ,510 (bei 588 nm) oder für ein Kalk-Natronglas 1 ,52 (bei 588 nm). Der Brechungsindex der organischen Schicht A oder der organischen Schicht C als OCA ist 1 ,47. Der Brechungsindex der organischen Schicht B oder D beispielsweise als PET ist als Richtwert 1 ,56 bis 1 ,64, beispielsweise als PC ist als Richtwert 1 ,58, beispielsweise als PMMA ist als Richtwert 1 ,49 , beispielsweise als PE ist als Richtwert 1 ,50 bis 1 ,54 , beispielsweise als PP ist als Richtwert 1 ,49 bis 1 ,6 , beispielsweise als PA ist als Richtwert 1 ,53 , beispielsweise als PI ist als Richtwert 1 ,66 bis 1 ,78.

Für die Bestimmung der Dicke der einzelnen Schichten in einer erfindungsgemäßen Leichtgewichtsscheibe unter Einhaltung des Verhältnisses der Gesamtdicke der einen oder mehreren Glas- oder Glaskeramikscheibe zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten werden beispielhaft folgende Richtwerte angegeben: Für ein Aluminosilikatglas eine Dichte von 2,39 bis 2,48 g/cm³ , für ein Borosilikatglas eine Dichte von 2,51 g/cm³ , für ein alkalifreies Aluminosilikatglas eine Dichte von 2,43 g/cm³ , für ein Kalk-Natronglas eine Dichte von 2,5 g/cm³, für eine Lithium-Alumino-Silikat-Glaskeramik eine Dichte von 2,5 g/cm³, für eine organische Schicht A oder eine organische Schicht C als OCA eine Dichte von 1 ,05 g/cm³, für eine organische Schicht B oder eine organische Schicht D beispielsweise als PET eine Dichte von 1 ,3 bis 1 ,4 g/cm³, beispielsweise als PC eine Dichte von 1 ,2 g/cm³, beispielsweise als PMMA eine Dichte von 1 ,19 g/cm³, beispielsweise als PE eine Dichte von 0,92 bis 0,95 g/cm³, beispielsweise als PP eine Dichte von 0,9 g/cm³, beispielsweise als PA eine Dichte von 1 ,13 g/cm³ , beispielsweise als PI eine Dichte von 1 ,42 g/cm³, beispielsweise als TPU eine Dichte von 1 ,15 g/cm³

Zu der Erfindung gehört weiterhin auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leichtgewichtsverbundscheibe. Als bevorzugtes Herstellungsverfahren wird ein Verfahren in der Art eines Rollenlaminationsprozesses verwendet. Das Herstellungsverfahren wird entweder als sheet to sheet oder als roll to sheet Prozess unter Sauberraumkonditionen durchgeführt. lm Falle eines sheet-to-sheet Prozesses wird in einem ersten Schritt eine Glas- oder Glaskeramikscheibe, welche das Grundträgersubstrat für die Leichtgewichtsverbundscheibe darstellt, bereitgestellt. Dies erfolgt in Form einer Scheibe als Lagermaß oder Endmaß. Diese Glas- oder Glaskeramikscheibe wird mit ihrer ersten Fläche, welche in der Leichtgewichtsverbundscheibe dann eine Au ßenfläche bildet, auf eine feste Unterlage gelegt, welche die Scheibe trägt und in die Prozessstrecke eingebracht. Die Unterlage kann mit einer weiteren mitlaufenden Unterlage, wie ein Papier oder einer Folie aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgelegt sein, um die Glas- oder Glaskeramikscheibe zu schützen und nachfolgende Prozessschritte zu erleichtern. In einem zweiten Schritt wird eine organische Schicht A bereitgestellt, die in der Regel von einer Rolle abgenommen wird. Dies ist bevorzugt ein adhesiver Klebefilm, insbesondere z.B. ein OCA, mit dem die Glas- oder Glaskeramikscheibe in einem dritten Schritt beklebt wird. Dazu wird zunächst, wenn vorhanden, ein Schutzfilm auf einer ersten Fläche des Klebefilms, welche auf die Glas- oder Glaskeramikoberfläche aufgebracht wird, abgezogen. Solch ein Schutzfilm kann beispielsweise ein PET-Film sein mit einer Dicke von 50 μηι. Dies erfolgt fortlaufend mit der Zuführung von der Rolle mit dem Klebeprozess. Diese erste Fläche des Klebefilms wird mittels einer Walze auf die frei liegende Oberseite der Glas- oder Glaskeramikscheibe flächig aufgewalzt. Bevorzugt ist die Walze zum Andrücken der organischen Schicht A gummiert, um Druckspitzen beim Andrücken auf das Laminat zu unterbinden. Weiterhin ist die Walze beim Andrücken temperiert. Hier ist eine Temperierung von größer 25°C, insbesondere größer gleich 45^ zweckmäßig, um weitestgehend bis vollständig eine Schlierenbildung im Laminat zu vermeiden. Das Herauspressen der Luft aus dem Fügespalt wird durch eine Temperierung unterstützt, da die organische Schicht weicher wird.

Bevorzugt wird die organische Schicht A zur Glas- oder Glaskeramikscheibe überstehend aufgerollt. Um damit einhergehende Störungen des weiteren Prozesses durch Ankleben des über die Glas- oder Glaskeramikscheibe überstehenden Klebefilms mit dem Transportsystem oder sonstigen Kontaktpunkten zu vermeiden, wird während des gesamten Herstellungsprozesses das Laminat auf mitlaufendem Papier oder einer entsprechenden Unterlage transportiert.

