WO2023041276A1 - Abstandshalter für scheiben und anordnung - Google Patents

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WO2023041276A1
WO2023041276A1 PCT/EP2022/072910 EP2022072910W WO2023041276A1 WO 2023041276 A1 WO2023041276 A1 WO 2023041276A1 EP 2022072910 W EP2022072910 W EP 2022072910W WO 2023041276 A1 WO2023041276 A1 WO 2023041276A1
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WO
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coating
core material
spacer
contact surface
dome
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/072910
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Krishna Uibel
Christian Filz
Stefan Velten
Sarah DENKHAUS
Original Assignee
Kyocera Fineceramics Europe Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Fineceramics Europe Gmbh filed Critical Kyocera Fineceramics Europe Gmbh
Priority to DE112022003197.2T priority Critical patent/DE112022003197A5/de
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Priority to DKPA202430155A priority patent/DK202430155A1/en

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66—Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663—Elements for spacing panes
    • E06B3/66304—Discrete spacing elements, e.g. for evacuated glazing units

Definitions

  • the invention relates to a spacer for panes, in particular for glass panes of double or multi-glazed windows or doors, according to the preamble of claim 1 and an arrangement which comprises at least one such spacer and two panes lying against it.
  • Spacers for panes with rounded or beveled corners and steps in the form of grooves are known from US 2018/0 066 469 A1. This document also discloses that the spacers can be ceramic and can have a functional coating.
  • US 2015/0 079 313 A1 discloses a functional coating that is capable of yielding and is applied to a base body of the spacer in order to smooth its surface.
  • US Pat. No. 10,550,627 B1 shows a spacer with a stepped surface and the effect of smoothing the surface and avoiding damage to glass by means of a functional coating.
  • a gas preferably an inert gas
  • a vacuum between the glass panes leads to a negative pressure compared to atmospheric pressure, which leads to considerable stress on the glass panes.
  • a spacer rests with its one end by means of a contact surface on a glass pane and with its other end by means of a contact surface on the opposite glass pane.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an arrangement with a spacer between two panes, in particular two glass panes, in which the stress profile in the vicinity of a contact surface, at least in the glass, shows an overall profile that is as uniform and low as possible, i.e. stress peaks, which can damage a pane are reduced or avoided as far as possible.
  • the present invention solves the aforementioned problem by the features of the independent claims.
  • a contact surface must have or assume as ideal a crest shape as possible in order to load a pane that is in contact with it under pressure as little as possible.
  • the contact surface can be deformed under pressure by a suitable design or structuring of itself or the deformation zone delimited by it to the axially outwards in such a way that the curvature of the disk that occurs in the area of the spacer under compressive stresses is ideally adapted to the crest of the Spacer creates and can set a particularly advantageous pressure between the disc and the spacer.
  • the maximum pressure or the maximum stress is minimized according to the invention.
  • the spacer must have an essentially rotationally symmetrical or cap-like structure formed by regularities or such a relief which, if it does not already give the contact surface an ideal dome shape without a disc being in place, this is at least converted into one when a disk pressurizes it.
  • the means could lead the deformation zone at least to the peripheral edge of the base body and lengthen the dome shape of the contact surface to the peripheral edge so that the contact surface and thus the base body can be axially deformed at its peripheral edge.
  • This makes it possible for the contact surface to overlap the hard edge of a relatively hard and almost incompressible material lying beneath it, so that a disk does not come into contact with this hard material.
  • the contact surface could be spaced from a peripheral rim such that a disc would not contact the hard rim.
  • a step preferably a circumferential step, could be provided at the edge area for spacing.
  • the means could be arranged symmetrically and/or regularly with respect to an axis, in particular the longitudinal axis or axis of symmetry of the base body through the center of the contact surface, that they form diametrically opposite points with respect to the axis, which are on the imaginary or real surface of a spherical cap or on a Circular arcs with a radius of curvature are on average in the range 0.5 mm to 100 mm, preferably 0.7 mm to 70 mm, more preferably 0.8 mm to 50 mm, more preferably 1 mm to 45 mm, more preferably 1.5 mm to 20 mm, more preferably 2 mm to 30 mm or 0.3 mm to 50 mm, more preferably 0.5 mm to 45 mm, more preferably 0.8 mm to 30 mm or 2 mm to 200 mm, more preferably 3 mm to 100 mm and particularly preferably 5 mm to 80 mm.
  • a rotational symmetry or lateral regularity of the means allows an ideal final geometry to be set.
  • the final geometry can be achieved starting from an initial geometry, which can be defined or described by a radius of curvature, which clearly defines a spherical cap or a circular arc in cross section, which axially delimits, envelops, runs through a structuring of the spacer or runs through its functional focal points. It is very important that the radius of curvature is an initial radius of curvature that can be converted into a smaller, preferably larger or constant final radius of curvature of the contact surface, because the contact surface preferably experiences a convex flattening when a pane presses against it.
  • the final radius of curvature which occurs under pressure in the installed state, is on average >1 mm, preferably >2 mm, more preferably >3 mm, more particularly preferably >5 mm. In all of the above cases, the final radius of curvature is either ⁇ 50 mm or ⁇ 40 mm.
  • the shape of the radius is primarily rotationally symmetrical, but can also deviate from rotational symmetry.
  • the means could include step edges and/or step surfaces and/or crest sections and/or a crest that is introduced into a core material of the base body with less deformability and/or in a coating of the core material with greater deformability.
  • Pyramid-like or truncated cone-like elevations preferably spherical segment-shaped elevations, can be created by steps, which are shaped into a dome when a pane is pressed on.
  • the structures introduced into the base body and/or the coating have heights/depths which average >0.1 ⁇ m, preferably >0.2 ⁇ m. In all of the aforementioned cases, the highs/lows are ⁇ 20 ⁇ m, preferably ⁇ 15 ⁇ m, more particularly preferably ⁇ 10 ⁇ m.
  • the introduced structures can also have average heights/depths of 0.3 pm ⁇ 0.1 pm, 0.4 pm ⁇ 0.1 pm or 0.5 pm ⁇ 0.1 pm.
  • the structures introduced into the base body and/or the coating have widths/diameters which are on average >1 ⁇ m, preferably >5 ⁇ m. In all of the aforementioned cases, the widths/diameters are ⁇ 300 ⁇ m, preferably ⁇ 200 ⁇ m, more particularly preferably ⁇ 100 ⁇ m.
  • the structures introduced can also have average widths/diameters of 20 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m, 30 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m.
  • the number of steps in the coating and/or in the core material is > 1, > 2, then > 3, then > 4. In all of the above cases, the number is ⁇ 50 skip the following process.
  • the basic body and/or the coating can also be structured in such a way that a contact surface follows a radius of curvature with an average height difference between the center and edge area of the spacer of >0.1 ⁇ m, preferably >0.2 ⁇ m, more preferably > 1 pm, more particularly preferably >2 pm.
  • the difference in height is ⁇ 20 ⁇ m, preferably ⁇ 15 ⁇ m, more particularly preferably ⁇ 10 ⁇ m.
  • the material removed can also have an average height difference between the center and the edge area of 1 pm ⁇ 0.5 pm, 2 pm ⁇ 0.5 pm or 3 pm ⁇ 0.5 pm.
  • the deformation zone could comprise a coating which has a higher deformability than a core material, with the middle stepwise comprise successive coating sections which gradually taper in width towards a coating dome or coating peak, the coating dome or coating peak forming an axially outermost coating section which can be turned towards a disk.
  • a bump could preferably be formed from a coating overlying a planar surface of a core material. A surface of a core material can thus be completely covered so that its hard edges or edge points can no longer be contacted by the pane.
  • the deformation zone could comprise a coating which has a higher deformability than the core material, with the means comprising core material sections which follow one another in steps and which taper in width towards a core material dome or core material summit, with the core material dome or core material summit forming an outermost core material section which has a Disk is turnable, and wherein the coating covers and / or surrounds the core material dome or core material peak.
  • the hard core material already approximately defines the shape of the tip.
  • the coating could cover and/or enclose at least one or more core material sections.
  • a relatively thin coating can only form an envelope of the hard core material, which, in contrast to the core material, can be flattened further, so that the final dome shape is achieved when a pane is pressed on.
  • the end radii of curvature of the crests could only form when the pane is pressed.
  • the final radius of curvature could already be completely or almost completely formed.
  • only the steps of an envelope of the core material would be leveled out, so that an essentially round crest is formed.
  • the means could include recesses, which extend from a surface of the core material into its interior, the recesses being at least partially filled with a coating on the core material or being able to be filled by applying pressure to the contact surface, the coating having a higher deformability than the core material .
  • recesses or accumulations or clusters of such recesses arranged suitably regularly or following a symmetry average functional layer thicknesses of the coating can be produced which, in combination with the core material, give the contact surface a dome shape when a pane presses against the contact surface.
  • Such recesses can be designed as bores, blind holes, troughs, or cavities with a linear, circular, angular, jagged, meandering, helical, spiral, honeycomb shape or as sections of these shapes. It is also conceivable that the recesses are formed by mixed forms of the aforementioned depressions or by sections of the depressions.
  • the depth and/or lateral width of the recesses and/or their lateral expansions could increase or decrease radially and laterally outwards, starting from a center of the contact surface.
  • the depth and/or width of recesses and/or lateral expansions increases in the direction of the edge of the base body, so that the material of a coating can deviate to a greater extent axially downwards or laterally outwards if from axially upwards pressing a disc against the coating. In this way, the formation of a dome shape of the contact surface can be promoted in an edge area.
  • the thermal conductivity of the base body in the axial direction is ⁇ 15 W/mK, preferably ⁇ 5 W/mK, more preferably ⁇ 3 W/mK, more particularly preferably ⁇ 1 W/mK. In all the areas mentioned above, the thermal conductivity is at least 0.01 W/mK.
  • a core material located inside the base body could comprise an inorganic material, for example a metal or a glass or a ceramic or a glass ceramic.
  • a glass, ceramic or glass ceramic can form the hard, relatively incompressible core of a base body, in particular a pillar, which is at least partially covered with a coating at its opposite longitudinal ends.
  • a glass, a ceramic or a glass ceramic has a much lower thermal conductivity than a metal.
  • the average porosity of a ceramic base body should be >1%, preferably >2%, more preferably >5%, more particularly preferably >10%. In all of the aforementioned cases, the porosity is ⁇ 50%, preferably ⁇ 40%, more particularly preferably ⁇ 30%. The porosity can also average 10% ⁇ 5%, 20% ⁇ 5% or 30% ⁇ 5%.
  • Recesses can be produced chemically, for example by plasma etching, mechanically or by using radiation, electromagnetic or particulate.
  • a coating could have a microporous material, in particular a microporous ceramic and more particularly a nanoporous, glassy or glass-ceramic material.
  • These materials are preferably applied to the core material as a coating suspension:
  • a dispersing medium such as water or ethanol or
  • the particulate systems comprise particles with mean particle sizes ⁇ 10 ⁇ m, preferably ⁇ 5 ⁇ m, more preferably ⁇ 2 ⁇ m and particularly preferably ⁇ 1 ⁇ m, but preferably essentially >100 nm and a dispersing medium.
  • the sol-gel systems contain molecules of organometallic compounds or salts of metals or nanoparticles as precursors of a ceramic or ceramic nanoparticles with a particle size of less than 100 nm or mixtures thereof.
  • the sol-gel systems are liquid systems which comprise molecules of precursors of oxide ceramics or glasses, i.e. organometallic compounds or nanoparticles of precursors of oxide ceramics or glass-forming components or nanoparticles of oxide ceramics or glass-forming components or a) mixtures of molecules of different precursors or b ) mixtures of nanoparticles of different precursors or c) mixtures of nanoparticles of ceramic or glass-forming components or mixtures of mixture variants a) and b) or mixtures of mixture variants b) and c) or mixtures of mixture variants a) and c) or mixtures of mixture variants a), b) and c).
  • the sol-gel systems can be water-based or solvent-based.
  • the molecular precursors can be organometallic compounds (e.g. aluminum isopropoxide or tetraethylorthosilicate) or partially pre-condensed commercially available sol-gel systems (e.g. inosil, Inomat GmbH, Neun Meinn, Germany) or salts (e.g. zirconium acetate) or hydroxides and/or oxyhydroxides of metals (e.g Aluminum) include.
  • organometallic compounds e.g. aluminum isopropoxide or tetraethylorthosilicate
  • sol-gel systems e.g. inosil, Inomat GmbH, Neun Meinn, Germany
  • salts e.g. zirconium acetate
  • hydroxides and/or oxyhydroxides of metals e.g Aluminum
  • the precursors oxidize during temperature treatment to form ceramics, starting at temperatures below 300 °C and temperatures below 400 °C in air.
  • the particle-mixed systems or pure sol-gel systems are applied to the core material by means of dip coating, spray coating, doctor blades, screen printing, centrifuging, doctor blade, slit die, electrophoresis or other methods.
  • Preferred application variants are spraying, screen printing, electrophoresis, squeegee, slot die and doctor blade.
  • the coating systems are solidified by drying.
  • the coatings are preferably further solidified during a temperature treatment.
  • the temperature treatment of the coating at >50° C., preferably >80° C., more preferably >100° C., more preferably >150° C., more preferably >200° C., more preferably >250° C., more preferably > is more preferred 300°C, more preferably >350°C, but baked at less than 1300°C, preferably at less than 1000°C, preferably at less than 800°C.
  • the coating solidifies so that it is transport-stable and/or is preferably additionally converted into a purely inorganic material.
  • the coating is more compressible than the core material.
  • the coating can include other organic or inorganic particulate components that modify the deformability, hardness, porosity, or stability of the coating.
  • These components can be metal particles, graphite, hexagonal boron nitride, carbon black, polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tungsten or tungsten oxide, for example in the form of microspheres, irregularly shaped particles, fibers, platelets or agglomerates or mixtures thereof.
  • the material of the coating could thus be inorganic or essentially inorganic. However, it could also be organic, metallic or glassy or exist as a mixed form. Furthermore, it can be designed both porous and dense or with a gradient in the porosity.
  • the configuration described below is preferred, in which the material of the coating is arranged on both sides of the spacer and structures, in particular steps, are attached in the spacer, preferably with mirror symmetry. Strict symmetry is not necessary as long as the dome shape is achievable.
  • the material of the coating can have other properties, although both sides of the spacer do not have to have the same properties.
  • the material of the coating itself or through embedded particles can be colored, electrically conductive or insulating, magnetizable, hydrophilic, hydrophobic, of equal or different density on both sides, or adhesive.
  • the porosities of the coatings on both sides of the spacer can also differ.
  • the positioning of the spacers on the pane in particular can be positively influenced.
  • Additional temporary coatings to increase adhesion can also be applied shortly before application (e.g. water, ethanol, cyclododecane).
  • the volume reduction of the deformation zone and/or a coating on the core material could be on average in the range of 0.01 to 0.7, preferably 0.02 to 0.6, more preferably 0.03 to 0.5, more preferably 0.05 to 0 .45 more preferably 0.05 to 0.4, or 0.01 to 0.4, more preferably 0.02 to 0.3, more preferably 0.035 to 0.25 or 0.01 to 0.3, more preferably 0 .02 to 0.25, and more preferably 0.035 to 0.2.
  • These reductions in volume are advantageous when a sheet of glass is placed against a spacer of the type described herein.
  • a value of 0.01 corresponds to a 1% compression from an initial volume to a final volume.
  • the diameter of the main body at its widest circumference could be on average in the range of 0.05 mm to 1 mm, preferably 0.2 mm to 0.6 mm, more preferably 0.3 mm to 0.5 mm or 0.2 mm to 0. 5 mm, more preferably 0.2 mm to 0.45 mm or 0.3 mm to 0.6 mm, particularly preferably 0.35 mm to 0.6 mm.
  • Such a spacer is sufficiently small that it is not visually disturbing when placed between two panes. In addition, it is ensured that the spacer does not form an excessive heat or cold bridge.