In einem vierten Prozessschritt wird ein Schutzfilm von der zweiten, nun frei liegenden Fläche der organischen Schicht A abgezogen. Solch ein Schutzfilm kann beispielsweise ebenfalls ein PET-Film sein mit einer Dicke von 50 oder 125 μηι, wobei die Anhaftung des Schutzfilms auf der zweiten Fläche der organischen Schicht A höher ist als auf ihrer ersten Fläche. ln einem dann folgenden fünften Schritt wird die zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe oder je nach Ausführungsform anstelle der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe die organische Schicht D bereitgestellt und auf die frei liegende zweite Fläche der organischen Schicht A aufgebracht. Dies erfolgt als Lagermaß oder Endmaß in Scheibenform oder als auf Rolle gewickeltes Dünnglas- oder Polymerband. Die Dünnglasscheibe oder das Material für die organische Schicht D wird von oben über eine schiefe Ebene zugeführt und mit der Oberfläche der organischen Schicht A in Kontakt gebracht. Zunächst wird die zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe oder das Material für die organische Schicht D über ein Anschlagsystem positioniert. Ist ein Linienkontakt entlang der Vorderkante der ersten Glasoder Glaskeramikscheibe schlüssig hergestellt, so öffnet sich das Anschlagsystem und gibt den weiteren Transportweg frei. Es erfolgt das Aufwalzen des Dünnglases oder des Materials für die organische Schicht D auf die mit der organischen Schicht A beschichtete Fläche der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe. Beim Auftragen der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder des Materials für die organische Schicht D ist von der schiefen Zufuhrebene zu der Oberfläche des Klebefilms ein sich schließender Winkel vorhanden, der durch eine Durchbiegung der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder des Materials für die organische Schicht D vor dem Auftragen definiert wird. Zum Aufwalzen der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder des Materials für die organische Schicht D ist die Walze zum Andrücken bevorzugt gummiert und auch temperiert. Hier ist ebenfalls eine Temperierung von größer 25°C, insbesondere größer gleich 45 'Ό zweckmäßig. Um auch die Verarbeitung unterschiedlicher Glas- oder Glaskeramikdicken oder Polymerfoliendicken zu ermöglichen ist diese Walze vorzugsweise federnd gelagert. Bei der Verwendung einer Glas- oder Glaskeramikrolle oder Polymerfolienrolle zur Bereitstellung der zweiten Glasoder Glaskeramikscheibe oder des Materials für die organische Schicht D, wird das jeweilige Band nach dem Abdecken der gewünschten Fläche abgelängt. Hierfür werden herkömmliche Verfahren wie Schneiden mit einem Glasschneider, Messer oder Laserritzen angewendet.

In einer weiteren Ausführungsform wird an Stelle der organischen Schicht A ein Verbund aus einer ersten organischen Schicht A, einer zweiten organischen Schicht B und einer dritten organischen Schicht C oder ein Verbund mit noch weiteren zusätzlichen organischen Schichten auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgewalzt. Der Verbund der drei organischen Schichten A, B und C oder ein Verbund mit weiteren organischen Schichten wird hierbei schichtweise auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgetragen. In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Verbund jeweils getrennt vorgefer- tigt und als vorgefertigter Verbund entsprechend alternativ zu der organischen Schicht A auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgewalzt.

In einer weiteren Ausführungsform wird an Stelle der organischen Schicht A ein Verbund aus einer ersten organischen Schicht A und einer zweiten organischen Schicht D auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgewalzt. Der Verbund der zwei organischen Schichten A und D wird hierbei getrennt vorgefertigt und als vorgefertigter Verbund auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgewalzt. Das Aufbringen einer zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder einer zweiten organischen Schicht D im Anschluss daran als getrennten Schritt entfällt somit bei dieser Ausführungsform.

Vor allem, wenn für eine der organischen Schichten, insbesondere für die organische Schicht A, ein Schmelzkleber im Sinne eines Verkapselungs- oder Einbettmaterials verwendet wird, aber auch zur Erhöhung der Güte der Leichtgewichtsverbundscheibe bei allen anderen Ausführungsformen, wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach dem Aufbringen und Andrücken der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder der organischen Schicht D in einem weiteren Schritt das Laminat der Leichtgewichtsverbundscheibe nachbehandelt. Bei diesem weiteren Prozessschritt, welcher getrennt von den vorangegangenen Prozessschritten erfolgen kann, wird das Verfahren so geführt, dass die organische Schicht aufschmilzt und/oder vernetzt und aushärtet. Hierfür wird die Nachbehandlung mittels Temperatur, vorzugsweise im Bereich 120°C bis 160°C , innerhalb einer Zeit bis zu 6 Stunden und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Vakuum und/oder Druck, vorzugsweise bei 5 bis 15 kg/cm² durchgeführt. Bevorzugt wird dieser Nachbehandlungsschritt mit Hilfe eines Autoklaven durchgeführt.

In einem weiteren Schritt wird die organische Schicht A bündig mit den Kanten der Glasoder Glaskeramikscheibe geschnitten, oder es werden aus dem Laminat Leichtgewichtsverbundscheiben im Endmaß geschnitten.

Zu der Erfindung gehört weiterhin auch die Verwendung einer solchen Leichtgewichtsverbundscheibe. Insbesondere eignet sich eine solche Leichtgewichtsverbundscheibe als Ausstattungselement für Fahrzeugkabinen im Bereich Transportation, insbesondere für Fahrzeugkabinen eines Luftfahrzeugs oder eines Elektromobils, aber auch für Anwendungen in der Schifffahrt oder anderer Transportmittel. Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Scheiben ermöglicht die erfindungsgemäße Leichtgewichtsverbundscheibe Anwendungen, wo es neben einem geringen Flächengewicht auf eine hohe Kratzfestigkeit, Oberflächenhärte, Oberflächengüte, gute Chemikalienbeständigkeit gegenüber Reinigungsmittel und sehr gute Brandschutzeigenschaften, wie Entflammbarkeit, Flammhemmung oder Rauchbarriere ankommt, entsprechend der Ausführungen, wie sie jeweils oben stehend beschrieben sind.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem geringen Flächengewicht, einer hohen Kratzfestigkeit, Oberflächenhärte, Oberflächengüte, guter Chemikalienbeständigkeit gegenüber Reinigungsmittel und weiterhin noch mit hoher optischer Transparenz und sehr guten optischen Eigenschaften wie beispielsweise Schlierenfreiheit und sehr geringe Trübung, wie sie jeweils oben stehend beschrieben sind, verbunden mit der Erfüllung der geforderten Eigenschaften für einen hohen Brandschutz, ermöglicht die erfindungsgemäße Leichtgewichtsverbundscheibe Anwendungen als Fenster- oder Türenelement oder Bestandteil eines Fensters oder einer Türe oder als Raumteiler oder als Tischelement bzw. Bestandteil eines Tisches, z.B. eines Klapptisches in dem Bereich der Luftfahrt, wo besonders strenge Anforderungen gestellt sind. Durch Erfüllung all dieser Anforderungen, wie sie in den behördlichen Richtlinien und Regularien wie der FAA, RTCA, EASA oder den Vorgaben der Flugzeughersteller gestellt sind, ist eine Verwendung als Ausstattungselement für ein Luftfahrzeug gegeben. Aufgrund des geringen Flächengewichtes bei all den guten Eigenschaften betrifft die Erfindung auch die Verwendung als Ausstattungselement für Fahrzeugkabinen im Bereich Transportation, insbesondere neben Fahrzeugkabinen für ein Luftfahrzeugs auch solche für ein Elektromobil. Die Erfindung betrifft hierbei vor allem die Verwendung als Fenster- oder Türenelement oder Bestandteil eines Fensters oder einer Türe oder als Raumteiler oder als Tischelement. Raumteiler werden eingesetzt, um bestimmte Fahrgastbereiche voneinander zu trennen. Als Tischelement kann die Leichtgewichtsverbundscheibe Bestandteil eines Klapptisches sein, wie er in Flugzeugen gebräuchlich ist.