  • the base body could be essentially cylindrical, columnar and/or pillar-like, with a contact surface being provided and with a average layer thickness of a deformable coating on a core material is higher in a central area than in an edge area. A pane is protected by a coating from coming into contact with a sharp edge.
  • a contact surface could be provided with a peak in a central area, with a coating having a substantially homogeneous layer thickness being arranged on a core material.
  • a coating can be applied to a core material that is preformed like a dome, preferably like a segment of a sphere.
  • a contact surface with a peak in the central area could be provided, with a coating having a layer thickness that is increased in an edge area being arranged on the core material. This combines the advantages of the first two alternatives.
  • the contact surface is preferably flat.
  • the average thickness of the coating is ⁇ 30 ⁇ m, preferably ⁇ 20 ⁇ m, more preferably ⁇ 15 ⁇ m, more preferably ⁇ 10 ⁇ m, more preferably ⁇ 5 ⁇ m, but always >0.1 ⁇ m and can vary over the area.
  • the coating may also have an average thickness of 5 ⁇ m ⁇ 2.5 ⁇ m, 10 ⁇ m ⁇ 2.5 ⁇ m or 15 ⁇ m ⁇ 2.5 ⁇ m.
  • An arrangement comprising at least two panes, in particular glass panes, between which a spacer with a base body with two opposing contact surfaces is arranged, with each contact surface being pressed against a pane, is characterized in that each deformation zone is compressed and/or deformed in such a way that that their respective contact surface is so convexly curved or flattened that it follows the curvature of the pane resting against it.
  • each deformation zone is compressed and/or deformed in this way is that their respective contact surface is so convexly curved or, in particular, flattened at the edges opposite the center that, following the curvature of the disk, it forms a spherical segment with a defined radius of curvature and follows a concave depression in the disk lying against it.
  • the convex spherical segment formed from the contact surface of the spacer has a radius of curvature which is comparable to an equivalent radius of curvature of the concave depression which is formed in the curved pane deformed under compressive stress in the region of the contact surface of the spacer.
  • the shape of the tip which the contact surface has adopted, results in optimal contact pressure conditions. Due to the lower maximum voltage of the Hertzian pressure that occurs on the pane, the number of spacers can be significantly reduced compared to the prior art without reducing a safety factor. This has the technical advantage that, with fewer spacers, the overall heat transport via the spacers can also be reduced.
  • an arrangement with a spacer between two panes, in particular two panes of glass, is specified, in which stress peaks, which can damage a pane, are reduced or avoided as far as possible.
  • the spacer of the assembly can be designed in a manner as disclosed in this specification.
  • the arrangement could have a number of spacers between the two disks from 1000 to 4000, preferably 1500 to 3000, more preferably 1500 to 2500, or 300 to 3000, more preferably 750 to 2500, more preferably 1000 to 2000 or 1500 to 5000, more preferably 1500 to 3500 and particularly preferably 2000 to 3000 per m 2 pane area. This ensures optimal support for the panes with optimized thermal conditions. With such an arrangement, relatively few spacers can be used per unit area to gently support the panes, so that fewer thermal bridges arise between the panes.
  • the height of the spacer described here is advantageously on average in the range from 50 ⁇ m to 600 ⁇ m, preferably in the range from 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably in the range from 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably in the range from 100 ⁇ m to 250 ⁇ m, more preferably in the range 50 pm to 500 pm, more preferably in the range 50 pm to 300 pm, and particularly preferably in the range 50 pm to 250 pm.
  • the quotient h2/H of the heights h2 from the highest point of the spacer (G or KG) to the highest point of an edge area of the spacer and the total height H of the spacer is advantageously in the range from 0 to 0.1, preferably in the range from 0 to 0.075, more preferably in the range 0 to 0.05, more preferably in the range 0 to 0.035, more preferably in the range 0 to 0.025, more preferably in the range 0 to 0.02.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a glass pane which lies against a pressing area of a spacer of the prior art with a planar contact surface while bending, with stress peaks forming at the sharp edges of the contact surfaces,
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of a glass pane which rests against the upper convex contact surface of the spacer, with the glass pane pressing on the contact surface at the summit of the crest of the contact surface when subjected to a very high maximum stress according to Hertzian pressure and can lead to glass breakage ,
  • FIG 4 shows a schematic sectional view of a curved glass pane, the curvature of which follows a crest-like curved contact surface while clinging to it, with the glass pane being subjected to a minimized maximum stress under Hertzian pressure at the uppermost point or summit of the contact surface in comparison to FIG , which corresponds to an ideal application of the glass pane to the spacer surface,
  • 5 shows an arrangement with a spacer with two opposing contact surfaces, on each of which a glass pane curved according to FIG. 4 rests, in which the contact pressure conditions according to FIG. 4 have been established
  • 6 shows a perspective and geometrically schematic representation of the upper part of a spacer, which has a deformation zone with a contact surface, the contact surface following the surface of an idealized spherical cap, the imaginary sphere belonging to the spherical cap having a radius of curvature r, the spherical cap having a Height h1 protrudes from an imaginary upper level E of a cylindrical base body and the cylindrical base body has a diameter of 2a at its largest circumference,
  • Fig. 7 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is covered with a dome-like coating, which forms a deformation zone that, starting from a structure, into or over which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted, into a real spherical cap can be brought with a final radius of curvature R shown in dashed lines,
  • Fig. 8 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is only partially covered on a smooth plane with a coating that belongs to a deformation zone that, starting from a structure, onto or into which an imaginary spherical cap is marked with a solid line radius of curvature r can be placed in a real spherical cap with a final radius of curvature R shown in dashed lines,
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, its core material on a stepped plane is completely covered with an axially outwardly flat and non-stepped coating, with the coating together with the core material forming a deformation zone which, starting from a structure into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted, can be transformed into a real spherical cap can be brought to a final radius of curvature R shown in dashed lines,
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is covered on a stepped level with a coating which is not stepped outwards and is aligned with a core material dome, only in an edge region of the core material, with the coating forming a deformation zone together with the core material, which, starting from a structure into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted, can be brought into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown as a dashed line,
  • Fig. 11 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is completely covered on an axially outer and stepped plane with a coating that is stepped axially outwards, the coating together with the core material forming a deformation zone which, starting from a structure in which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown as a dashed line
  • 12 is a schematic sectional view of a spacer whose core material is provided with grooves extending axially inward from a non-stepped plane of the core material, the depths of which increase radially outward, with an axially outward non-stepped plane on the non-stepped plane stepped, flat coating is applied, which has already penetrated into the grooves up to the bottom, and wherein the coating together with the core material forms a deformation zone which, starting from a structure, into which an
  • Fig. 13 shows a schematic sectional view of a spacer, the core material of which is provided with grooves which extend axially inwards from a non-stepped plane with the same depth in each case, the distances between them decreasing radially outwards, on the non-stepped plane a
  • a flat coating is applied axially on the outside, which has already penetrated into the grooves up to their base, and wherein the coating together with the core material forms a deformation zone which, starting from a structure, into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted , can be brought into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown in dashed lines,
  • Fig. 14 in the top view a sectional view of a ceramic plate with a circumferential groove, in which a first layer of Coating is introduced, with a second layer of the coating being applied to the first layer, which essentially covers the entire surface of the ceramic plate, in the bottom view a spacer cut out of the ceramic plate, the structure of which is similar to that shown in 9 is shown.
  • Figure 15 shows a spacer similar in construction to that shown in Figure 11;
  • Fig. 18 is a sectional view of the ceramic plate having a groove through the groove with the coating filled in, in the top view, and a sectional view of a blank cut out of the ceramic plate along the outer periphery of the groove from the ceramic plate, so that there is a circumferential step at the edge of the blank, which is filled with the coating,
  • FIG. 19 shows a top view of a still uncoated ceramic plate in which concentric grooves are recessed on opposite sides of the plate are introduced, and in the bottom view a sectional view through the ceramic plate,
  • FIG. 20 shows a plan view of the ceramic plate according to FIG. 19 in the upper view, with the groove being filled on both sides with a first layer of a coating, and in the lower view a sectional view through the ceramic plate,
  • FIG. 21 is a top view of a plan view of the ceramic plate of FIG. 20 having two planar second layers of coating applied to the ceramic plate of FIG. 20 and its first layer of coating, and a bottom view a sectional view through the ceramic plate,
  • Fig. 22 is a plan view of two spacers cut out of the ceramic plate of Fig. 21 in the top view and a sectional view through the two spacers in the bottom view,
  • FIG. 23 shows an arrangement in which a spacer according to FIG. 22 is arranged between two panes
  • Fig. 24a, b shows a schematic plan view of the surface of further spacers, in which various meandering recesses or structures are introduced, such as blind holes lying concentrically on the contact surface with the same diameter and increasing number towards the edge, blind holes lying concentrically on the contact surface with Diameter increasing towards the edge, kidney, trapezoidal or prismatic cross-section grooves of different widths concentrically on the contact surface Lying with the number increasing towards the edge or mixed forms from the forms mentioned, into which the coating can deviate to form a dome shape of the contact surface if a glass pane presses on it,
  • various meandering recesses or structures are introduced, such as blind holes lying concentrically on the contact surface with the same diameter and increasing number towards the edge, blind holes lying concentrically on the contact surface with Diameter increasing towards the edge, kidney, trapezoidal or prismatic cross-section grooves of different widths concentrically on the contact surface Lying with the number increasing towards the edge or mixed forms from the forms mentioned, into which the coating can deviate to
  • Fig. 25 is a schematic sectional view of a spacer of overall height H, the core material of which is covered on a smooth plane with a coating, the thickness of which decreases axially outwards, the coating belonging to a deformation zone originating from a structure on which or into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be placed, into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown as a dashed line,
  • Fig. 26 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is completely covered with a coating on an axially outer plane following a radius of curvature and sloping outwards, the coating together with the core material forming a deformation zone which, starting from a structure , into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted, can be brought into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown as a dashed line,
  • FIG. 27 shows a schematic sectional view of a spacer with overall height H, the core material of which is completely covered with a coating on an axially outer plane following a radius of curvature and sloping outwards Coating together with the core material forms a deformation zone which, starting from a structure into which an imaginary spherical cap with a radius of curvature r shown as a solid line can be inserted, can be brought into a real spherical cap with a final radius of curvature R shown as a dashed line,
  • FIG. 28 is an enlarged sectional view of the dashed area of the spacer from FIG. 11 , the core material of which has corners with rounded steps,
  • 29 shows an enlarged sectional view of the dashed area of the spacer from FIG. 12, the entry area being wider than the groove bottom area, particularly in the case of laser structuring, and having rounded corners.
  • sectional views shown in the figures are sections through the longitudinal axes of the respective spacers, which are designed to be rotationally symmetrical. If only one side of a spacer is shown, the axially opposite side of the spacer is optionally configured identically to the side shown. Axially opposite sides are shown separated by dotted lines in some figures.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a glass pane 2, which lies against a pressing area of a spacer T of the prior art while bending, with stress peaks forming at the sharp edges of the opposite contact surfaces 4'.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a spacer 1′′ without a deformation zone, which has contact surfaces 4′′ that are curved like a dome.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of a glass pane 2 which is in contact with the upper convex contact surface 4" of the spacer 1" according to Fig. 3, with the glass pane 2 being subjected to a very high pressure at the uppermost point of the contact surface 4" designed as a dome maximum stress on the contact surface 4".
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of a curved glass pane 2, the concave curvature of which follows a dome-like, convex contact surface 4, clinging to it, with the glass pane 2 at the uppermost point of the contact surface 4, which is designed as a dome, having a minimized maximum stress compared to FIG is subjected to Hertzian pressure and presses against the contact surface 4. This is to be expressed by the fact that the ellipse lying in the pressing area in FIG. 4 is shown clearly flattened compared to the ellipse in FIG.
  • Fig. 4 schematically shows a spacer 1 for arrangement between two panes 2, namely for arrangement between two glass panes 2 of double or multi-glazed windows or doors, which comprises a base body 3 with two axially opposite contact surfaces 4 for contacting one pane 2 each.
  • the contact surfaces 4 are formed under pressure from the atmospheric pressure acting on the glass panes. In the ideal case shown, the contact surface 4 corresponds to the dome shape of the spacer 1 .
  • each contact surface 4 corresponds to the tip shape of the spacer 1 .
  • 6 shows a perspective and mathematical-geometric schematic representation of a spacer 1 which has a deformation zone 5 with a contact surface 4, the contact surface 4 following the surface of an idealized spherical cap.
  • the spherical cap forms the dome shape and the imaginary sphere associated with the spherical cap and shown in dashed lines has a radius of curvature r.
  • the spherical cap protrudes at a height h1 from an imaginary upper, inner plane E of a base body 3 that is cylindrical in a central section, and the base body 3, which is cylindrical in sections, has a diameter 2a at its largest circumference.
  • the points P3, P4 are in the highest edge area, starting from the center plane of the spacer 1.
  • the coating summit G of the spacer 1 protrudes axially outwards at a height h2 over the edge region.
  • the crest-forming means which give the contact surface 4 the crest shape, are arranged symmetrically and regularly with respect to an axis A through the center of the contact surface 4, that they form diametrically opposite points P1, P2 with respect to the axis A, which are on the surface of the spherical cap with the radius of curvature r.
  • the radius of curvature r describes as an initial radius of curvature a fictitious spherical cap that runs through means or functional points of these, which enable the contact surface 4 to be compressible and deformable into a final shape.
  • the dome-like final shape of the contact surface can be described by a spherical cap with a final radius of curvature R, which is shown schematically in some figures.
  • Each deformation zone 5 can be compressed and deformed in such a way that its respective contact surface 4 is curved or flattened so convexly that it follows the curvature of the pane 2 resting against it. To this extent, each contact surface 4 is part of a deformation zone 5.
  • the means guide the deformation zone 5 at least as far as the peripheral edge 6 of the base body 3 and extend the dome shape of the contact surface 4 to the peripheral edge 6, so that the contact surface 4 on the peripheral edge 6 is axially deformable, even if the edge 6 is deeper due to a lying hard core material 7 would be almost incompressible and sharp-edged.
  • the disk 2 is thus not subjected to stress peaks at the peripheral edge 6 .
  • dome-forming means can comprise step edges or step surfaces that are incorporated in a core material 7 of the base body 3 with lower deformability and/or in a coating 8 of the core material 7 with higher deformability.
  • the deformation zone 5 comprises a coating 8, which has a higher deformability than a core material 7, the means comprising stepwise successive coating sections or layers, which step towards a coating dome or coating summit G in their width taper, the coating dome or coating summit G forming an axially outermost coating section which can be turned to a disc 2 .
  • a flat, axially outward-facing surface of the core material 7 is completely covered by the coating 8, in FIG. 8 only partially, so that the hard edge 6 of the base body 3 or of the core material 7 is uncovered.
  • FIG. 7, 8 and 25 show a spacer 1 in which the base body 3 is essentially cylindrical, columnar and pillar-like, with a contact surface 4 being provided and with an average layer thickness of the deformable coating 8 on the core material 7 in one Central area of the spacer 1 is higher than in an edge area.
  • Fig. 9 shows that the deformation zone 5 comprises a coating 8, which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising step-like core material sections following one another, which taper in width towards a core material dome or core material summit KG, with the core material dome or core material summit KG forms an outermost core material section which can be turned directly towards a disk 2, with the coating 8 covering and surrounding the core material dome KG.
  • the coating 8 forms a flat surface axially on the outside. 9 shows a contact surface 4 with a peak G in the central area, a coating 8 with an increased layer thickness in an edge area being arranged on the core material 7 .
  • the points P3, P4 and the coating peak G are on the same level.
  • the height h2 assumes a value of 0.