Von besonderem Vorteil ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Leichtgewichtsverbundscheibe als Fensterinnenscheibe eines Luftfahrzeugs oder Elektromobils. Im Falle eines Brandes geht von der Scheibe keine Gefahr einer Brandbeschleunigung oder einer damit verbundenen Gefahr für einen Passagier aus.

Die Erfindung umfasst ebenfalls eine Flugzeugfensterinnenscheibe oder Leichtgewichtsfensterscheibe mit einer erfindungsgemäßen Leichtgewichtsverbundscheibe nach einer der vorstehenden Ausführungen oder einer Kombination davon. Die Flugzeugfensterinnenscheibe oder Leichtgewichtsfensterscheibe umfasst in einer Ausführung neben der Leicht- gewichtsverbundscheibe weiterhin einen Rahmen, der fest mit der Leichtgewichtsverbundscheibe verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführung ist der Rahmen auf die Leichtgewichtsverbundscheibe aufgeklebt. Hierbei ist die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe, welche als Grundträgersubstrat der Leichtgewichtsverbundscheibe dient, breiter als zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe, sodass ein freier Überstand entsteht. Der Rahmen ist auf die überstehende Fläche der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe montiert. In einer vorteilhaften Ausführung dient hierbei die organische Schicht A als Klebefilm auf der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe auch zur Befestigung des Rahmens.

Der Rahmen hat eine für den Einbau der Fensterscheibe bzw. der Flugzeugfensterinnscheibe definierte Außengeometrie. Sie wird durch einen aus Aluminium oder einem geeignetem Polymer ausgeführten Rahmen bereitgestellt, der die Kanten der verwendeten Leichtgewichtsverbundscheibe schützt und durch zusätzliche Positionierhilfen den Einbau des Fensters in definierter Position des Flugzeugs, Fahrzeugs oder im Architekturbereich ermöglicht. Der Rahmen wird auf den Leichtgewichtsverbund geklebt, indem beispielsweise eine freie, mit der organischen Schicht A als einem Klebefilm, z.B. mit OCA belegte Fläche der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe als Fügefläche verwendet wird. Hierbei ist die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe, welche als Grundträgersubstrat der Leichtgewichtsverbundscheibe dient, entsprechend breiter als zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt.

In einer anderen Ausführungsformen ohne Rahmen kann die Leichtgewichtsverbundscheibe mit einer entsprechenden Halterung in das die Leichtgewichtsfensterscheibe tragende Bauteil eingepasst und montiert werden. Solch ein Bauteil kann z.B. eine Wand sein.

Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung einer Leichtgewichtsverbundscheibe als Brandschutz-Leichtgewichtsbauteil im Architekturbereich, insbesondere als Rauchbarriereelement, Raumteiler, Fenster-, Türen-, Wand- oder Deckenelement oder als Bestandteil eines Fensters, einer Türe, einer Wand oder Decke, als Vitrinenscheibe oder als Bestandteil eines Möbelstücks.

Die Erfindung umfasst ebenfalls ein Rauchbarriereelement (Smokebarrier) mit einer erfindungsgemäßen Leichtgewichtsverbundscheibe nach einer der vorstehenden Ausführungen oder einer Kombination davon. Solche erfindungsgemäßen Leichtgewichtsverbundscheiben als Rauchbarriereelemente werden beispielsweise 20 bis 100 cm senkrecht von der Decke hängend an dieser montiert, um in einem Raum eine Ausbreitung oder Weiterleitung von Rauch im Brandfall zu behindern. Eine Gefahr bei Bränden geht häufig durch die Ausbreitung von Rauch in Gebäuden mit einhergehender Gefahr einer Rauchvergiftung für Personen aus. Durch solche brandschutzsichere, leichtgewichtige Rauchbarriereelemente kann die Zeit für eine gefahrfreie Flucht im Brandfall deutlich verlängert werden. Durch das geringe Gewicht der Leichtgewichtsverbundscheiben und ihren hohen Brandschutz kann eine Lösung bei geringer statischer Belastung des Bauwerkes und damit geringen Kosten bereitgestellt werden.

Die Erfindung soll durch nachfolgende Beispiele näher verdeutlicht werden.

Vergleichsbeispiel 1 : Aufbau einer Verbundscheibe, welche nicht den„Bunsen burner test" besteht

Vergleichsbeispiel 2: Aufbau einer Verbundscheibe, welche nicht den„Total heat release test" besteht

Fig. 1 : Leichtgewichtsverbundscheibe mit 3 Schichtaufbau

Fig. 2: Typischer Verlauf der Heate Release Rate für eine Leichtgewichtsverbundscheibe nach Fig. 1

Fig. 3 Leichtgewichtsverbundscheibe mit 5 Schichtaufbau

Fig. 4: Leichtgewichtsverbundscheibe mit 3 Schichtaufbau

Beispiele 4 bis 12 Leichtgewichtsverbundscheibe in verschiedenen Ausführungsformen Fig. 5 Fensterscheibe mit Leichtgewichtsverbundscheibe und Rahmen

In einem ersten Vergleichsbeispiel wurde eine 3-Schicht Verbundscheibe hergestellt aus einer ersten Glasscheibe aus einem chemisch vorgespannten Aluminosilikatglas, wie sie beispielsweise die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung Xensation^® Cover anbietet, mit einer Dicke von 0,55 mm und Dichte von 2,48 g/cm³, als organische Schicht A wurde ein Interlayer aus einem thermoplastischen Polyurethan-Elastomer (TPU) mit einer Dicke von 380 μηι und Dichte von 1 , 15 g/cm³ verwendet und als zweite Glasscheibe wurde eine Dünnglasfolie aus einem nicht vorgespannten Borosilikatglas, wie sie beispielsweise die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung D 263^® T anbietet, mit einer Dicke von 0,21 mm und Dichte von 2,51 g/cm³. Es ergab sich zwar ein Flächengewicht von 2,33 kg/m², welches noch knapp unter einer reinen PC- oder PMMA-Fensterscheibe in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert liegt, aber diese Verbundscheibe als Vergleichsbeispiel bestand nicht den Bunsen Burner Test. Dieser Test wurde in Übereinstimmung mit den Bestimmungen und Regelungen der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I durchgeführt. Zwar war hier ein Verhältnis der Dicke der beiden Glasscheiben zur Dicke der organischen Schicht von 1 : 0,5 gegeben, aber in sich war die organische Schichtdicke zu hoch, um den Bunsen Burner Test zu bestehen.