  • Fig. 10 shows that the deformation zone 5 comprises a coating 8, which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising step-like core material sections following one another, which lead to a core material dome or core material summit KG in their Tapered in width, with the core material dome or core material peak KG forming an outermost core material section that can be turned directly towards a disc 2, the coating 8 merely surrounding the core material dome KG and being flush with it, but not covering it as in FIG.
  • the points P3, P4 and the core material summit KG are at the same height.
  • the height h2 assumes a value of 0.
  • Fig. 11 shows that the deformation zone 5 comprises a coating 8, which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising step-like core material sections following one another, which taper in width towards a core material dome or core material summit KG, with the core material dome or core material peak KG forms an outermost core material section which can be turned directly towards a disk 2, and the coating 8 covers and surrounds the core material dome KG and thus forms an axially outermost coating peak G.
  • the deformation zone 5 comprises a coating 8 which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising coating sections which follow one another step-like and which gradually taper in width towards a coating dome or coating peak G. wherein the coating dome or coating summit G forms an axially outermost coating section which can be turned directly and immediately towards a disk 2 .
  • the coating 8 covers several core material sections and encloses them in such a way that the edge 6 of the base body 3 or of the core material 7 is covered by the coating 8 .
  • 11 shows a contact surface 4 with a peak G in a central area, with a coating 8 having an essentially homogeneous layer thickness being arranged on a core material 7 .
  • the deformation zone 5 comprises a coating 8, which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising a core material of the same thickness that follows a radius of curvature and slopes axially outwards, which form a core material dome or core material peak KG taper in width, with the core material dome or core material peak KG forming an outermost core material section which can be turned directly towards a disk 2, and the coating 8 covering and surrounding the core material dome KG and thus forming an axially outermost coating peak G.
  • Fig. 27 shows that the deformation zone 5 comprises a coating 8 which has a higher deformability than the core material 7, the means comprising a core material following a radius of curvature and falling axially outwards with a thickness falling axially outwards, which taper in width towards a core material dome or core material peak KG, with the core material dome or core material peak KG forming an outermost core material section which can be turned towards a disc 2 indirectly, and the coating 8 covering and surrounding the core material dome KG and thus forming an axially outermost coating peak G .
  • the means comprise recesses 9, which extend as grooves starting from a substantially flat surface of the core material 7 into its interior, with the recesses 9 having a coating 8 are filled on the core material 7 and the coating 8 has a higher deformability than the core material 7.
  • FIG. 12 shows that the depth of the recesses 9 increases radially and laterally outwards, starting from a center of the contact surface 4 .
  • FIG. 13 shows that the depth of the recesses 9 is constant, but their spacing becomes smaller radially and laterally outwards.
  • a deformation zone 5 described here can be formed by the coating 8 alone or in cooperation with the core material 7 .
  • the core material 7 described here has a ceramic, in particular a ceramic comprising zirconium oxide.
  • the coating 8 comprises a microporous material, namely a microporous ceramic sol-gel material.
  • FIG. 14 shows a possible method for producing a body shown in FIG. 9, for example.
  • the top view shows a sectional view of a ceramic plate 11 with a circumferential groove 12 into which a first layer 13 of the coating 8 is introduced, with a second layer 14 of the coating 8 being applied to the first layer 13, which essentially entire surface of the ceramic plate 11 covered.
  • FIG. 14 shows a sectional view of a spacer 1 machined from the ceramic plate 11, which is similar in structure to that shown in FIG.
  • FIG. 15 shows a spacer 1 similar in structure to that shown in FIG.
  • Fig. 16 shows a schematic top view of a ceramic plate 11 in which a groove 12 has been introduced in the top view, and a sectional view of the ceramic plate 11 with groove 12 through the groove 12 in the bottom view.
  • FIG. 17 shows a possible method for producing the body shown in FIG. 10, for example.
  • a plan view of the ceramic plate 11 is shown schematically, in which the groove 12 is introduced, and in the bottom view a plan view of the ceramic plate 11 , with a first layer 13 of the coating 8 being filled into the groove 12 .
  • Fig. 18 shows in the top view a sectional view of the ceramic plate 11 with groove 12 through the groove 12 with filled coating 8 and in the bottom view a sectional view of a blank made of the ceramic plate 11 along the outer circumference of the groove 12 from the ceramic plate
  • FIG. 19 shows a top view of a still uncoated ceramic plate 11 in which concentric grooves 12 are introduced as recesses on opposite sides of the plate 11 , and a sectional view through the ceramic plate 11 in the bottom view.
  • the depth and width of the grooves 12 can be varied. Also grooves
  • the top and bottom of the ceramic plate 11 do not have to be structured in a mirror-symmetrical form to one another.
  • Fig. 20 shows a plan view of the ceramic plate 11 according to Fig. 19 in the top view, with the grooves 12 being filled on both sides with a first layer 13 of a coating 8, and in the bottom view a sectional view through the ceramic plate 11 .
  • FIG. 21 shows a top view of the ceramic plate 11 according to FIG. 20, which has two flat second layers 14 of a coating 8, which are applied to the ceramic plate according to FIG. 20 and its first layer 13 of coating 8 , and in the bottom view a sectional view through the ceramic plate 11.
  • FIG. 22 shows a plan view of two spacers 1 cut out of the ceramic plate 11 according to FIG. 21 in the top view and a sectional view through the two spacers 1 in the bottom view.
  • FIG. 23 shows an arrangement in which a spacer 1 according to FIG. 22 is arranged between two panes 2.
  • 24a, b show schematic top views of the surface of a further spacer 1, in which various meandering recesses or structures are introduced, into which the coating can deviate to form a dome shape of the contact surface when a glass pane presses on it.
  • These recesses can be, for example, blind holes lying concentrically on the contact surface with the same diameter and increasing number towards the edge, blind holes lying concentrically on the contact surface with a diameter increasing towards the edge, kidney-shaped, trapezoidal or prismatic grooves of different widths lying concentrically on the contact surface with increasing number towards the edge or mixed forms from the mentioned forms.
  • a spacer 1 of the type described here can be produced by the following method, for example.
  • the procedure includes the following steps:
  • FIG. 19 shows that a plate 11 , here specifically a ceramic plate 11 made of zirconium oxide, is provided for the production of the spacer 1 .
  • a plurality of concentrically arranged grooves 12 are introduced into this plate 11 on both sides by laser radiation. Then, according to FIG. 20, the grooves 12 are coated with a first layer 13 of the coating 8, whereupon the filled grooves 12 and the previously uncoated area of the plate 11 are covered with a second layer 14 of the coating 8 in a further step according to FIG .
  • the coating 8 of the first layers 13 in the grooves 12 and the second layer 14 are bonded to one another and form a cohesive material.
  • the spacer 1 is cut out of the coated plate 11 along a circumferential outer edge of a groove base of a groove 12 by laser radiation.
  • the result is the rotationally symmetrical spacer 1.
  • a ceramic foil made of 3Y TZP ZrÜ2 with a thickness of 200 ⁇ m and external dimensions of 100 mm ⁇ 100 mm is presented.
  • the film surfaces are structured according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B (selection from B1 to B6) is then applied to both sides, so that the surfaces of the ceramic film, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter (Monaco 1035, Coherent, 270 fs, 15 W, 250 kHz, 2100 mm/s, 400 passes, double line).
  • a ceramic foil made of ZTA AI2O3 with a thickness of 250 ⁇ m and external dimensions of 100 mm ⁇ 100 mm is presented.
  • the film surfaces are structured according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B (selection from B1 to B6) is then applied to both sides, so that the surfaces of the ceramic film, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • Example A3 The circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter.
  • a glass film made of borosilicate (AF 32® eco, Schott) with a thickness of 200 ⁇ m and external dimensions of 100 mm ⁇ 100 mm is provided.
  • the film surfaces are structured according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B (selection from B1 to B6) is then applied to both sides, so that the surfaces of the glass film, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter.
  • a porous ceramic foil made of Al2O3 (residual porosity 20%, average pore size 2 ⁇ m) with a thickness of 250 ⁇ m and external dimensions of 100 mm ⁇ 100 mm is presented.
  • the film surfaces are structured according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B (selection from B1 to B6) is then applied to both sides, so that the surfaces of the ceramic film, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter.
  • a stainless steel foil made of 1.4301 with a thickness of 200 ⁇ m and external dimensions of 100 mm ⁇ 100 mm is presented.
  • the film surfaces are structured according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B selection from B1 to B6 is then applied to both sides, so that the surfaces of the stainless steel foil, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter.
  • a film according to example A is structured on both sides according to example O (selection from 01 to 07).
  • a sol-gel coating according to example B is then applied to both sides, so that the surfaces of the ceramic film, including the structuring, are coated.
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • the coated film surfaces are structured according to example 0 (selection from 01 to 07).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter.
  • a sol-gel coating according to example B (selection from B1 to B6) is applied to both sides of a film according to example A (selection from A1 to A5).
  • the preparation of the underlying sol is described in example S (selection from S1 to S7).
  • coated film surfaces are structured according to example 0 (selection from 01 to 07).
  • the circular spacers with an outside diameter of 500 ⁇ m are cut out along the outside diameter. Production of the surface structure
  • annular grooves with a depth of 2 ⁇ m, a width of 25 ⁇ m and an outer radius of 250 ⁇ m are introduced at ten adjacent points using a laser (Monaco 1035, Coherent, the following parameters were used for ZrO2: 270 fs , 4 W, 108 kHz, 500 mm/s, 1 pass, single line). Centered within the first ring grooves, further ring grooves with an outer radius of 150 ⁇ m, a depth of 2 ⁇ m and a width of 25 ⁇ m are introduced.
  • the process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the ring grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • annular grooves with a depth of 3 ⁇ m, a width of 25 ⁇ m and an outer radius of 200 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser. Centered within the first ring grooves, further ring grooves with an outer radius of 100 ⁇ m, a depth of 2 ⁇ m and a width of 25 ⁇ m are introduced. Blind holes with a depth of 1 ⁇ m and a diameter of 25 ⁇ m are drilled centered within the first two ring grooves.
  • the process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • annular grooves with a depth of 1 ⁇ m, a width of 30 ⁇ m and an outer radius of 265 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser. Centered within the Ring grooves are gradually removed by laser beam shaping. Greater thicknesses remain in the center of the ring grooves than in the outer area. The process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the ring grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • annular grooves with a depth of 1 ⁇ m, a width of 30 ⁇ m and an outer radius of 265 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser. Centered within the ring grooves, a gradual removal is created by laser beam shaping. Greater thicknesses remain in the center of the ring grooves than in the outer area. Starting from the centers of the annular grooves introduced before, a structuring is created on the back of the film. Ring grooves with a depth of 2 ⁇ m, a width of 25 ⁇ m and an outer radius of 250 ⁇ m are made with a laser on the back of each ring groove. Centered within these ring grooves, further ring grooves with an outer radius of 150 ⁇ m, a depth of 2 ⁇ m and a width of 25 ⁇ m are introduced.
  • annular grooves with a depth of 1 ⁇ m, a width of 30 ⁇ m and an outer radius of 265 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser.
  • 35 blind bores with a radius of 13 ⁇ m and a depth of 2 ⁇ m are made centered within the ring grooves on an outer radius of 200 ⁇ m and are equidistant from one another.
  • a further 26 blind holes with a radius of 13 ⁇ m and a depth of 2 ⁇ m are drilled at the same distance from one another, centered within the ring grooves on an outer radius of 150 ⁇ m. The process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the ring grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • annular grooves with a depth of 1 ⁇ m, a width of 30 ⁇ m and an outer radius of 265 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser.
  • 35 blind bores with a radius of 13 ⁇ m and a depth of 3 ⁇ m are made centered within the ring grooves on an outer radius of 200 ⁇ m and lying at equal distances from one another.
  • a further 17 blind holes with a radius of 13 ⁇ m and a depth of 2 ⁇ m are drilled at the same distance from one another, centered within the ring grooves on an outer radius of 100 ⁇ m.
  • Further blind holes with a radius of 13 ⁇ m and a depth of 1 ⁇ m are drilled centered within the ring grooves.
  • the process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the ring grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • annular grooves with a depth of 1 ⁇ m, a width of 30 ⁇ m and an outer radius of 265 ⁇ m are made at ten adjacent points using a laser.
  • 20 blind bores with a radius of 25 ⁇ m and a depth of 2 ⁇ m are made on an outer radius of 200 ⁇ m and are equidistant from one another.
  • 12 additional blind holes with a radius of 20 ⁇ m and a depth of 2 ⁇ m are drilled on an outer radius of 100 ⁇ m at the same distance from one another. More are centered within the ring grooves Blind holes drilled with a radius of 13 pm and a depth of 2 pm.
  • the process is repeated on the back of the film in exactly the same positions so that the ring grooves on the top and bottom of the film are exactly opposite each other.
  • boehmite 60 g of boehmite (PB 950, from PIDC, particle size 5 ⁇ m to 15 ⁇ m, crystallite size 3 nm to 5 nm) are mixed with 400 g of deionized water and stirred with an electric stirrer for 10 minutes. The suspension is then heated to 85° C. to 90° C. and continuously stirred further. After the suspension has reached the desired temperature, a total of 19 g of a 65% HNO3 acid are slowly added and stirred in using a pipette. By adding HNO3, the suspension clears up slightly before the viscosity increases and the mixture gels strongly. The gel obtained is air-cooled to room temperature.
  • PB 950 boehmite
  • Aluminum oxide (CT 3000 SG, from Almatis, mean particle size 0.5 ⁇ m) in a ratio of 8:1 in relation to the boehmite mass and an organic binder (Optapix C95, from Zschimmer and Schwarz) with an amount of 5% based on the total solid mass of boehmite and Al2O3 added and ground in an attritor mill.
  • Aluminum oxide (CT 3000 SG, Fa. Almatis, average particle size 0.5 ⁇ m) in a ratio of 1:1 in relation to the boehmite mass and an organic binder (Optapix C95, Fa. Zschimmer and Schwarz) with an amount of 5% based on the total solid mass of boehmite and Al2O3 added and ground in an attritor mill.
  • Aluminum oxide (CT 3000 SG, Almatis) is added to water glass (sodium silicate, from Carl Roth) in a ratio of 1:1 by mass and ground in an attritor mill.
  • a ready-to-use sol-gel binder (ino®decor basis+, from inomat) is used.
  • Wacker-Chemie in a ratio of 1:20 in relation to the Suspension composition added, incorporated using a stirring unit and then dispersed using Ultra Turrax (from IKA).
  • TEOS tetraethoxysilane
  • PFPE perfluoropolyether
  • PFPE Fluorolink® S10, Solvay Solexis
  • deionized water 30 g isopropanol and 0.2 g hydrogen chloride
  • the resulting suspension is then diluted with 275 g isopropanol and 75 g butyl alcohol and stirred again for 30 minutes.
  • Silica sol DP5820, from Nyacol
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S (selection from S1 to S5). This is filled into an airbrush system and applied to both sides through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated. The coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days. The dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 h.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S (selection from S1 to S5). This is filled into an airbrush system and applied to both sides through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 h.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S6. This is filled into an airbrush system and applied to one side through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 200° C. for 2 h.
  • the additional coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • Example B3 A 1 cm wide border running around is discarded for further processing.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S (selection from S1 to S5). This is filled into an airbrush system and applied to both sides through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 hour.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S7. This is filled into an airbrush system and applied to one side through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 500 K/h at 300° C. for 10 minutes.
  • the additional coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • a 1 cm wide border running around is discarded for further processing.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S (selection from S1 to S5). This is filled into an airbrush system and applied to both sides through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 h.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • the fired layers are infiltrated with polytetrafluoroethylene (PTFE, 50TF 5070GZ, 3M, diluted with deionized water to a solids content of 2%) by immersion in the present solution.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the infiltrated coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • a 1 cm wide border running around is discarded for further processing.