In einem zweiten Vergleichsbeispiel wurde eine 5-Schicht Verbundscheibe hergestellt aus einer ersten Glasscheibe aus einem nicht vorgespannten Borosilikatglas entsprechend der zweiten Glasscheibe aus Vergleichsbeispiel 1 , als organische Schicht A wurde ein OCA, wie es beispielsweise die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69402 anbietet, mit einer Dicke von 50 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet, als organische Schicht B wurde als Polymerfilm ein flammgeschütztes Polycarbonat verwendet, wie es beispielsweise die Fa. Evonik Industries AG /D-Darmstadt unter der Bezeichnung Euro- plex^® F7 anbietet, mit einer Dicke von 1500 μηι und Dichte von 1 ,2 g/cm³, als dritte organische Schicht C wurde ein OCA entsprechend der organischen Schicht A verwendet und als zweite Glasscheibe wurde eine Dünnglasfolie entsprechend der ersten Glasscheibe verwendet. Es ergab sich zwar ein Flächengewicht von 2,96 kg/m², welches noch nicht sehr viel über einer reinen PC- oder PMMA-Fensterscheibe in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert liegt, aber diese Verbundscheibe als Vergleichsbeispiel bestand nicht den Test der Total Heat Release. Dieser Test wurde in Übereinstimmung mit den Bestimmungen und Regelungen der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006 durchgeführt. Das Verhältnis der Dicke der beiden Glasscheiben zur Dicke der drei organischen Schichten von 1 : 3,810 war deutlich zu hoch, sodass sich gegenüber einer reinen PC-Scheibe keine deutlicher Unterschied bezüglich der Total Heat Release ergab.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen, dass nur unter Einhaltung der bestimmten Grenzen der Gesamtdicke aller organischen Schichten und des Verhältnisses der Gesamtdicke der einen oder mehreren Glasscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten eine Leichtgewichtsscheibe sowie unter Einhaltung der angegebenen Flächengewichte eine ausreichende thermische Sicherheit für eine Leichtgewichtsverbundscheibe, vor allem in Bezug auf das Nachbrennverhalten nach dem Bunsen Burner Test und der Total Heat Release nach dem Test der Heat Release in erfinderischer Weise nun realisierbar ist.

Fig.1 zeigt in einem ersten Beispiel den Aufbau einer 3-Schicht Leichtgewichtsverbundscheibe 1. Das Grundträgersubstrat bildet eine erste Glasscheibe 11 aus einem chemisch vorgespannten Aluminosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung Xensation^® Cover anbietet, mit einer Dicke von 0,55 mm und Dichte von 2,48 g/cm³, als organische Schicht A 31 wurde ein OCA, wie es die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69402 anbietet, mit einer Dicke von 50 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet und als zweite Glasscheibe 21 wurde eine Dünnglasfolie aus einem nicht vorgespannten Borosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung D 263^® T anbietet, mit einer Dicke von 0,21 mm und Dichte von 2,51 g/cm³ verwendet. Es ergab sich ein Flächengewicht von 1 ,99 kg/m² und somit eine Gewichtseinsparung von 18% gegenüber einer Standardfensterscheibe aus reinem PC- oder PMMA in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert. Das Verhältnis der Dicke der beiden Glasscheiben zur Dicke der organischen Schicht betrug 1 : 0,066.

Diese Leichtgewichtsverbundscheibe 1 bestand den Bunsen Burner Test, der in Übereinstimmung mit den Bestimmungen und Regelungen der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I & AITM 2.0002A durchgeführt wurde. Die Probenkante wurden jeweils 60 Sekunden der Brennerflamme ausgesetzt. Die Nachbrennzeit (Flame Time), nach Entfernung der Flamme betrug bei allen Proben 0 Sek. (gefordert sind kleiner 15 Sek.). Die Tropfenbrennzeit (Drip Flame Time) betrug bei allen Proben 0 Sek. (gefordert sind kleiner 3 Sek.), ein Abtropfen von Material wurde bei den Tests nicht beobachtet. Die Verbrennungslänge (Burn Length) im Mittel von 3 Proben betrug 83 mm (gefordert sind kleiner 152 mm) Die Verbrennungslänge wird hierbei definiert durch den Abstand der ursprünglichen Probenkante zu dem entferntesten Ort einer Zerstörung infolge einer Verbrennung, partiellen Zerstörung oder Ver- sprödung dieser Stelle.

Diese Leichtgewichtsverbundscheibe 1 bestand auch den Heat Release Test. Dieser Test wurde in Übereinstimmung mit den Bestimmungen und Regelungen der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006 durchgeführt. Fig.2 zeigt einen typischen Verlauf der Heat Release Rate für eine Probe aus einer Leichtgewichtsverbundscheibe 1 nach diesem Beispiel. Der Test ist eine kalorimetrische Messung, der über eine Zeit von 5 Min. die Wärmefreisetzung eines Materials im Fall eines Brandes misst. Die Heat Release Rate ist ein Wert für die Energiemenge, welche durch das Probenmaterial im Falle eines Brandes über die Zeit frei gesetzt wird. Er ist am höchsten, wenn das Material am stärksten brennt, was an dem Peak der Kurve deutlich wird. Der Wert im Mittel von 3 Proben darf über die Zeit von 5 Min. 65 kW/ m² nicht übersteigen. Das Integral über die ersten 2. Min. kennzeichnet den Wert der Total Heat Release, der im Mittel von 3 Proben 65 kW x Min./ m² nicht übersteigen darf. Die Heat Release ist ein Maß für den Energiebetrag, welcher durch das Probenmaterial im Falle eines Brandes frei gesetzt wird. Die Leichtgewichtsverbundscheibe 1 hatte eine Heat Release Rate von 17,53 kW/ m² und ein Total Heat Release von 13,54 kW x Min./ m². Nachfolgende Beispiele 2 und 3 zeigen alternative Ausführungen einer Leichtgewichtsverbundscheibe, welche den Bunsen Burner Test und den Heat Release Test bestanden.

Fig. 3 zeigt an einem zweiten Beispiel den Aufbau einer 5-Schicht Leichtgewichtsverbundscheibe 2. Das Grundträgersubstrat bildet eine erste Glasscheibe 12 aus einer Dünnglasfolie aus einem nicht vorgespannten Borosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung D 263^® T anbietet, mit einer Dicke von 0,21 mm und Dichte von 2,51 g/cm³ . Alternativ kann auch ein chemisch vorgespanntes Borosilikat- oder auch beispielsweise ein Aluminosilikatglas verwendet werden. Als organische Schicht A 32 wurde ein OCA, wie es die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69402 anbietet, mit einer Dicke von 50 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet. Als organische Schicht B 41 wurde ein PET-Film mit einer Dicke von 12 μηι und Dichte von 1 ,2 g/cm³ verwendet. Als organische Schicht C 51 wurde ein OCA, wie es die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69402 anbietet, mit einer Dicke von 50 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet. Als zweite Glasscheibe 22 wurde eine Dünnglasfolie aus einem nicht vorgespannten Borosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung D 263^® T anbietet, mit einer Dicke von 0,21 mm und Dichte von 2,51 g/cm³ verwendet. Alternativ kann auch hier ein chemisch vorgespanntes Borosilikat- oder auch beispielsweise ein Aluminosilikatglas verwendet werden. Es ergab sich ein Flächengewicht von 1 ,17 kg/m² und somit eine Gewichtseinsparung von 51 % gegenüber einer Standardfensterscheibe aus reinem PC- oder PMMA in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert. Das Verhältnis der Dicke der beiden Glasscheiben zur Gesamtdicke der organischen Schichten von 1 12 μηι betrug 1 : 0,267.

Fig. 4 zeigt an einem Beispiel 3A einen weiteren Aufbau einer 3-Schicht Leichtgewichtsverbundscheibe 3. Das Grundträgersubstrat bildet eine erste Glasscheibe 13 aus einem chemisch vorgespannten Aluminosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung Xensation^® Cover anbietet, mit einer Dicke von 0,7 mm und Dichte von 2,48 g/cm³, als organische Schicht A 33 wurde ein OCA, wie es die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69401 anbietet, mit einer Dicke von 25 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet. Als zweite organische Schicht D 61 wurde eine PET-Folie mit einer Dicke von 100 μηι und Dichte von 1 ,2 g/cm³ verwendet. Es ergab sich ein Flächengewicht von 1 ,88 kg/m² und somit eine Gewichtseinsparung von 21 % gegenüber einer Standardfensterscheibe aus reinem PC- oder PMMA in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert. Das Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten von 125 μηι betrug 1 : 0,179. Alternativ zu dem Beispiel 3A wird ein weiteres Beispiel 3B als Aufbau einer 3-Schicht Leichtgewichtsverbundscheibe 3 angegeben. Das Grundträgersubstrat bildet wieder eine erste Glasscheibe 13 aus einem chemisch vorgespannten Aluminosilikatglas, wie sie die Fa. Schott AG / Mainz unter der Bezeichnung Xensation^® Cover anbietet, mit einer Dicke von 0,55 mm und Dichte von 2,48 g/cm³. Als organische Schicht A 33 wurde ein OCA, wie es die Fa. tesa SE/ D-Hamburg unter der Bezeichnung tesa^® OCA tesa 69401 anbietet, mit einer Dicke von 25 μηι und Dichte von 1 ,05 g/cm³ verwendet. Als zweite organische Schicht D 61 wurde eine PET-Folie mit einer Dicke von 36 μηι und Dichte von 1 ,2 g/cm³ verwendet. Es ergab sich ein Flächengewicht von 1 ,43 kg/m² und somit eine Gewichtseinsparung von 40% gegenüber einer Standardfensterscheibe aus reinem PC- oder PMMA in einem Flugzeuginnenraum mit 2,4 kg/m² als Vergleichswert. Das Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten von 61 μηι betrug 1 : 0,1 1 1 . Eine Überprüfung der Nachbrennzeit entsprechend des„Vertical Bunsen Burner Test" nach den Vorgaben und Testbedingungen der FAA entsprechend des„Aircraft Materials Fire Test Handbook", DOT/FAA/AR-00/12, Chapter 1 „Vertical Bunsen Burner Test for Cabin and Cargo Compartment Materials" ergab, nach Entfernung der Flamme im Test, gemessen in Übereinstimmung mit der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I, hier eine Nachbrennzeit von kleiner 1 bis 0 Sekunden aufgrund eines selbstverlöschenden Verhaltens des Schichtaufbaus. Die Transparenz der Leichtgewichtsverbundscheibe betrug 90,1 % und das optische Streuverhalten betrug 0,66 %. Der Brechwert der Glasscheibe 13 betrug 1 ,51 (bei 588nm), der Brechwert der beiden organischen Schichten als Vorverbund betrug 1 ,48 (bei 588nm).Der Unterschied des Brechungsindex betrug somit 0,3. Die erste organischen Schicht A und die zweite organische Schicht D wurden in einem Vorverbund miteinander verbunden und dann auf die Glasscheibe blasenfrei in einem Reinraum aufgewalzt. Die Walze wurde auf eine Temperatur von 28^ temperiert.

Nachfolgende Beispiele 4 bis 12 zeigen weitere alternative Ausführungen einer Leichtgewichtsverbundscheibe entsprechend der Ausführungen Fig. 1 bis 4, welche den Bunsen Burner Test und den Heat Release Test bestanden.

Beispiel 4

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,55 mm

Organische Schicht A OCA 50 μηι

Zweite Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,55 mm Flächengewicht: 2,78 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 50 μηι

Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten: 1 : 0,045

Beispiel 5

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 1 ,0 mm

Organische Schicht A Interlayer TPU 350 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 0,7 mm

Flächengewicht: 4,61 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 350 μηι

Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten: 1 : 0,206

Beispiel 6

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,55 mm

Organische Schicht A Interlayer aus siliconbasierter, hochtransparenter 200 μηι

Kunststofffolie, wie sie die Fa. Wacker Chemie

AG/D-München unter der Bezeichnung Tectosil^®

anbietet

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 0,21 mm

Flächengewicht: 2,10 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 200 μηι

Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten: 1 : 0,263

Beispiel 7

Material Dicke

Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 0,2 mm

Organische Schicht A OCA 25 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,05 mm Flächengewicht: 0,65 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 25 μηι

Verhältnis der Dicke der Glasscheibe zur Gesamtdicke der organischen Schichten:

1 : 0, 10

Beispiel 8

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 1 ,0 mm

Organische Schicht A OCA 125 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 1 ,0 mm