  • a solids mass content of 10% is set by diluting suspension S (selection from S1 to S5). This is filled into an airbrush system and applied to both sides through a 0.5 mm spray nozzle at a spray pressure of 1.7 bar and at a distance of 10 cm from the film to be coated.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 h.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • the baked layers are infiltrated by immersion with a carbon black solution (Derussol® 345, from Orion Engineered Carbons, diluted with deionized water to a solids content of 2%). This facilitates the optical detectability of the spacers.
  • a carbon black solution (Derussol® 345, from Orion Engineered Carbons, diluted with deionized water to a solids content of 2%). This facilitates the optical detectability of the spacers.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is baked at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 h under a nitrogen atmosphere.
  • a 1 cm wide border running around is discarded for further processing.
  • Mass solids content of 10% set. This is done in an airbrush system filled in and applied to both sides with a spray pressure of 1.7 bar and a distance of 10 cm from the film to be coated through a 0.5 mm spray nozzle.
  • the coating is then dried in a drying oven at 60 °C for one to two days.
  • the dried layer is stoved at a heating rate of 100 K/h at 450° C. for 1 hour.
  • the coating has a thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • a layer of cyclododecane (ATTBIME® AB24) is applied to one side to temporarily increase adhesion. This makes it easier to position the spacers on the glass pane. Under vacuum, this sublimates completely and without residue.
  • a 1 cm wide border running around is discarded for further processing.
  • P3,P4 points on the edge area of 1 r imaginary radius of curvature of 5 before pressure loading

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Abstandshalter (1 ) zur Anordnung zwischen zwei Scheiben (2), insbesondere zur Anordnung zwischen zwei Glasscheiben doppelt oder mehrfach verglaster Fenster oder Türen, umfassend einen Grundkörper (3) mit zwei einander axial gegenüberliegenden Kontaktflächen (4) zum Kontaktieren jeweils einer Scheibe (2), ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Anordnung mit einem Abstandshalter zwischen zwei Scheiben, insbesondere zwei Glasscheiben, anzugeben, bei welcher der Spannungsverlauf in der Umgebung einer Kontaktfläche, zumindest im Glas, einen insgesamt möglichst gleichmäßigen und niedrigen Verlauf zeigt, also Spannungsspitzen, welche eine Scheibe schädigen können, möglichst verringert oder vermieden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktflächen (4) mindestens eine deformierbare Verformungszone (5) angeordnet ist, der kuppenbildende Mittel zugeordnet sind, welche der Kontaktfläche (4) eine Kuppenform verleihen.

Description

P a t e n t a n m e l d u n g
Anmelder: KYOCERA Fineceramics Solutions GmbH
Steinzeugstraße 92 68229 Mannheim
Deutschland
Abstandshalter für Scheiben und Anordnung
Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für Scheiben, insbesondere für Glasscheiben doppelt oder mehrfach verglaster Fenster oder Türen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung, welche mindestens einen solchen Abstandshalter und zwei an diesem anliegende Scheiben umfasst.
Aus der US 2018/0 066 469 A1 sind Abstandshalter für Scheiben mit abgerundeten oder abgeschrägten Ecken und Stufen in Form von Nuten bekannt. Diese Schrift offenbart auch, dass die Abstandshalter keramisch sein können und eine funktionale Beschichtung aufweisen können.
Die US 2015/0 079 313 A1 offenbart vor diesem Hintergrund eine funktionale Beschichtung, die ausweichfähig ist und auf einem Grundkörper des Abstandshalters aufgebracht ist, um dessen Oberfläche zu glätten.
Schließlich zeigt die US 10,550,627 B1 einen Abstandshalter mit gestufter Oberfläche und den Effekt der Glättung der Oberfläche sowie das Vermeiden von Glasschäden durch eine funktionale Beschichtung. Aus dem Stand der Technik ist es vor diesem Hintergrund bekannt, doppelt oder dreifach verglaste Fenster oder Türen herzustellen. Der Zwischenraum zwischen den Glasscheiben kann mit einem Gas, bevorzugt einem Edelgas, gefüllt werden, um bestimmte Vorgaben betreffend die Wärmeleitfähigkeit oder den Schallschutz zu erfüllen. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit und den Schallschutz ist es aber, wenn zwischen den Glasscheiben ein Vakuum herrscht.
Ein Vakuum zwischen den Glasscheiben wiederum führt zu einem Unterdrück gegenüber dem Atmosphärendruck, der zu einer erheblichen Belastung der Glasscheiben führt. Je größer die Fläche einer Glasscheibe ist, desto höher ist die Kraft, die der Atmosphärendruck auf eine Glasscheibe ausübt. Beim Überschreiten bestimmter Belastungen biegen sich Glasscheiben in Richtung des Vakuums so weit durch, dass diese brechen.
Um diesem Problem zu begegnen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Abstandshalter zwischen den Glasscheiben anzuordnen, welche die Glasscheiben überwiegend punktuell gegeneinander abstützen.
Dabei liegt ein Abstandshalter mit seinem einen Ende mittels einer Kontaktfläche an einer Glasscheibe und mit seinem anderen Ende mittels einer Kontaktfläche an der gegenüberliegenden Glasscheibe an.
In der Praxis kann es notwendig sein, sehr viele Abstandshalter zwischen zwei großflächigen Glasscheiben anzuordnen, wobei jeder Abstandshalter durch den Atmosphärendruck an Anpressbereichen sehr stark gegen die Glasscheiben gepresst wird. An den Anpressbereichen, insbesondere im Bereich von Kanten, Spitzen oder Rändern eines Abstandshalters können Spannungsspitzen sowohl im Glas als auch in dem Abstandshalter auftreten, die zu einer Schädigung insbesondere der Glasscheiben führen können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung mit einem Abstandshalter zwischen zwei Scheiben, insbesondere zwei Glasscheiben, anzugeben, bei welcher der Spannungsverlauf in der Umgebung einer Kontaktfläche, zumindest im Glas, einen insgesamt möglichst gleichmäßigen und niedrigen Verlauf zeigt, also Spannungsspitzen, welche eine Scheibe schädigen können, möglichst verringert oder vermieden sind.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine Kontaktfläche eine möglichst ideale Kuppenform aufweisen oder annehmen muss, um eine an ihr unter Pressung anliegende Scheibe möglichst wenig zu belasten.
Durch diese Kuppenform, die sich bevorzugt erst beim Anpressen einer Scheibe am Abstandshalter als Entlastungsgeometrie einstellt, werden insbesondere an einem Rand eines Grundkörpers Spannungsspitzen aufgrund von Kanten oder scharfen Materialsprüngen reduziert oder gar vermieden.
Dies ist der Fall, weil die Scheibe nahezu nur oder nur an der kuppenartigen Kontaktfläche des Grundkörpers anliegt, die aufgrund der ihr zugeordneten Verformungszone komprimierbar ist.
Weiter ist erkannt worden, dass sich die Kontaktfläche durch eine geeignete Ausbildung oder Strukturierung ihrer selbst oder der durch sie nach axial außen begrenzten Verformungszone unter Druck so verformen lässt, dass die sich im Bereich des Abstandhalters unter Druckspannungen entstehende Krümmung der Scheibe ideal an die Kuppe des Abstandshalters anlegt und sich zwischen der Scheibe und dem Abstandshalter eine besonders vorteilhafte Pressung einstellen kann. Bei dieser Pressung wird der Maximaldruck oder die Maximalspannung erfindungsgemäß minimiert. Erfindungsgemäß ist schließlich erkannt worden, dass der Abstandshalter eine im Wesentlichen rotationssym metrische oder durch Regelmäßigkeiten gebildete kappenartige Struktur oder ein solches Relief aufweisen muss, die bzw. das, sofern sie bzw. es der Kontaktfläche nicht schon ohne Anlage einer Scheibe eine ideale Kuppenform verleiht, diese zumindest in eine solche überführt, wenn eine Scheibe diese mit Druck beaufschlagt.
Die Mittel könnten die Verformungszone zumindest bis zum peripheren Rand des Grundkörpers führen und die Kuppenform der Kontaktfläche bis zum peripheren Rand so verlängern, dass die Kontaktfläche und damit der Grundkörper an seinem peripheren Rand axial deformierbar ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Kontaktfläche den harten Rand eines unter ihr liegenden relativ harten und nahezu inkompressiblen Materials überlappt, so dass eine Scheibe nicht mit diesem harten Material in Kontakt kommt.
Alternativ könnte die Kontaktfläche von einem peripheren Rand so beabstandet sein, dass eine Scheibe nicht mit dem harten Rand in Kontakt kommt. Zur Beabstandung könnte eine Stufe, bevorzugt eine um laufende Stufe am Randbereich vorgesehen sein.
Die Mittel könnten derart symmetrisch und/ oder regelmäßig bezüglich einer Achse, insbesondere Längsachse oder Symmetrieachse des Grundkörpers durch die Mitte der Kontaktfläche, angeordnet sein, dass sie bezüglich der Achse diametral gegenüberliegende Punkte ausbilden, welche auf der gedachten oder realen Oberfläche einer Kugelkappe oder auf einem Kreisbogen mit einem Krümmungsradius liegen, der durchschnittlich im Bereich 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt 0,7 mm bis 70 mm, weiter bevorzugt 0,8 mm bis 50 mm, weiter bevorzugt 1 mm bis 45 mm, weiter bevorzugt 1 ,5 mm bis 20 mm, weiter bevorzugt 2 mm bis 30 mm oder 0,3 mm bis 50 mm, weiter bevorzugt 0,5 mm bis 45 mm, weiter bevorzugt 0,8 mm bis 30 mm oder 2 mm bis 200 mm, weiter bevorzugt 3 mm bis 100 mm und besonders bevorzugt 5 mm bis 80 mm liegt.
Eine Rotationssymmetrie oder laterale Regelmäßigkeit der Mittel lässt die Einstellung einer idealen Endgeometrie zu. Die Endgeometrie ist ausgehend von einer Ausgangsgeometrie erreichbar, welche durch einen Krümmungsradius definierbar oder beschreibbar ist, der eine Kugelkappe oder im Querschnitt einen Kreisbogen eindeutig festlegt, welche bzw. welcher eine Strukturierung des Abstandshalters axial begrenzt, einhüllt, durchläuft oder deren funktionale Schwerpunkte durchläuft. Ganz wesentlich ist, dass der Krümmungsradius ein Ausgangskrümmungsradius ist, der in einen kleineren, bevorzugt einen größeren oder gleichbleibenden Endkrümmungsradius der Kontaktfläche überführbar ist, weil die Kontaktfläche bevorzugt eine konvexe Abplattung erfährt, wenn eine Scheibe an diese anpresst.
Der Endkrümmungsradius, der sich im eingebauten Zustand unter Druckbelastung einstellt, ist durchschnittlich > 1 mm, bevorzugt > 2 mm, weiter bevorzugt > 3 mm, weiter besonders bevorzugt > 5 mm. In allen vorgenannten Fällen ist der Endkrümmungsradius entweder < 50 mm oder < 40 mm. Die Ausprägung des Radius ist vorzüglich rotationssymmetrisch, kann aber auch von der Rotationssymmetrie abweichen.
Die Mittel könnten Stufenkanten und/ oder Stufenflächen umfassen und/ oder Kuppenabschnitte und/ oder eine Kuppe, die in einem Kernmaterial des Grundkörpers mit geringerer Verformbarkeit und/ oder in eine Beschichtung des Kernmaterials mit höherer Verformbarkeit eingebracht sind bzw. ist. Durch Stufen können pyramidenartige oder kegelstumpfartige, bevorzugt kugelsegmentförmige, Erhebungen geschaffen werden, die sich beim Anpressen einer Scheibe in eine Kuppe umformen. Die in den Grundkörper und/ oder die Beschichtung eingebrachten Strukturen weisen Höhen/ Tiefen auf, welche durchschnittlich > 0,1 pm, bevorzugt > 0,2 pm betragen. In allen vorgenannten Fällen sind die Höhen/ Tiefen < 20 pm, bevorzugt < 15 pm, weiter besonders bevorzugt < 10 pm. Die eingebrachten Strukturen können auch durchschnittliche Höhen/ Tiefen von 0,3 pm ± 0,1 pm, 0,4 pm ± 0,1 pm oder 0,5 pm ± 0,1 pm aufweisen.
Die in den Grundkörper und/ oder die Beschichtung eingebrachten Strukturen weisen Breiten/ Durchmesser auf, welche durchschnittlich > 1 pm, bevorzugt > 5 pm sind. In allen vorgenannten Fällen sind die Breiten/ Durchmesser < 300 pm, bevorzugt < 200 pm, weiter besonders bevorzugt < 100 pm. Die eingebrachten Strukturen können auch durchschnittliche Breiten/ Durchmesser von 20 pm ± 5 pm, 30 pm ± 5 pm aufweisen.
Die Anzahl der Stufen in der Beschichtung und/ oder im Kernmaterial ist > 1 , > 2, weiter > 3, weiter > 4. In allen vorgenannten Fällen ist die Anzahl < 50. Das Abfallen oder Ansteigen der Kontaktfläche kann im Grenzfall in einen einem Krümmungsradius folgenden Verlauf übergehen.
Die Strukturierung des Grundkörpers und/ oder der Beschichtung kann auch in solcher Weise erfolgen, dass eine einem Krümmungsradius folgende Kontaktfläche entsteht mit einer durchschnittlichen Höhendifferenz zwischen Mitte und Randbereich des Abstandshalters von > 0,1 pm, bevorzugt > 0,2 pm, weiter bevorzugt > 1 pm, weiter besonders bevorzugt > 2 pm. In allen vorgenannten Fällen ist die Höhendifferenz < 20 pm, bevorzugt < 15 pm, weiter besonders bevorzugt < 10 pm. Der eingebrachte Abtrag kann auch eine durchschnittliche Höhendifferenz zwischen Mitte und Randbereich von 1 pm ± 0,5 pm, 2 pm ± 0,5 pm oder 3 pm ± 0,5 pm aufweisen.
Die Verformungszone könnte eine Beschichtung umfassen, welche eine höhere Verformbarkeit als ein Kernmaterial aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Beschichtungsabschnitte umfassen, welche sich zu einem Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel hin in ihrer Breite stufenweise verjüngen, wobei der Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel einen axial äußersten Beschichtungsabschnitt ausbildet, der einer Scheibe zuwendbar ist. In einem solchen Fall könnte eine Erhebung bevorzugt aus einer Beschichtung gebildet sein, die auf einer ebenen Oberfläche eines Kernmaterials aufliegt. So kann eine Oberfläche eines Kernmaterials gut vollständig bedeckt werden, so dass dessen harte Ränder oder Randpunkte durch die Scheibe nicht mehr kontaktierbar sind.
Die Verformungszone könnte eine Beschichtung umfassen, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Kernmateriallabschnitte umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung den Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel bedeckt und/ oder umgibt. Durch diese Ausgestaltung gibt das harte Kernmaterial bereits die Kuppenform näherungsweise vor.
Die Beschichtung könnte mindestens einen oder mehrere Kernmaterialabschnitte bedecken und/ oder umschließen. So kann eine relativ dünne Beschichtung nur noch eine Einhüllende oder Einhüllung des harten Kernmaterials bilden, welche im Gegensatz zum Kernmaterial weiter abplattbar ist, so dass sich die endgültige Kuppenform unter Anpressung einer Scheibe einstellt.
Bevorzugt in allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen könnten sich die Endkrümmungsradien der Kuppen erst unter Anpressung der Scheibe ausbilden. Bei einer Ausgestaltung, bei weicher eine gleichmäßige Schichtdicke einer Beschichtung auf einer vorgeformten Kuppe des Kernmaterials vorliegt, könnte der Endkrümmungsradius bereits vollständig oder nahezu vollständig ausgebildet sein. Bei dieser speziellen Ausgestaltung würden quasi nur die Stufen einer Einhüllenden des Kernmaterials ausgeglichen, so dass sich eine im Wesentlichen runde Kuppe bildet.