Flächengewicht: 5,12 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 125 μηι

1 : 0,063

Beispiel 9

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,2 mm

Organische Schicht A OCA 25 μηι

Organische Schicht B PET-Film 12 μηι

Organische Schicht C OCA 25 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 0,025 mm

Flächengewicht: 0,63 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 62 μηι

1 : 0,276

Beispiel 10

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 1 ,0 mm

Organische Schicht A OCA 50 μηι

Organische Schicht B PET-Film 100 μηι

Organische Schicht C OCA 50 μηι Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 1 ,0 mm

Flächengewicht: 5,22 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 200 μηι

1 : 0, 10

Beispiel 1 1

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 1 ,0 mm

Organische Schicht A OCA 25 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 1 ,0 mm

Flächengewicht: 5,02 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 25 μηι

1 : 0,013

Beispiel 12

Material Dicke

Glasschicht chemisch vorgespanntes Aluminosilikatglas 0,35 mm

Organische Schicht A OCA 125 μηι

Organische Schicht B PET-Film 100 μηι

Organische Schicht C OCA 125 μηι

Zweite Glasschicht Chemisch nicht vorgespanntes Borosilikatglas 0,025 mm

Flächengewicht: 1 ,31 kg/m²

Gesamtdicke der organischen Schichten: 350 μηι

1 : 0,933

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Fensterscheibe 5 mit einer Leichtgewichtsverbundscheibe 4 und einem Rahmen 7. Die Leichtgewichtsverbundscheibe 4 kann aus einer Glasscheibe 14 und einer zweiten Glasscheibe 23 sowie einer organischen Schicht A 34 bestehen. Sie kann aber auch jede andere Ausführungsform haben. Der Rahmen 7 und die Leichtgewichtsverbundscheibe 4 sind erfindungsgemäß fest miteinander verbunden, indem der Rahmen 7 durch die organische Schicht A 34 oder in anderen Ausführungsformen die organische Schicht C mit der Glasscheibe 14 verklebt ist. Hierfür ist die zweite Glasscheibe 23 entsprechend zurückgesetzt, sodass der Klebefilm im Form der organischen Schicht A 34 oder in anderen Ausführungsformen der organischen Schicht C für die Aufnahme der Fügefläche des Rahmens übersteht. Andere Teile des Rahmens können mit dem verklebten Teil des Rahmens verbunden sein, wie es allgemeines Wissen des Fachmanns ist.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend beschriebener Merkmale beschränkt ist, sondern dass der Fachmann sämtliche Merkmale der Erfindung, soweit dies sinnvoll ist, beliebig kombinieren oder in Alleinstellung verwenden wird, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste:

1 , 2, 3, 4 Ausführungsformen einer Leichtgewichtsverbundscheibe

5 Fensterscheibe mit einer Leichtgewichtsverbundscheibe und

Rahmen

1 1 , 12, 13, 14 Glasscheibe

21 , 22, 23 zweite Glasscheibe

31 , 32, 33, 34 organische Schicht A

41 zweite organische Schicht B

51 dritte organische Schicht C

61 zweite organische Schicht D

7 Rahmen

Claims

Ansprüche

1 . Leichtgewichtsverbundscheibe umfassend zumindest eine mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe und zumindest eine organische Schicht A dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Leichtgewichtsverbundscheibe eine untere Grenze von 0,5 kg/m² und eine obere Grenze von 5,5 kg/m² aufweist und das Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten 1 :0,01 bis 1 :1 beträgt und die Gesamtdicke aller organischen Schichten kleiner gleich 450 μηι beträgt und die Leichtgewichtsverbundscheibe eine absolute Wärmefreisetzung gemessen in Übereinstimmung mit der JAR/FAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006 von kleiner 65 kW x Min./ m² aufweist.

2. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 1 , wobei das Flächengewicht eine untere Grenze von größer gleich 1 kg/m², bevorzugt von größer gleich 1 ,3 kg/m², insbesondere von größer gleich 1 ,5 kg/m², insbesondere von größer gleich 1 ,8 kg/ m², insbesondere von größer gleich 2 kg/m² aufweist und das Flächengewicht eine obere Grenze von kleiner gleich 3 kg/m², bevorzugt von kleiner gleich 2,5 kg/m², besonders bevorzugt von kleiner gleich 2,3 kg/m² aufweist und das Verhältnis der Gesamtdicke der einen oder mehreren mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheiben zu der Gesamtdicke aller organischen Schichten 1 :0,01 bis 1 :0,9 , bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,6 , insbesondere

1 :0,01 bis 1 :0,3 , besonders bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,25 , insbesondere 1 :0,01 bis 1 :0,2 , ganz besonders bevorzugt 1 :0,01 bis 1 :0,15 , insbesondere 1 :0,01 bis 1 :0,1 beträgt und die Gesamtdicke aller organischen Schichten kleiner gleich 350 μηι, insbesondere kleiner gleich 300 μηι, insbesondere kleiner gleich 240 μηι, bevorzugt kleiner gleich 200 μηι, insbesondere kleiner gleich 150 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, insbesondere kleiner gleich 80 μηι, ganz besonders bevorzugt kleiner gleich 70 μηι, insbesondere kleiner gleich 50 μηι, insbesondere kleiner gleich 30 μηι und insbesondere kleiner gleich 25 μηι beträgt und die Leichtgewichtsverbundscheibe eine absolute Wärmefreisetzung gemessen in Übereinstimmung mit der JAR/FAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006 von kleiner 50 kW x Min./ m², bevorzugt von kleiner 40 kW x Min./ m², besonders bevorzugt von kleiner 20 kW x Min./ m² aufweist.

3. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leichtgewichtsverbundscheibe eine Brandschutzeigenschaft aufweist mit einer Nachbrennzeit nach Entfernung der Flamme im Senkrechten Bunsenbrennertest, gemessen in Übereinstimmung mit der FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I, von kleiner 15 Sek., bevorzugt kleiner 8 Sek., besonders bevorzugt kleiner 3 Sek., insbesondere bevorzugt kleiner 1 Sek.

4. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Transparenz der Leichtgewichtsverbundscheibe größer 80 %, bevorzugt größer 85 %, besonders bevorzugt größer 88 %, insbesondere bevorzugt größer 90 % beträgt.

5. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das optische Streuverhalten der Leichtgewichtsverbundscheibe kleiner gleich 1 ,5%, bevorzugt kleiner gleich 1 ,0 %, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,5% beträgt.

6. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe kleiner gleich 1 mm, bevorzugt kleiner gleich 0,8 mm, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,6 mm und größer gleich 200 μηι, insbesondere größer gleich 250 μηι, bevorzugt größer gleich 350 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 450 μηι insbesondere bevorzugt größer gleich 500 μηι, insbesondere größer gleich 530 μηι beträgt.

7. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die zumindest eine mineralische Glasscheibe aus einem Lithium-Aluminiumsilikatglas, Kalk- Natron-Silikatglas, Borosilikatglas, Alkali-Aluminosilikatglas, alkalifreien oder alkaliarmen Aluminosilikatglas insbesondere aus einem chemisch und/oder thermisch gehärteten Lithium-Aluminiumsilikatglas, Kalk-Natron-Silikatglas, Borosilikatglas, Alkali- Aluminosilikatglas, alkalifreien oder alkaliarmen Aluminosilikatglas besteht.

8. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die zumindest eine mineralische Glaskeramikscheibe aus einem keramisierten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino-Silikatglas insbesondere aus einem chemisch und/oder thermisch gehärteten keramisierten Alumosilikatglas oder Lithium-Alumino-Silikatglas besteht.

9. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 7 oder 8, wobei die lonenaustauschtiefe einer chemischen Härtung der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramik- scheibe größer gleich 30 μηι, bevorzugt größer gleich 40 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 50 μηι, insbesondere bevorzugt größer gleich 80 μηι beträgt.

10. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Oberflächendruckspannung der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe größer gleich 500 MPa, bevorzugt größer gleich 600 MPa, bevorzugt größer gleich 700 MPa, besonders bevorzugt größer gleich 800 MPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 900 MPa beträgt.

1 1 . Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei innere Zugspannung der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe kleiner gleich 50 MPa, bevorzugt kleiner gleich 30 MPa, besonders bevorzugt kleiner gleich 20 MPa, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 15 MPa beträgt.

12. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die 4-Punkt- Biegefestigkeit der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe größer gleich 550 MPa, bevorzugt größer gleich 650 MPa, besonders bevorzugt größer gleich 800 MPa beträgt.

13. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die der Y- oung Modul der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe größer gleich 68 GPa, bevorzugt größer gleich 73 GPa, besonders bevorzugt größer gleich 74 GPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 80 GPa beträgt.

14. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Schubmodul der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe größer gleich 25 GPa, bevorzugt größer gleich 29 GPa, besonders bevorzugt größer gleich 30 GPa, insbesondere bevorzugt größer gleich 33 GPa beträgt.

15. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Vickers- härte der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe in einem nicht vorgespannten Zustand größer gleich 500 HV 2/20, bevorzugt größer gleich 560 HV 2/20, besonders bevorzugt größer gleich 610 HV 2/20 ist oder die Vickershärte der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe in einem vorgespannten Zustand größer gleich 550 HV 2/20, bevorzugt größer gleich 600 HV 2/20, besonders bevorzugt größer gleich 650 HV 2/20, insbesondere bevorzugt größer gleich 680 HV 2/20 ist.

16. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Transparenz der zumindest einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe größer 80 %, bevorzugt größer 85 %, besonders bevorzugt größer 88 %, insbesondere bevorzugt größer 90 % beträgt.

17. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Leichtgewichtsverbundscheibe eine zweite mineralische Glas- oder Glaskeramikscheibe um- fasst und die zumindest eine organische Schicht A zwischen der einen und der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe angeordnet ist.

18. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 17, wobei die zweite mineralische Glasoder Glaskeramikscheibe aus einer Dünnglasfolie, bevorzugt aus einem Aluminosilikat- glas oder einem Borosilikatglas besteht.

19. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei die Dicke der zweiten mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe kleiner gleich 1000 μηι, bevorzugt kleiner gleich 550 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 350 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 210 μηι und größer gleich 20 μηι, bevorzugt größer gleich 40 μηι, besonders bevorzugt größer gleich 70 μηι, insbesondere bevorzugt größer 100 μηι beträgt.

20. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe und der zweiten mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe kleiner gleich 7 x 10^~6 K^" , bevorzugt kleiner gleich 5 x 10^~6 K^~\ bevorzugt kleiner gleich 3 x 10^"6 K^" , bevorzugt kleiner gleich 2,5 x 10^~6 K^~\ besonders bevorzugt kleiner gleich 2 x 10^~6 K^" , insbesondere bevorzugt kleiner gleich 1 x 10^~6 K^" beträgt.

21 . Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Leichtgewichtsverbundscheibe eine zweite organische Schicht D umfasst und die zumindest eine organische Schicht A zwischen der einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe und der zweiten organischen Schicht D angeordnet ist.

22. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 21 , wobei die zweite organische Schicht D eine Polymerfolie ist.

23. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 22, wobei die Transparenz der Polymerfolie größer 70 %, bevorzugt größer gleich 85 %, besonders bevorzugt größer gleich 88 %, insbesondere bevorzugt größer gleich 92 % beträgt.

24. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 22 bis 23, wobei die Polymerfolie eine Dicke von kleiner gleich 300 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt von kleiner gleich 50 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 20 μηι hat.

25. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Polymerfolie aus einem Polyethylenterephtalat (PET), Polycarbonat (PC), Polymethylme- thacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyimid (PI) oder einem Polyolefin wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen, oder jeweils einem ihrer Blends, Copolymere oder Derivate oder aus einem fluorierten und/oder chlorierten Polymer, wie Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethylennaphthalat (PEN) oder einem Terpo- lymer aus Tetrafuorethylen, Hexalfluorpropylen und Vinylidenfluorid (THV) besteht.

26. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei die Leichtgewichtsverbundscheibe eine zweite organische Schicht B und dritte organische Schicht C umfasst, die zweite organische Schicht B ein Polymerfilm ist, welcher zwischen der ersten organischen Schicht A und der dritten organische Schicht C angeordnet ist und die drei organischen Schichten A, B, C zwischen der einen und der zweiten mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe oder zwischen der einen mineralischen Glas- oder Glaskeramikscheibe und der zweiten organischen Schicht D angeordnet ist.

27. Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 26, wobei der Polymerfilm eine Dicke von kleiner gleich 100 μηι, bevorzugt kleiner gleich 50 μηι, besonders bevorzugt von kleiner gleich 20 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner gleich 12 μηι hat.

28. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 26 bis 27, wobei der Polymerfilm aus einem Polyethylenterephtalat (PET), Polycarbonat (PC), Polymethylme- thacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyimid (PI) oder einem Polyolefin wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen, oder jeweils einem ihrer Blends, Copolymere oder Derivate oder aus einem fluorierten und/oder chlorierten Polymer, wie Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethylennaphthalat (PEN) oder einem Terpo- lymer aus Tetrafuorethylen, Hexalfluorpropylen und Vinylidenfluorid (THV) besteht.

29. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke der einen organischen Schicht A kleiner gleich 350 μηι, bevorzugt kleiner gleich 200 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 60 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner 30 μηι beträgt.

30. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke der dritten organischen Schicht C kleiner gleich 200 μηι, bevorzugt kleiner gleich 100 μηι, besonders bevorzugt kleiner gleich 60 μηι, insbesondere bevorzugt kleiner 30 μηι beträgt.

31 . Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Reintransmission der einen organischen Schicht A und/oder der dritten organischen Schicht C größer 88 %, bevorzugt größer gleich 92 %, besonders bevorzugt größer gleich 96 %, insbesondere bevorzugt größer gleich 99 % beträgt.

32. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , wobei die eine organische Schicht A und/oder die dritte organische Schicht C aus einem Schmelzklebstoff, insbesondere aus einem Polyvinylbutyral (PVB) oder einem thermoplastischen Elastomer auf Urethanbasis (TPE-U) oder einem lonomer oder einem Polyolefin, wie einem Ethylenvinylacetat (EVA), oder einem Polyethylen (PE) oder einem Polyethyl- enacrylat (EA) oder einem Cyclo-Olefin-Copolymere (COC) als Klebefilm oder einem thermoplastischen Silkon besteht.

33. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei die eine organische Schicht A und/oder die dritte organische Schicht C aus einem transparenten Klebefilm, insbesondere aus einem optical clear adhesive (OCA) besteht.

34. Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Unterschied des Brechungsindex aller jeweils in einer Leichtgewichtsverbundscheibe ange- ordneten Materialien kleiner gleich 0,3 , bevorzugt kleiner gleich 0,25 , bevorzugt kleiner gleich 0,2 , besonders bevorzugt von kleiner gleich 0,15 , insbesondere bevorzugt kleiner gleich 0,09 beträgt.

35. Verfahren zur Herstellung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 34, gekennzeichnet durch die Schritte

Bereitstellen einer ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe, wobei die Glas- oder Glaskeramikscheibe mit einer ersten Fläche auf einer Unterlage aufliegt,

Bereitstellen der organischen Schicht A und Abziehen eines eventuell vorhandenen Schutzfilms von einer ersten Fläche der organischen Schicht A,

Aufwalzen der organischen Schicht A mit ihrer ersten Fläche auf die zweite Fläche der Glas- oder Glaskeramikscheibe,

Abziehen eines eventuell vorhandenen Schutzfilms von der zweiten Fläche der organischen Schicht A,

Aufbringen der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder der organischen Schicht D über eine schiefe Ebene oder von einer Glasrolle auf die zweiten Fläche der organischen Schicht A, wobei zwischen der zweiten Fläche der organischen Schicht A und der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder der organischen Schicht D ein sich schließender Winkel vorhanden ist, die zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe oder die organischen Schicht D vor dem Aufbringen eine Biegung aufweist und die zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe oder die organischen Schicht D unmittelbar nach dem Aufbringen mittels einer Walze angedrückt wird.

36. Verfahren zur Herstellung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 35, wobei die Walze zum Andrücken der organischen Schicht A und/oder der zweiten Glasoder Glaskeramikscheibe temperiert, bevorzugt auf größer 25°C, besonders bevorzugt größer gleich 45^ temperiert ist.

37. Verfahren zur Herstellung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 35 oder 36, wobei an Stelle der organischen Schicht A ein Verbund aus einer ersten organischen Schicht A, einer zweiten organischen Schicht B und einer dritten organischen Schicht C oder ein Verbund mit weiteren zusätzlichen organischen Schichten oder ein Verbund aus einer ersten organischen Schicht A und einer zweiten organischen Schicht D auf die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe aufgewalzt wird und der Verbund der drei organischen Schichten A, B, und C oder ein Verbund mit weiteren orga- nischen Schichten oder der Verbund der beiden organischen Schichten A und D vorgefertigt wird.

38. Verfahren zur Herstellung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei nach dem Aufbringen und Andrücken der zweiten Glas- oder Glaskeramikscheibe oder der organischen Schicht D ein weiterer Schritt vorgesehen ist:

Nachbehandeln des Laminats der Leichtgewichtsverbundscheibe, wobei die organische Schicht A aufschmilzt und/oder vernetzt und aushärtet und die Nachbehandlung mittels Temperatur, vorzugsweise im Bereich 120°C bis 160°C und Zeit bis zu 6 Stunden und gegebenenfalls Vakuum und/oder Druck, vorzugsweise bei 5 bis 15 kg/cm² erfolgt.

39. Verwendung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 38 als Ausstattungselement für Fahrzeugkabinen im Bereich Transportation, insbesondere für Fahrzeugkabinen eines Luftfahrzeugs oder eines Elektromobils.

40. Verwendung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 39 als Fenster- oder Türenelement oder Bestandteil eines Fensters oder einer Türe oder als Raumteiler o- der als Tischelement im Bereich Transportation, insbesondere für Fahrzeugkabinen eines Luftfahrzeugs oder eines Elektromobils.

41 . Verwendung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 39 oder 40 als Fensterinnenscheibe eines Luftfahrzeugs oder als Fensterscheibe eines Elektromobils.

42. Verwendung einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 38 als Brandschutz-Leichtgewichtsbauteil im Architekturbereich, insbesondere als Rauchbarriereelement, Raumteiler, Fenster-,Türen-, Wand- oder Deckenelement oder als Bestandteil eines Fensters, einer Türe, einer Wand oder Decke, als Vitrinenscheibe oder als Bestandteil eines Möbelstücks.

43. Flugzeugfensterinnenscheibe oder Leichtgewichtsfensterscheibe mit einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 38.

44. Flugzeugfensterinnenscheibe oder Fensterscheibe mit einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach Anspruch 43, wobei die Flugzeugfensterinnenscheibe oder Fensterschei- be weiterhin einen Rahmen umfasst, die erste Glas- oder Glaskeramikscheibe, welche als Grundträgersubstrat der Leichtgewichtsverbundscheibe dient, breiter als zweite Glas- oder Glaskeramikscheibe ist und der Rahmen auf die überstehende Fläche der ersten Glas- oder Glaskeramikscheibe montiert ist.

45. Rauchbarriereelement mit einer Leichtgewichtsverbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 38.