Die Mittel könnten Ausnehmungen, umfassen, die sich ausgehend von einer Oberfläche des Kernmaterials in dessen Inneres erstrecken, wobei die Ausnehmungen mit einer Beschichtung auf dem Kernmaterial zumindest teilweise ausgefüllt oder durch Druckbeaufschlagung der Kontaktfläche ausfüllbar sind, wobei die Beschichtung eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial aufweist. Durch geeignet regelmäßig oder einer Symmetrie folgend angeordnete Ausnehmungen oder Anhäufungen bzw. Cluster solcher Ausnehmungen können mittlere funktionale Schichtdicken der Beschichtung erzeugt werden, die im Zusammenspiel mit dem Kernmaterial der Kontaktfläche eine Kuppenform verleihen, wenn eine Scheibe an die Kontaktfläche andrückt.
Solche Ausnehmungen können als Bohrungen, Sacklöcher, Mulden, oder Kavitäten mit linienartiger, kreisartiger, eckiger, gezackter, mäanderartiger, schraubenartiger, spiralartiger, wabenartiger Form oder als Abschnitte dieser Formen ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass die Ausnehmungen durch Mischformen der vorgenannten Vertiefungen oder durch Abschnitte der Vertiefungen ausgebildet sind.
Die Tiefe und/ oder laterale Breite der Ausnehmungen und/ oder derer abschnittsweise optional vorhandenen Lateralerweiterungen könnten ausgehend von einer Mitte der Kontaktfläche nach radial und lateral außen hin zu- oder abnehmen. Vorteilhaft erfolgt eine Zunahme der Tiefe und/ oder Breite von Ausnehmungen und/ oder Lateralerweiterungen in Richtung des Rands des Grundkörpers, so dass das Material einer Beschichtung in stärkerem Maße nach axial unten oder lateral außen ausweichen kann, wenn von axial oben eine Scheibe gegen die Beschichtung drückt. So kann die Ausbildung einer Kuppenform der Kontaktfläche in einem Randbereich begünstigt werden.
Die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers ist in axialer Richtung < 15 W/mK, bevorzugt < 5 W/mK, weiter bevorzugt < 3 W/mK, weiter besonders bevorzugt < 1 W/mK. Bei allen zuvor genannten Bereichen die Wärmeleitfähigkeit mindestens 0,01 W/mK.
Ein im Inneren des Grundkörpers liegendes Kernmaterial könnte ein anorganisches Material, z.B. ein Metall oder ein Glas oder eine Keramik oder eine Glaskeramik aufweisen. Ein Glas, eine Keramik oder Glaskeramik kann den harten, relativ inkompressiblen Kem eines Grundkörpers bilden, insbesondere einen Pfeiler, welcher an seinen gegenüberliegenden Längsenden mit einer Beschichtung zumindest teilweise bedeckt ist.
Ein Glas, eine Keramik oder eine Glaskeramik weist eine weit geringere Wärmeleitfähigkeit als ein Metall auf.
Die Porosität eines keramischen Grundkörpers sollte durchschnittlich > 1 %, bevorzugt > 2 %, weiter bevorzugt > 5 %, weiter besonders bevorzugt > 10 % sein. Bei allen vorgenannten Fällen ist die Porosität < 50 %, bevorzugt < 40 %, weiter besonders bevorzugt < 30 %. Die Porosität kann auch durchschnittlich 10 % ± 5 %, 20 % ± 5 % oder 30 % ± 5 % betragen.
Ausnehmungen sind auf chemischem Weg, zum Beispiel durch Plasmaätzen, auf mechanischem Weg oder durch Verwendung von Strahlung, elektromagnetische oder partikuläre erzeugbar.
Die Laserbearbeitung ist bevorzugt, da hiermit filigranste Strukturen zuverlässig und klar definiert eingebracht werden können. Eine Beschichtung könnte ein mikroporöses Material aufweisen, insbesondere ein mikroporöses keramisches und weiter insbesondere ein nanoporöses, glasiges oder glaskeramisches Material.
Bevorzugt sind diese Materialien als Beschichtungssuspension auf das Kernmaterial aufgebracht:
- in partikulärer Form in einem Dispergiermedium wie Wasser oder Ethanol oder
- im Gemisch mit einem Sol-Gel-Bindemittel oder
- als reines Sol-Gel-System.
Die partikulären Systeme umfassen Partikel mit mittleren Partikelgrößen < 10 pm, bevorzugt < 5 pm, weiter bevorzugt < 2 pm und besonders bevorzugt < 1 pm, bevorzugt aber im Wesentlichen > 100 nm und ein Dispergiermedium.
Die Sol-Gel-Systeme beinhalten Moleküle von metallorganischen Verbindungen oder Salzen von Metallen oder Nanopartikel als Vorstufen einer Keramik oder keramische Nanopartikel mit einer Partikelgröße kleiner 100 nm oder Gemische daraus.
Die Sol-Gel-Systeme sind flüssige Systeme, welche Moleküle von Precursoren von Oxidkeramiken oder Gläsern umfassen, also metallorganische Verbindungen oder Nanopartikel von Precursoren von Oxidkeramik oder glasbildenden Komponenten oder Nanopartikel von Oxidkeramik oder glasbildenden Komponenten oder a) Gemische aus Molekülen von unterschiedlichen Precursoren oder b) Gemische von Nanopartikeln unterschiedlicher Precursoren oder c) Gemische von Nanopartikeln von Keramik oder glasbildenden Komponenten oder Gemische aus den Gemischvarianten a) und b) oder Gemische aus den Gemischvarianten b) und c) oder Gemische aus den Gemischvarianten a) und c) oder Gemische aus den Gemischvarianten a), b) und c).
Die Sol-Gel-Systeme können wasserbasiert oder lösemittelbasiert vorliegen.
Die molekularen Precursoren können metallorganische Verbindungen (beispielsweise Aluminiumisopropoxid oder Tetraethylorthosilicat) oder bereits teilweise vorkondensierte kommerziell erhältliche Sol-Gel-Systeme (beispielsweise inosil, Inomat GmbH, Neunkirchen, Deutschland) oder Salze (beispielsweise Zirkonacetat) oder Hydroxide und/ oder Oxyhydroxide von Metallen (beispielsweise Aluminium) umfassen. Die Precursoren oxidieren während einer Temperaturbehandlung zu Keramiken beginnend ab Temperaturen von unter 300 °C und Temperaturen von unter 400 °C an Luft.
Die partikulär versetzten Systeme oder reinen Sol-Gel-Systeme werden mittels Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Rakeln, Siebdrucken, Schleudern, Doktorblade, Breitschlitzdüse, Elektrophorese oder andere Verfahren auf das Kernmaterial aufgebracht. Bevorzugte Applikationsvarianten sind Sprühen, Siebdruck, Elektrophorese, Rakeln, Breitschlitzdüse und Doktorblade.
Die Beschichtungssysteme werden durch Trocknung verfestigt. Bevorzugt werden die Beschichtungen während einer Temperaturbehandlung weiter verfestigt.
Weiter bevorzugt wird die Temperaturbehandlung der Beschichtung bei > 50 °C, bevorzugt > 80 °C, weiter bevorzugt > 100 °C, weiter bevorzugt > 150 °C, weiter bevorzugt > 200 °C, weiter bevorzugt > 250 °C, weiter bevorzugt > 300 °C, weiter bevorzugt > 350 °C, aber bei weniger als 1300 °C, bevorzugt bei weniger als 1000 °C, bevorzugt bei weniger als 800 °C eingebrannt. Während der Temperaturbehandlung verfestigt die Beschichtung, damit sie transportstabil ist und/ oder bevorzugt zusätzlich in ein rein anorganisches Material überführt wird. Die Beschichtung ist stärker komprimierbar als das Kernmaterial.
Aufdampfen, CVD, PVD sind weniger bevorzugte Verfahren.
Die Beschichtung kann weitere organische oder anorganische partikuläre Komponenten umfassen, die die Verformbarkeit, Härte, Porosität oder Stabilität der Beschichtung modifizieren. Diese Komponenten können Metallpartikel, Graphit, hexagonales Bornitrid, Ruß, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polytetrafluorethylen (PTFE), Wolfram oder Wolframoxid sein, beispielsweise in der Form von Mikrokugeln, unregelmäßig geformten Partikeln, Fasern, Plättchen oder Agglomeraten oder Gemischen daraus.
Das Material der Beschichtung könnte somit anorganisch bzw. im Wesentlichen anorganisch sein. Es könnte aber auch organisch, metallisch oder gläsern sein oder als Mischform vorliegen. Des Weiteren kann es sowohl porös als auch dicht oder mit einem Gradienten in der Porosität ausgebildet sein.
Bevorzugt ist die nachfolgend beschriebene Ausgestaltung, bei welcher das Material der Beschichtung auf beiden Seiten des Abstandshalters angeordnet ist und Strukturen, insbesondere Stufen, im Abstandshalter, bevorzugt spiegelsymmetrisch, angebracht sind. Eine strenge Symmetrie ist nicht notwendig, solange nur die Kuppenform erreichbar ist.
Das Material der Beschichtung kann weitere Eigenschaften aufweisen, wobei nicht beide Seiten des Abstandshalters die gleichen Eigenschaften aufweisen müssen. So kann das Material der Beschichtung selbst oder durch eingelagerte Partikel gefärbt, elektrisch leitend oder isolierend, magnetisierbar, hydrophil, hydrophob, von auf beiden Seiten gleicher oder unterschiedlicher Dichte oder adhäsiv sein. Auch die Porositäten der Beschichtungen auf beiden Seiten des Abstandshalters können sich unterscheiden.
Durch eine Funktionalisierung der Beschichtung kann insbesondere die Positionierung der Abstandshalter auf der Scheibe positiv beeinflusst werden. Auch lassen sich zusätzliche temporäre Beschichtungen zur Adhäsionssteigerung kurz vor der Applikation aufbringen (z.B. Wasser, Ethanol, Cyclododecan).
Die Volumenreduzierung der Verformungszone und/ oder einer Beschichtung auf dem Kernmaterial könnte durchschnittlich im Bereich 0,01 bis 0,7, bevorzugt 0,02 bis 0,6, weiter bevorzugt 0,03 bis 0,5, weiter bevorzugt 0,05 bis 0,45 weiter bevorzugt 0,05 bis 0,4, oder 0,01 bis 0,4, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,3, weiter bevorzugt 0,035 bis 0,25 oder 0,01 bis 0,3, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,25, und besonders bevorzugt 0,035 bis 0,2 liegen. Diese Volumenreduzierungen sind vorteilhaft, wenn eine Glasscheibe an einen Abstandshalter der hier beschriebenen Art angelegt wird. Der Wert 0,01 entspricht einer Komprimierung um 1 % ausgehend von einem Ausgangsvolumen auf ein Endvolumen.
Der Durchmesser des Grundkörpers an seinem breitesten Umfang könnte durchschnittlich im Bereich 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,6 mm, weiter bevorzugt 0,3 mm bis 0,5 mm oder 0,2 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt 0,2 mm bis 0,45 mm oder 0,3 mm bis 0,6 mm, besonders bevorzugt 0,35 mm bis 0,6 mm liegen. Ein solcher Abstandshalter ist ausreichend klein, so dass er optisch nicht stört, wenn er zwischen zwei Scheiben gelegt wird. Überdies ist sichergestellt, dass der Abstandshalter keine allzu große Wärme- bzw. Kältebrücke ausbildet.
Der Grundkörper könnte im Wesentlichen zylindrisch, Säulen- und/ oder pfeilerartig sein, wobei eine Kontaktfläche vorgesehen ist und wobei eine mittlere Schichtdicke einer deformierbaren Beschichtung auf einem Kernmaterial in einem Zentralbereich höher als in einem Randbereich ist. So ist eine Scheibe durch eine Beschichtung vor dem Kontakt mit einem scharfen Rand geschützt.
Alternativ könnte eine Kontaktfläche mit einem Gipfel in einem Zentralbereich vorgesehen sein, wobei eine Beschichtung mit einer im Wesentlichen homogenen Schichtdicke auf einem Kernmaterial angeordnet ist. So kann eine Beschichtung auf einem domartig, bevorzugt kugelsegmentartig vorgeformten Kernmaterial aufgebracht sein.
Weiter alternativ könnte eine Kontaktfläche mit einem Gipfel im Zentralbereich vorgesehen sein, wobei eine Beschichtung mit einer in einem Randbereich erhöhten Schichtdicke auf dem Kernmaterial angeordnet ist. Hierdurch werden die Vorteile der ersten beiden Alternativen kombiniert. Bevorzugt ist die Kontaktfläche eben ausgebildet.
Die Dicke der Beschichtung ist durchschnittlich < 30 pm, bevorzugt < 20 pm, weiter bevorzugt < 15 pm, weiter bevorzugt < 10 pm, weiter besonders bevorzugt < 5 pm, aber stets > 0,1 pm und kann über die Fläche variieren. Die Beschichtung kann auch eine durchschnittliche Dicke von 5 pm ± 2,5 pm, 10 pm ± 2,5 pm oder 15 pm ± 2,5 pm aufweisen.
Eine Anordnung, umfassend mindestens zwei Scheiben, insbesondere Glasscheiben, zwischen welchen ein Abstandshalter mit einem Grundkörper mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen angeordnet ist, wobei jede Kontaktfläche an einer Scheibe unter Pressung anliegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Verformungszone derart komprimiert und/ oder deformiert ist, dass ihre jeweilige Kontaktfläche so konvex gewölbt oder abgeplattet ist, dass sie der Krümmung der an ihr anliegenden Scheibe folgt. Die genannte Anordnung, umfassend mindestens zwei Scheiben, insbesondere Glasscheiben, zwischen welchen ein Abstandshalter mit einem Grundkörper mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen angeordnet ist, wobei jede Kontaktfläche an einer Scheibe unter Pressung anliegt, ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass jede Verformungszone derart komprimiert und/ oder deformiert ist, dass ihre jeweilige Kontaktfläche so konvex gewölbt oder insbesondere an den Rändern gegenüber der Mitte abgeplattet ist, dass sie der Krümmung der Scheibe folgend ein Kugelsegment mit einem definierten Krümmungsradius ausbildet und einer der an ihr anliegenden Scheibe konkaven Vertiefung folgt. Daher hat das aus der Kontaktfläche des Abstandshalters gebildete konvexe Kugelsegment bei angelegtem Vakuum in einem Vakuumisolierglas einen Krümmungsradius, der vergleichbar ist mit einem äquivalenten Krümmungsradius der konkaven Vertiefung, welche in der gewölbten, unter Druckspannung deformierten Scheibe im Bereich der Kontaktfläche des Abstandshalters ausgebildet ist.
Durch die Kuppenform, welche die Kontaktfläche angenommen hat, stellen sich optimale Anpressverhältnisse ein. Durch die geringere Maximalspannung der Hertz'schen Pressung, die sich an der Scheibe einstellt, kann die Anzahl an Abstandshaltern ohne Reduktion eines Sicherheitsfaktors gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Dies hat den technischen Vorteil, dass mit weniger Abstandshaltern auch der Wärmetransport über die Abstandshalter insgesamt reduziert werden kann.
Es ist insoweit eine Anordnung mit einem Abstandshalter zwischen zwei Scheiben, insbesondere zwei Glasscheiben, angegeben, bei welcher Spannungsspitzen, welche eine Scheibe schädigen können, möglichst verringert oder vermieden sind. Der Abstandshalter der Anordnung kann in einer Weise ausgestaltet sein, wie sie in dieser Beschreibung offenbart ist. Die Anordnung könnte eine Anzahl an Abstandshaltern zwischen den zwei Scheiben von 1000 bis 4000, bevorzugt 1500 bis 3000, weiter bevorzugt 1500 bis 2500, oder 300 bis 3000, weiter bevorzugt 750 bis 2500, weiter bevorzugt 1000 bis 2000 oder 1500 bis 5000, weiter bevorzugt 1500 bis 3500 und besonders bevorzugt 2000 bis 3000 pro m2 Scheibenfläche aufweisen. Hierdurch ist eine optimale Abstützung der Scheiben bei optimierten thermischen Verhältnissen sichergestellt. Bei einer solchen Anordnung können pro Flächeneinheit relativ wenige Abstandshalter zur schonenden Abstützung der Scheiben eingesetzt werden, so dass weniger Wärmebrücken zwischen den Scheiben entstehen.
Die Höhe des hier beschriebenen Abstandshalters liegt vorteilhaft durchschnittlich im Bereich 50 pm bis 600 pm, bevorzugt im Bereich 100 pm bis 500 pm, weiter bevorzugt im Bereich 100 pm bis 300 pm, weiter bevorzugt im Bereich 100 pm bis 250 pm, weiter bevorzugt im Bereich 50 pm bis 500 pm, weiter bevorzugt im Bereich 50 pm bis 300 pm, und besonders bevorzugt im Bereich 50 pm bis 250 pm.
Der Quotient h2/H der Höhen h2 vom höchsten Punkt des Abstandshalters (G oder KG) zum höchsten Punkt eines Randbereichs des Abstandshalters und der Gesamthöhe H des Abstandshalters liegt vorteilhaft im Bereich 0 bis 0,1 , bevorzugt im Bereich 0 bis 0,075, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,05, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,035, weiter besonders bevorzugt im Bereich 0 bis 0,025, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,02.
Für das Verformen der Verformungszone und/ oder der Beschichtung und/ oder des Kernmaterials sind grundsätzlich alle möglichen Verformungsmechanismen denkbar, nämlich elastische oder plastische, das Kompaktieren bzw. Verdichten von porösen Strukturen, sowie das simultane Zusammenspiel solcher Mechanismen. Bevorzugt ist ein Mechanismus des Kompaktierens oder Verdichtens von porösen Strukturen. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Glasscheibe, die unter Durchbiegung an einem Anpressbereich eines Abstandshalters des Stands der Technik mit planer Kontaktfläche anliegt, wobei sich an den scharfen Rändern der Kontaktflächen Spannungsspitzen ausbilden,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit gewölbten Kontaktflächen,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Glasscheibe, die an der oberen konvex gewölbten Kontaktfläche des Abstandshalters anliegt, wobei am Gipfel der Kuppe der Kontaktfläche die Glasscheibe unter Beaufschlagung mit einer sehr hohen Maximalspannung nach Hertz’scher Pressung an die Kontaktfläche drückt und zum Glasbruch führen kann,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer gekrümmten Glasscheibe, deren Krümmung einer kuppenartig gewölbten Kontaktfläche unter Anschmiegung an diese folgt, wobei am obersten Punkt bzw. Gipfel der Kontaktfläche die Glasscheibe im Vergleich zu Fig. 3 mit einer minimierten Maximalspannung unter Hertz’scher Pressung beaufschlagt ist, was einem idealen Anlegen der Glasscheibe an die Abstandshalteroberfläche entspricht,
Fig. 5 eine Anordnung mit einem Abstandshalter mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen, an denen jeweils eine gemäß Fig. 4 gekrümmte Glasscheibe anliegt, bei der sich die Anpressverhältnisse gemäß Fig. 4 eingestellt haben, Fig. 6 eine perspektivische und geometrisch schematische Darstellung des oberen Teils eines Abstandshalters, welcher eine Verformungszone mit einer Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktfläche der Oberfläche einer idealisierten Kugelkappe folgt, wobei die zur Kugelkappe gehörige gedachte Kugel einen Krümmungsradius r aufweist, wobei die Kugelkappe mit einer Höhe h1 von einer gedachten oberen Ebene E eines zylindrischen Grundkörpers hervorragt und wobei der zylindrische Grundkörper an seinem größten Umfang einen Durchmesser von 2a aufweist,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial mit einer Beschichtung kuppelartig bedeckt ist, welche eine Verformungszone ausbildet, die ausgehend von einer Struktur, in oder über die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer glatten Ebene nur bereichsweise mit einer Beschichtung bedeckt ist, welche zu einer Verformungszone gehört, die ausgehend von einer Struktur, auf die oder in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r legbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer gestuften Ebene mit einer nach axial außen ebenen und nicht gestuften Beschichtung vollständig bedeckt ist, wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer gestuften Ebene mit einer nach außen nicht gestuften und mit einem Kernmaterialdom fluchtenden Beschichtung nur in einem Randbereich des Kernmaterials bedeckt ist, wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer axial äußeren und gestuften Ebene mit einer nach axial außen gestuften Beschichtung vollständig bedeckt ist, wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann, Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters, dessen Kernmaterial mit Nuten versehen ist, die sich von einer nicht gestuften Ebene des Kernmaterials nach axial innen erstrecken, wobei deren Tiefen nach radial außen hin zunehmen, wobei auf der nicht gestuften Ebene eine nach axial außen nicht gestufte, ebene Beschichtung aufgebracht ist, die in die Nuten bis zu deren Grund bereits eingedrungen ist, und wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 13 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters, dessen Kernmaterial mit Nuten versehen ist, die sich von einer nicht gestuften Ebene nach axial innen mit jeweils gleicher Tiefe erstrecken, wobei deren Abstände sich nach radial außen hin verringern, wobei auf der nicht gestuften Ebene eine nach axial außen ebene Beschichtung aufgebracht ist, die in die Nuten bis zu deren Grund bereits eingedrungen ist, und wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone ausbildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 14 in der oberen Ansicht eine Schnittansicht einer keramischen Platte mit einer umlaufenden Nut, in die eine erste Lage der Beschichtung eingebracht ist, wobei auf die erste Lage eine zweite Lage der Beschichtung aufgebracht ist, welche im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der keramischen Platte bedeckt, in der unteren Ansicht einen aus der keramischen Platte herausgeschnittenen Abstandshalter, der in seinem Aufbau dem ähnlich ist, der in Fig. 9 gezeigt ist,
Fig. 15 einen Abstandshalter, der in seinem Aufbau dem ähnlich ist, der in Fig. 11 gezeigt ist,
Fig. 16 in der obersten Ansicht schematisch eine Draufsicht auf eine keramische Platte, in welche eine Nut eingebracht ist und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht der keramischen Platte mit Nut durch die Nut,
Fig. 17 in der oberen Ansicht schematisch eine Draufsicht auf eine keramische Platte, in welche eine Nut eingebracht ist, und in der unteren Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte, wobei eine erste Lage der Beschichtung eingefüllt ist,
Fig. 18 in der oberen Ansicht eine Schnittansicht der keramischen Platte mit Nut durch die Nut mit eingefüllter Beschichtung und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht eines Rohlings, der aus der keramischen Platte längs des äußeren Umfangs der Nut aus der keramischen Platte herausgeschnitten wurde, so dass sich am Rand des Rohlings eine um laufende Stufe ergibt, welche mit der Beschichtung ausgefüllt ist,
Fig. 19 in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf eine noch unbeschichtete keramische Platte, in welche konzentrische Nut als Ausnehmungen auf gegenüberliegenden Seiten der Platte eingebracht sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte,
Fig. 20 in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte nach Fig. 19, wobei die Nut auf beiden Seiten mit einer ersten Lage einer Beschichtung ausgefüllt sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte,
Fig. 21 in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte nach Fig. 20, welche zwei ebene zweite Lagen einer Beschichtung aufweist, die auf die keramische Platte nach Fig. 20 und deren ersten Lagen an Beschichtung aufgebracht sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte,
Fig. 22 in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf zwei Abstandshalter, die aus der keramischen Platte nach Fig. 21 herausgeschnitten sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die zwei Abstandshalter,
Fig. 23 eine Anordnung, bei welcher ein Abstandshalter nach Fig. 22 zwischen zwei Scheiben angeordnet ist,
Fig. 24a, b eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche weiterer Abstandshalter, in welche verschiedene mäandernde Ausnehmungen oder Strukturen eingebracht sind, wie beispielsweise Sackbohrungen konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit gleichem Durchmesser und sich zum Rand hin erhöhender Anzahl, Sackbohrungen konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit zum Rand hin zunehmendem Durchmesser, im Querschnitt nieren-, trapez- oder prismenförmige Nuten unterschiedlicher Breite konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit sich zum Rand hin erhöhender Anzahl oder Mischformen aus den genannten Formen, in welche die Beschichtung zur Ausbildung einer Kuppenform der Kontaktfläche ausweichen kann, wenn eine Glasscheibe auf diese aufdrückt,
Fig. 25 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer glatten Ebene mit einer Beschichtung bedeckt ist, wobei sich deren Dicke nach axial außen hin verringert, wobei die Beschichtung zu einer Verformungszone gehört, die ausgehend von einer Struktur, auf die oder in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r legbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 26 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer axial äußeren, einem Krümmungsradius folgenden und nach außen abfallenden Ebene mit einer Beschichtung vollständig bedeckt ist, wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 27 eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters mit Gesamthöhe H, dessen Kernmaterial auf einer axial äußeren, einem Krümmungsradius folgenden und nach außen abfallenden Ebene mit einer Beschichtung vollständig bedeckt ist, wobei sich deren Dicke nach axial außen hin verringert, wobei die Beschichtung gemeinsam mit dem Kernmaterial eine Verformungszone bildet, die ausgehend von einer Struktur, in die eine gedachte Kugelkappe mit einem durchgezogen dargestellten Krümmungsradius r einlegbar ist, in eine reale Kugelkappe mit einem gestrichelt dargestellten Endkrümmungsradius R verbracht werden kann,
Fig. 28 eine vergrößerte Schnittansicht des gestrichelten Bereichs des Abstandhalters aus Fig. 11 , dessen Kernmaterial Ecken mit verrundeten Stufen aufweist,
Fig. 29 eine vergrößerte Schnittansicht des gestrichelten Bereichs des Abstandhalters aus Fig. 12, wobei der Eintrittsbereich insbesondere bei Laserstrukturierung breiter als der Nutbodenbereich ist und über verrundete Ecken verfügt.
Die in den Figuren gezeigten Schnittansichten sind Schnitte durch die Längsachsen der jeweiligen Abstandshalter, welche rotationssymmetrisch aufgebaut sind. Sofern nur eine Seite eines Abstandshalters dargestellt ist, ist die axial gegenüberliegende Seite des Abstandshalters optional identisch mit der dargestellten Seite ausgebildet. Axial gegenüberliegende Seiten werden in einigen Figuren durch strichpunktierte Linien voneinander getrennt dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Glasscheibe 2, die unter Durchbiegung an einem Anpressbereich eines Abstandshalters T des Stands der Technik anliegt, wobei sich an den scharfen Rändern der gegenüberliegenden Kontaktflächen 4‘ Spannungsspitzen ausbilden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Abstandshalters 1“ ohne Verformungszone, welcher kuppenartig gewölbte Kontaktflächen 4“ aufweist. Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Glasscheibe 2, die an der oberen konvex gewölbten Kontaktfläche 4“ des Abstandshalters 1“ gemäß Fig. 3 anliegt, wobei am obersten Punkt der als Kuppe ausgebildeten Kontaktfläche 4“ die Glasscheibe 2 unter Beaufschlagung mit einer sehr hohen Maximalspannung an die Kontaktfläche 4“ drückt.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer gekrümmten Glasscheibe 2, deren konkave Krümmung einer kuppenartig konvex gewölbten Kontaktfläche 4 unter Anschmiegung an diese folgt, wobei am obersten Punkt der als Kuppe ausgebildeten Kontaktfläche 4 die Glasscheibe 2 im Vergleich zu Fig. 3 mit einer minimierten Maximalspannung unter Hertz’scher Pressung beaufschlagt ist und gegen die Kontaktfläche 4 drückt. Dies soll dadurch ausgedrückt werden, dass die im Anpressbereich liegende Ellipse in Fig. 4 gegenüber der Ellipse in Fig. 3 deutlich abgeplattet dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Abstandshalter 1 zur Anordnung zwischen zwei Scheiben 2, nämlich zur Anordnung zwischen zwei Glasscheiben 2 doppelt oder mehrfach verglaster Fenster oder Türen, der einen Grundkörper 3 mit zwei einander axial gegenüberliegenden Kontaktflächen 4 zum Kontaktieren jeweils einer Scheibe 2 umfasst. Die Kontaktflächen 4 bilden sich unter Druckbelastung durch den auf die Glasscheiben wirkenden Atmosphärendruck. Im dargestellten Idealfall entspricht die Kontaktfläche 4 der Kuppenform des Abstandhalters 1 .
Fig. 5 zeigt eine Anordnung, umfassend mindestens zwei Scheiben 2, nämlich zwei Glasscheiben 2, zwischen welchen ein Abstandshalter 1 mit einem Grundkörper 3 mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen 4 angeordnet ist, wobei jede Kontaktfläche 4 an einer Scheibe 2 unter Pressung anliegt. Im dargestellten Idealfall entspricht jede Kontaktfläche 4 der Kuppenform des Abstandhalters 1 . Fig. 6 zeigt eine perspektivische und mathematisch-geometrisch schematische Darstellung eines Abstandshalters 1 , welcher eine Verformungszone 5 mit einer Kontaktfläche 4 aufweist, wobei die Kontaktfläche 4 der Oberfläche einer idealisierten Kugelkappe folgt. Die Kugelkappe bildet die Kuppenform und die zur Kugelkappe gehörige gedachte und gestrichelt dargestellte Kugel weist einen Krümmungsradius r auf. Die Kugelkappe ragt mit einer Höhe h1 von einer gedachten oberen, inneren Ebene E eines in einem Mittenabschnitt zylindrischen Grundkörpers 3 ab, und der abschnittsweise zylindrische Grundkörper 3 weist an seinem größten Umfang einen Durchmesser 2a auf.
Die Punkte P3, P4 liegen im höchsten Randbereich ausgehend von der Mittenebene des Abstandshalters 1 . Über den Randbereich ragt der Beschichtungsgipfel G des Abstandhalters 1 mit einer Höhe h2 axial nach außen ab.
Die kuppenbildenden Mittel, welche der Kontaktfläche 4 die Kuppenform verleihen, sind derart symmetrisch und regelmäßig bezüglich einer Achse A durch die Mitte der Kontaktfläche 4 angeordnet, dass sie bezüglich der Achse A diametral gegenüberliegende Punkte P1 , P2 ausbilden, welche auf der Oberfläche der Kugelkappe mit dem Krümmungsradius r liegen.
Der Krümmungsradius r beschreibt als Ausgangskrümmungsradius eine fiktive Kugelkappe die durch Mittel oder funktionale Punkte von diesen verläuft, welche ermöglichen, dass die Kontaktfläche 4 in eine Endform komprimierbar und deformierbar ist. Die kuppenartige Endform der Kontaktfläche kann durch eine Kugelkappe mit einem Endkrümmungsradius R beschrieben werden, der in einigen Figuren schematisch dargestellt ist.
Fig. 7 bis 11 und 25 bis 27 zeigen, dass mindestens eine deformierbare Verformungszone Verformungszone 5 ausgebildet ist, der kuppenbildende Mittel zugeordnet sind, welche der Kontaktfläche 4 der Verformungszone 5 eine Kuppenform verleihen. Eine Kontaktfläche 4 ist insoweit Teil der Verformungszone 5. Die Kontaktfläche 4 ist die Grenzfläche zwischen der Scheibe 2 und dem Inneren der Verformungszone 5.
Jede Verformungszone 5 kann derart komprimiert und deformiert werden, dass ihre jeweilige Kontaktfläche 4 so konvex gewölbt oder abgeplattet ist, dass sie der Krümmung der an ihr anliegenden Scheibe 2 folgt. Jede Kontaktfläche 4 ist insoweit Teil einer Verformungszone 5.
Die Mittel führen die Verformungszone 5 zumindest bis zum peripheren Rand 6 des Grundkörpers 3 und verlängern die Kuppenform der Kontaktfläche 4 bis zum um laufenden peripheren Rand 6, sodass die Kontaktfläche 4 am peripheren Rand 6 axial deformierbar ist, auch wenn der Rand 6 aufgrund eines tiefer liegenden harten Kernmaterials 7 nahezu inkompressibel und scharfkantig wäre. Die Scheibe 2 wird somit am peripheren Rand 6 keinen Spannungsspitzen ausgesetzt.
Fig. 7 bis 11 und 25 bis 27 zeigen außerdem, dass solche kuppelbildenden Mittel Stufenkanten oder Stufenflächen umfassen können, die in einem Kernmaterial 7 des Grundkörpers 3 mit geringerer Verformbarkeit und/ oder in eine Beschichtung 8 des Kernmaterials 7 mit höherer Verformbarkeit eingebracht sind.
Fig. 7 und 8 zeigen, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als ein Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Beschichtungsabschnitte oder Lagen umfassen, welche sich zu einem Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel G hin stufenweise in ihrer Breite verjüngen, wobei der Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel G einen axial äußersten Beschichtungsabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 zuwendbar ist. In Fig. 7 ist eine ebene axial nach außen gewandte Oberfläche des Kernmaterials 7 vollständig von der Beschichtung 8 bedeckt, in Fig. 8 nur teilweise, so dass der harte Rand 6 des Grundkörpers 3 bzw. des Kernmaterials 7 unbedeckt ist.
Fig. 7, 8 und 25 zeigen insoweit einen Abstandshalter 1 , bei welchem der Grundkörper 3 im Wesentlichen zylindrisch, Säulen- und pfeilerartig ausgebildet ist, wobei eine Kontaktfläche 4 vorgesehen ist und wobei eine mittlere Schichtdicke der deformierbaren Beschichtung 8 auf dem Kernmaterial 7 in einem Zentralbereich des Abstandshalters 1 höher als in einem Randbereich ist.
Fig. 9 zeigt, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Kernmateriallabschnitte umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 mittelbar zuwendbar ist, wobei die Beschichtung 8 den Kernmaterialdom KG bedeckt und umgibt. Die Beschichtung 8 bildet nach axial außen eine ebene Oberfläche aus. Fig. 9 zeigt insoweit eine Kontaktfläche 4 mit einem Gipfel G im Zentralbereich, wobei eine Beschichtung 8 mit einer in einem Randbereich erhöhten Schichtdicke auf dem Kernmaterial 7 angeordnet ist.
Die Punkte P3, P4 und der Beschichtungsgipfel G liegen auf einer Höhe. Somit nimmt die Höhe h2 einen Wert 0 an.
Fig. 10 zeigt, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Kernmaterialabschnitte umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG einen äußersten Kernmatenalabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 unmittelbar zuwendbar ist, wobei die Beschichtung 8 den Kernmaterialdom KG lediglich umgibt und mit diesem fluchtet, diesen aber nicht wie in Fig. 9 abdeckt.
Die Punkte P3, P4 und der Kernmatenalgipfel KG liegen auf einer Höhe. Somit nimmt die Höhe h2 einen Wert 0 an.
Fig. 11 zeigt, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Kernmateriallabschnitte umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG einen äußersten Kernmatenalabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 mittelbar zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung 8 den Kernmaterialdom KG bedeckt und umgibt und so einen axial äußersten Beschichtungsgipfel G ausbildet.
Fig. 11 zeigt daher auch, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Beschichtungsabschnitte umfassen, welche sich zu einem Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel G hin stufenweise in ihrer Breite verjüngen, wobei der Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel G einen axial äußersten Beschichtungsabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 direkt und unmittelbar zuwendbar ist. Die Beschichtung 8 bedeckt mehrere Kernmaterialabschnitte und umschließt diese so, dass der Rand 6 des Grundkörpers 3 bzw. des Kernmaterials 7 durch die Beschichtung 8 bedeckt ist. Fig. 11 zeigt insoweit eine Kontaktfläche 4 mit einem Gipfel G in einem Zentralbereich, wobei eine Beschichtung 8 mit einer im Wesentlichen homogenen Schichtdicke auf einem Kernmaterial 7 angeordnet ist. Fig. 26 zeigt, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel in gleicher Dicke ein einem Krümmungsradius folgendes und nach axial außen hin abfallendes Kernmaterial umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 mittelbar zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung 8 den Kernmaterialdom KG bedeckt und umgibt und so einen axial äußersten Beschichtungsgipfel G ausbildet.
Fig. 27 zeigt, dass die Verformungszone 5 eine Beschichtung 8 umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist, wobei die Mittel bei einer nach axial außen hin abfallende Dicke ein einem Krümmungsradius folgendes und nach axial außen hin abfallendes Kernmaterial umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel KG einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe 2 mittelbar zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung 8 den Kernmaterialdom KG bedeckt und umgibt und so einen axial äußersten Beschichtungsgipfel G ausbildet.
Fig. 12 und 13 zeigen anhand eines im Grundkörper 3 intrinsisch ausgebildeten Reliefs, dass die Mittel Ausnehmungen 9, umfassen, die sich als Nuten ausgehend von einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Kernmaterials 7 in dessen Inneres erstrecken, wobei die Ausnehmungen 9 mit einer Beschichtung 8 auf dem Kernmaterial 7 ausgefüllt sind und wobei die Beschichtung 8 eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial 7 aufweist.
Fig. 12 zeigt, dass die Tiefe der Ausnehmungen 9 ausgehend von einer Mitte der Kontaktfläche 4 nach radial und lateral außen hin zunimmt. Fig. 13 zeigt, dass die Tiefe der Ausnehmungen 9 konstant ist, allerdings deren Abstand nach radial und lateral außen hin kleiner wird.
Eine hier beschriebene Verformungszone 5 kann durch die Beschichtung 8 allein oder im Zusammenwirken mit dem Kernmaterial 7 gebildet sein.
Das hier beschriebene Kernmaterial 7 weist eine Keramik, insbesondere eine Zirkonoxid umfassende Keramik, auf. Die Beschichtung 8 weist ein mikroporöses Material, nämlich ein mikroporöses keramisches Sol-Gel-Material, auf.
Fig. 14 zeigt ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines beispielsweise in Fig. 9 gezeigten Körpers. In der oberen Ansicht ist eine Schnittansicht einer keramischen Platte 11 mit einer umlaufenden Nut 12 dargestellt, in die eine erste Lage 13 der Beschichtung 8 eingebracht ist, wobei auf die erste Lage 13 eine zweite Lage 14 der Beschichtung 8 aufgebracht ist, welche im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der keramischen Platte 11 bedeckt. In der unteren Ansicht zeigt Fig. 14 eine Schnittansicht eines aus der keramischen Platte 11 herausgearbeiteten Abstandshalters 1 , der in seinem Aufbau dem ähnlich ist, der in Fig. 9 gezeigt ist. Fig. 15 zeigt einen Abstandshalter 1 , der in seinem Aufbau dem ähnlich ist, der in Fig. 11 gezeigt ist.
Fig. 16 zeigt in der oberen Ansicht schematisch eine Draufsicht auf eine keramische Platte 11 , in welche eine Nut 12 eingebracht ist, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht der keramischen Platte 11 mit Nut 12 durch die Nut 12.
Fig. 17 zeigt ein mögliches Verfahren zur Herstellung beispielsweise in Fig. 10 gezeigten Körpers. In der oberen Ansicht ist schematisch eine Draufsicht auf die keramische Platte 11 dargestellt, in welche die Nut 12 eingebracht ist, und in der unteren Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte 11 , wobei eine erste Lage 13 der Beschichtung 8 in die Nut 12 eingefüllt ist.
Fig. 18 zeigt in der oberen Ansicht eine Schnittansicht der keramischen Platte 11 mit Nut 12 durch die Nut 12 mit eingefüllter Beschichtung 8 und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht eines Rohlings, der aus der keramischen Platte 11 längs des äußeren Umfangs der Nut 12 aus der keramischen Platte
11 herausgearbeitet wurde, so dass sich am Rand des Körpers eine um laufende Stufe ergibt, welche mit der Beschichtung 8 ausgefüllt ist. Der harte Rand 6 des Kernmaterials 7 ist somit durch Beschichtung 8 abgedeckt.
Fig. 19 zeigt in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf eine noch unbeschichtete keramische Platte 11 , in welche konzentrische Nuten 12 als Ausnehmungen auf gegenüberliegenden Seiten der Platte 11 eingebracht sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte 11 . Tiefe und Breite der Nuten 12 können variiert werden. Ebenfalls können Nuten
12 durch konzentrisch angeordnete Sacklöcher oder andere Arten von Vertiefungen oder Mischformen daraus ersetzt werden. Ebenfalls müssen Ober- und Unterseite der keramische Platte 11 nicht in spiegelsymmetrischer Form zueinander strukturiert sein.
Fig. 20 zeigt in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte 11 nach Fig. 19, wobei die Nuten 12 auf beiden Seiten mit einer ersten Lage 13 einer Beschichtung 8 ausgefüllt sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte 11.
Fig. 21 zeigt in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf die keramische Platte 11 nach Fig. 20, welche zwei ebene zweite Lagen 14 einer Beschichtung 8 aufweist, die auf die keramische Platte nach Fig. 20 und deren ersten Lagen 13 an Beschichtung 8 aufgebracht sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die keramische Platte 11. Fig. 22 zeigt in der oberen Ansicht eine Draufsicht auf zwei Abstandshalter 1 , die aus der keramischen Platte 11 nach Fig. 21 herausgeschnitten sind, und in der unteren Ansicht eine Schnittansicht durch die zwei Abstandshalter 1 .
Fig. 23 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein Abstandshalter 1 nach Fig. 22 zwischen zwei Scheiben 2 angeordnet ist.
Fig. 24a, b zeigt schematische Draufsichten auf die Oberfläche eines weiteren Abstandshalters 1 , in welche verschiedene mäandernde Ausnehmungen oder Strukturen eingebracht sind, in welche die Beschichtung zur Ausbildung einer Kuppenform der Kontaktfläche ausweichen kann, wenn eine Glasscheibe auf diese aufdrückt. Diese Ausnehmungen können beispielsweise Sackbohrungen konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit gleichem Durchmesser und sich zum Rand hin erhöhender Anzahl, Sackbohrungen konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit zum Rand hin zunehmendem Durchmesser, nieren-, trapez- oder prismenförmige Nuten unterschiedlicher Breite konzentrisch auf der Kontaktfläche liegend mit sich zum Rand hin erhöhender Anzahl oder Mischformen aus den genannten Formen sein.
Fig. 28 und Fig. 29 zeigen vergrößerte Draufsichten von Stufen und Nuten. Verrundete Ecken führen zu Verringerung von Spannungsspitzen am Kernmaterial 7. Ein breiterer Nuteintrittsbereich im Vergleich zum Nutbodenbereich erleichtert eine homogene, lückenlose Beschichtung.
Ein Abstandshalter 1 der hier beschriebenen Art kann beispielhaft nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden.
Das Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte:
Bereitstellen einer Platte 11 , hier konkret einer keramischen Platte 11 , - Einbringen mindestens einer Nut 12 in die Platte 11 , hier konkret durch Laserstrahlung,
- Beschichten der Nut 12 und/ oder des Bereichs der Platte 11 , der von der Nut 12 umfangen ist und/ oder diese übergreift, in einem oder mehreren Schritten mit der Beschichtung 8,
- Herausschneiden eines Abstandshalters 1 aus der Platte 11 , insbesondere längs eines umlaufenden äußeren Rands des Nutgrunds einer Nut 12, um eine Stufe im Randbereich des Abstandshalters 1 auszubilden.
Nachfolgend wird das Verfahren konkret anhand von Fig. 19 bis 22 detaillierter beschrieben:
Fig. 19 zeigt in der oberen Ansicht, dass zur Herstellung des Abstandshalters 1 eine Platte 11 , hier konkret eine keramische Platte 11 aus Zirkonoxid, bereitgestellt wird.
In diese Platte 11 werden beidseitig durch Laserstrahlung mehrere konzentrisch angeordnete Nuten 12 eingebracht. Darauf werden gemäß Fig. 20 die Nuten 12 mit einer ersten Lage 13 der Beschichtung 8 beschichtet, worauf die ausgefüllten Nuten 12 sowie der bisher unbeschichtete Bereich der Platte 11 in einem weiteren Schritt gemäß Fig. 21 mit einer zweiten Lage 14 der Beschichtung 8 überdeckt werden. Die Beschichtung 8 der ersten Lagen 13 in den Nuten 12 sowie die zweite Lage 14 sind stoffschlüssig miteinander verbunden und bilden ein zusammenhängendes Material aus.
Als letzter Schritt erfolgt gemäß Fig. 22 ein Herausschneiden des Abstandshalters 1 aus der beschichteten Platte 11 längs eines um laufenden äußeren Rands eines Nutgrunds einer Nut 12 durch Laserstrahlung. Im Ergebnis ist der rotationssymmetrische Abstandshalter 1 entstanden. Nachfolgend werden konkrete Ausführungsbeispiele zur Herstellung von Abstandshaltern angegeben:
Herstellung der Abstandshalter
Beispiel A1 :
Eine Keramikfolie aus 3Y TZP ZrÜ2 mit 200 pm Dicke und einer Außendimension von 100 mm x 100 mm wird vorgelegt.
Es erfolgt eine Strukturierung der Folienoberflächen gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07).
Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Keramikfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben.
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten (Monaco 1035, Fa. Coherent, 270 fs, 15 W, 250 kHz, 2.100 mm/s, 400 Überfahrten, Doppellinie).
Beispiel A2:
Eine Keramikfolie aus ZTA AI2O3 mit 250 pm Dicke und einer Außendimension von 100 mm x 100 mm wird vorgelegt.
Es erfolgt eine Strukturierung der Folienoberflächen gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07).
Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Keramikfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben.
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten. Beispiel A3:
Eine Glasfolie aus Borsilikat (AF 32® eco, Fa. Schott) mit 200 pm Dicke und einer Außendimension von 100 mm x 100 mm wird vorgelegt.
Es erfolgt eine Strukturierung der Folienoberflächen gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07).
Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Glasfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben.
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten.
Beispiel A4:
Eine poröse Keramikfolie aus AI2O3 (Restporosität 20%, mittlere Porengröße 2 pm) mit 250 pm Dicke und einer Außendimension von 100 mm x 100 mm wird vorgelegt.
Es erfolgt eine Strukturierung der Folienoberflächen gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07).
Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Keramikfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben.
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten.
Beispiel A5:
Eine Edelstahlfolie aus 1.4301 mit 200 pm Dicke und einer Außendimension von 100 mm x 100 mm wird vorgelegt.
Es erfolgt eine Strukturierung der Folienoberflächen gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07). Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Edelstahlfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben. Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten.
Beispiel A6:
Eine Folie gemäß Beispiel A (Auswahl aus A1 bis A5) wird beidseitig gemäß Beispiel O (Auswahl aus 01 bis 07) strukturiert.
Anschließend wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht, sodass die Oberflächen der Keramikfolie inklusive der Strukturierung beschichtet sind. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben. Es erfolgt eine Strukturierung der beschichteten Folienoberflächen gemäß Beispiel 0 (Auswahl aus 01 bis 07).
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten.
Beispiel A7:
Auf eine Folie gemäß Beispiel A (Auswahl aus A1 bis A5) wird beidseitig eine Sol-Gel Beschichtung gemäß Beispiel B (Auswahl aus B1 bis B6) aufgebracht. Die Herstellung des zugrunde liegenden Sols ist in Beispiel S (Auswahl aus S1 bis S7) beschrieben.
Es erfolgt eine Strukturierung der beschichteten Folienoberflächen gemäß Beispiel 0 (Auswahl aus 01 bis 07).
Die kreisrunden Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 500 pm werden entlang des Außendurchmessers ausgeschnitten. Herstellung der Oberflächenstruktur
Beispiel 01 :
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 2 pm, einer Breite von 25 pm und einem Außenradius von 250 pm mit einem Laser eingebracht (Monaco 1035, Fa. Coherent, für ZrO2 wurden folgende Parameter verwendet: 270 fs, 4 W, 108 kHz, 500 mm/s, 1 Überfahrt, Einzellinie). Zentriert innerhalb der ersten Ringnuten werden weitere Ringnuten mit einem Außenradius von 150 pm einer Tiefe von 2 pm und einer Breite von 25 pm eingebracht.
Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Ringnuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Beispiel O2:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 3 pm, einer Breite von 25 pm und einem Außenradius von 200 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der ersten Ringnuten werden weitere Ringnuten mit einem Außenradius von 100 pm einer Tiefe von 2 pm und einer Breite von 25 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der ersten beiden Ringnuten werden Sackbohrungen mit einer Tiefe von 1 pm und einem Durchmesser von 25 pm eingebracht.
Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Nuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Beispiel 03:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 1 pm, einer Breite von 30 pm und einem Außenradius von 265 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten wird durch Laserstrahlformung ein gradueller Abtrag erzeugt. Im Zentrum der Ringnuten verbleiben höhere Dicken als im äußeren Bereich. Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Ringnuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Beispiel 04:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 1 pm, einer Breite von 30 pm und einem Außenradius von 265 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten wird durch Laserstrahlformung ein gradueller Abtrag erzeugt. Im Zentrum der Ringnuten verbleiben höhere Dicken als im äußeren Bereich. Auf der Rückseite der Folie wird ausgehend von den Mitten der zuvor eingebrachten Ringnuten eine Strukturierung erzeugt. Rückseitig zu jeder Ringnut werden Ringnuten mit einer Tiefe von 2 pm, einer Breite von 25 pm und einem Außenradius von 250 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb dieser Ringnuten werden weitere Ringnuten mit einem Außenradius von 150 pm einer Tiefe von 2 pm und einer Breite von 25 pm eingebracht.
Beispiel 05:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 1 pm, einer Breite von 30 pm und einem Außenradius von 265 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 200 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander 35 Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 150 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander weitere 26 Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht. Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Ringnuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Beispiel 06:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 1 pm, einer Breite von 30 pm und einem Außenradius von 265 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 200 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander 35 Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 3 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 100 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander weitere 17 Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden weitere Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 1 pm eingebracht.
Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Ringnuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Beispiel 07:
In der Mitte der Folie werden an zehn nebeneinanderliegenden Stellen Ringnuten mit einer Tiefe von 1 pm, einer Breite von 30 pm und einem Außenradius von 265 pm mit einem Laser eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 200 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander 20 Sackbohrungen mit einem Radius von 25 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden auf einem Außenradius von 100 pm liegend mit gleichem Abstand zueinander weitere 12 Sackbohrungen mit einem Radius von 20 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht. Zentriert innerhalb der Ringnuten werden weitere Sackbohrungen mit einem Radius von 13 pm und einer Tiefe von 2 pm eingebracht.
Der Vorgang wird auf der Rückseite der Folie in den exakt gleichen Positionen wiederholt, so dass sich die Ringnuten auf Ober- und Unterseite der Folie exakt gegenüberliegen.
Herstellung des Sols
Beispiel S1 :
60 g Böhmit (PB 950, Fa. PIDC, Partikelgröße 5 pm bis 15 pm, Kristallitgröße 3 nm bis 5 nm) werden mit 400 g VE-Wasser gemischt und mit einem elektrischen Rührwerk 10 min verrührt. Anschließend wird die Suspension auf 85 °C bis 90 °C erhitzt und dabei kontinuierlich weiter gerührt. Nachdem die Suspension die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden mit einer Pipette insgesamt 19 g einer 65%-igen HNO3 Säure langsam hinzugefügt und eingerührt. Durch die Zugabe von HNO3 klart die Suspension zuerst leicht auf bevor die Viskosität steigt und das Gemisch stark geliert. Das erhaltene Gel wird an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
Beim Erhitzen der Suspension verdampft ein Teil des Wassers. Durch eine Wägung vor und nach dem Erhitzen wird die verdampfte Menge bestimmt. Das verdampfte Wasser wird hinzugegeben und in das Gel eingerührt.
Zum Gel wird Aluminiumoxid (CT 3000 SG, Fa. Almatis, mittlere Partikelgröße 0,5 pm) in einem Verhältnis von 8:1 in Bezug auf die Böhmitmasse und ein organischer Binder (Optapix C95, Fa. Zschimmer und Schwarz) mit einer Menge von 5% bezogen auf die gesamte Feststoff masse aus Böhmit und AI2O3 hinzugegeben und in einer Attritormühle vermahlen.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit VE-Wasser.
Beispiel S2:
60 g Böhmit (PB 950, Fa. PIDC, Partikelgröße 5 pm bis 15 pm, Kristallitgröße 3 nm bis 5 nm) werden mit 400 g VE-Wasser gemischt und mit einem elektrischen Rührwerk 10 min verrührt. Anschließend wird die Suspension auf 85 °C bis 90 °C erhitzt und dabei kontinuierlich weiter gerührt. Nachdem die Suspension die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden mit einer Pipette insgesamt 19 g einer 65%-igen HNO3 Säure langsam hinzugefügt und eingerührt. Durch die Zugabe von HNO3 klart die Suspension zuerst leicht auf bevor die Viskosität steigt und das Gemisch stark geliert. Das erhaltene Gel wird an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
Beim Erhitzen der Suspension verdampft ein Teil des Wassers. Durch eine Wägung vor und nach dem Erhitzen wird die verdampfte Menge bestimmt. Das verdampfte Wasser wird hinzugegeben und in das Gel eingerührt.
Zum Gel wird Aluminiumoxid (CT 3000 SG, Fa. Almatis, mittlere Partikelgröße 0,5 pm) in einem Verhältnis von 1 :1 in Bezug auf die Böhmitmasse und ein organischer Binder (Optapix C95, Fa. Zschimmer und Schwarz) mit einer Menge von 5% bezogen auf die gesamte Feststoff masse aus Böhm it und AI2O3 hinzugegeben und in einer Attritormühle vermahlen.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit VE-Wasser.
Beispiel S3:
Zu Wasserglas (Natriumsilicat, Fa. Carl Roth) wird Aluminiumoxid (CT 3000 SG, Fa. Almatis) in einem Verhältnis von 1 :1 in Bezug auf die Masse hinzugegeben und in einer Attritormühle vermahlen.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit VE-Wasser.
Beispiel S4:
Es wird ein gebrauchsfertiges Sol-Gel-Bindemittel (ino®decor basis+, Fa. inomat) verwendet.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit Ethanol.
Beispiel S5:
Zum Bindemittel aus Beispiel S4 wird pyrogene Kieselsäure (HDK N20, Fa.
Wacker-Chemie) in einem Verhältnis von 1 :20 in Bezug auf die Suspensionsmasse hinzugegeben, mittels Rühraggregat eingearbeitet und anschließend mittels Ultra Turrax (Fa. IKA) dispergiert.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit Ethanol.
Beispiel S6:
100 g Tetraethoxysilan (TEOS, Fa. ABCR) werden mit 20 g Perfluorpolyether (PFPE, Fluorolink® S10, Solvay Solexis), 40 g VE-Wasser, 30 g Isopropanol und 0,2 g Chlorwasserstoff gemischt und mit einem elektrischen Rührwerk 30 min verrührt. Die entstehende Suspension wird anschließend mit 275 g Isopropanol und 75 g Butylalkohol verdünnt und erneut für 30 min verrührt. Zur Suspension wird Kieselsol (DP5820, Fa. Nyacol) mit einer Menge von 3% bezogen auf die gesamte Feststoffmasse aus TEOS und PFPE hinzugegeben und vermischt.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit Ethanol.
Beispiel S7:
Zum Bindemittel aus Beispiel S2 werden 10% Polytetrafluorethylen (PTFE, 50TF 5070GZ, Fa. 3M) bezogen auf die Suspensionsmasse hinzugegeben, mittels Rühraggregat eingearbeitet und anschließend mittels Ultra Turrax bei niedrigen Drehzahlen dispergiert.
Eine notwendige Verdünnung vor der Applikation erfolgt mit Ethanol.
Herstellung der Sol-Gel Beschichtung
Beispiel B1 :
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen. Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Nach dem Einbrennen wird eine fest haftende Schicht erhalten, die durch äußere Druckeinwirkung eine Volumenreduzierung von > 20 % erfahren kann. Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen.
Beispiel B2:
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Durch Verdünnung von Suspension S6 wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse einseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 200 °C für 2 h eingebrannt.
Die zusätzliche Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen. Beispiel B3:
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Durch Verdünnung von Suspension S7 wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse einseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 500 K/h bei 300 °C für 10 min eingebrannt.
Die zusätzliche Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen.
Beispiel B4:
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm. Die eigebrannten Schichten werden mit Polytetrafluorethylen (PTFE, 50TF 5070GZ, Fa. 3M, verdünnt mit VE-Wasser auf Feststoffmassengehalt von 2%) durch Eintauchen in die vorliegende Lösung infiltriert.
Anschließend wird die infiltrierte Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet.
Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen.
Beispiel B5:
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Die eingebrannten Schichten werden mit einer Rußlösung (Derussol® 345, Fa. Orion Engineered Carbons, verdünnt mit VE-Wasser auf Feststoffmassengehalt von 2%) durch Eintauchen infiltriert. Dies erleichtert die optische Detektierbarkeit der Abstandshalter.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h unter Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen.
Beispiel B6:
Durch Verdünnung von Suspension S (Auswahl aus S1 bis S5) wird ein
Feststoffmassengehalt von 10% eingestellt. Diese wird in ein Airbrush-System eingefüllt und mit 1 ,7 bar Sprühdruck und einem Abstand zur zu beschichtenden Folie von 10 cm durch eine 0,5 mm Sprühdüse beidseitig aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung im Trocknungsofen bei 60 °C für ein bis zwei Tage getrocknet. Die getrocknete Schicht wird mit einer Aufheizrate von 100 K/h bei 450 °C für 1 h eingebrannt.
Die Beschichtung hat eine Dicke von ca. 2 pm.
Es wird einseitig eine Schicht Cyclododecan (ATTBIME® AB24) zur temporären Adhäsionssteigerung aufgebracht. Dies erleichtert die Positionierung der Abstandshalter auf der Glasscheibe. Unter Vakuum sublimiert dieses vollständig und rückstandslos.
Ein um laufender Rand der Breite 1 cm wird für die weitere Bearbeitung verworfen.
Bezugszeichenliste
1 Abstandshalter
2 Scheibe
3 Grundkörper
4 Kontaktfläche von 3
5 Verformungszone von 3
6 Rand von 7
7 Kernmaterial von 3
8 Beschichtung von 3
9 Ausnehmung von 7
11 Platte
12 Nut in 11
13 erste Lage von 8
14 zweite Lage von 8
A Achse, Längsachse, Symmetrieachse von 3
E Ebene
G Beschichtungsgipfel oder Beschichtungsdom von 8
KG Kernmaterialgipfel oder Kernmaterialdom von 7
2a Durchmesser von 3
P1 ,P2 Punkte auf kuppenförmiger Kontaktfläche 4
P3,P4 Punkte auf dem Randbereich von 1 r gedachter Krümmungsradius von 5 vor Druckbelastung
R realer Krümmungsradius von 5 nach Druckbelastung h1 Höhe von 5 vor Druckbelastung über E h2 Höhe des höchsten Punktes von 1 (G oder KG) über den Punkten
P3,P4
H Gesamthöhe von 1

Claims

49
Patentansprüche Abstandshalter (1 ) zur Anordnung zwischen zwei Scheiben (2), insbesondere zur Anordnung zwischen zwei Glasscheiben doppelt oder mehrfach verglaster Fenster oder Türen, umfassend einen Grundkörper (3) mit zwei einander axial gegenüberliegenden Kontaktflächen (4) zum Kontaktieren jeweils einer Scheibe (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktflächen (4) mindestens eine deformierbare Verformungszone (5) angeordnet ist, der kuppenbildende Mittel zugeordnet sind, welche der Kontaktfläche (4) eine Kuppenform verleihen. Abstandshalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel die Verformungszone (5) zumindest bis zum peripheren Rand (6) des Grundkörpers (3) führen und die Kuppenform der Kontaktfläche (4) bis zum peripheren Rand (6) so verlängern, dass die Kontaktfläche (4) am peripheren Rand (6) mindestens axial deformierbar ist, oder dass die Kontaktfläche (4) von einem peripheren Rand (6) beabstandet ist. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart symmetrisch und/ oder regelmäßig bezüglich einer Achse (A) durch die Mitte der Kontaktfläche (4) angeordnet sind, dass sie bezüglich der Achse (A) diametral gegenüberliegende Punkte (P1 , P2) ausbilden, welche auf der Oberfläche einer Kugelkappe oder auf einem Kreisbogen mit einem Krümmungsradius (r) liegen, der durchschnittlich im Bereich 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt 0,7 mm bis 70 mm, weiter bevorzugt 0,8 mm bis 50 mm, weiter bevorzugt 1 mm bis 45 mm, weiter bevorzugt 1 ,5 mm bis 20 mm, weiter bevorzugt 2 mm bis 30 mm oder 0,3 mm bis 50 mm, weiter bevorzugt 0,5 mm bis 45 mm, weiter bevorzugt 0,8 mm bis 30 mm oder 2 mm bis 200 mm, weiter 50 bevorzugt 3 mm bis 100 mm und besonders bevorzugt 5 mm bis 80 mm liegt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Stufenkanten und/ oder Stufenflächen und/ oder einen einem Krümmungsradius folgenden Verlauf umfassen, die in einem Kernmaterial (7) des Grundkörpers (3) mit geringerer Verformbarkeit und/ oder in eine Beschichtung (8) des Kernmaterials (7) mit höherer Verformbarkeit eingebracht sind. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Dicke der Beschichtung < 30 pm, bevorzugt < 20 pm, weiter bevorzugt < 15 pm, weiter bevorzugt < 10 pm, weiter besonders bevorzugt < 5 pm, aber stets > 0,1 pm ist und über die Fläche variieren kann, oder wobei die Beschichtung eine durchschnittliche Dicke von 5 pm ± 2,5 pm, 10 pm ± 2,5 pm oder 15 pm ± 2,5 pm aufweist. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient h2/H der Höhe (h2) vom höchsten Punkt des Abstandshalters (G oder KG) zum höchsten Punkt eines Randbereichs des Abstandshalters (1 ) und der Gesamthöhe (H) des Abstandshalters (1 ) vorteilhaft im Bereich 0 bis 0,1 , bevorzugt im Bereich 0 bis 0,075, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,05, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,035, weiter besonders bevorzugt im Bereich 0 bis 0,025, weiter bevorzugt im Bereich 0 bis 0,02 liegt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungszone (5) eine Beschichtung (8) umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als ein Kernmaterial (7) aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende 51
Beschichtungsabschnitte umfassen, welche sich zu einem Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel (G) hin in ihrer Breite stufenweise verjüngen, wobei der Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel (G) einen axial äußersten Beschichtungsabschnitt ausbildet, der einer Scheibe (2) zuwendbar ist. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungszone (5) eine Beschichtung (8) umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als ein Kernmaterial (7) aufweist, wobei die Mittel einem Krümmungsradius folgende Beschichtungsabschnitte umfassen, welche einen Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel (G) bilden, wobei der Beschichtungsdom oder Beschichtungsgipfel (G) einen axial äußersten Beschichtungsabschnitt ausbildet, der einer Scheibe (2) zuwendbar ist. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungszone (5) eine Beschichtung (8) umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial (7) aufweist, wobei die Mittel stufenartig einander abfolgende Kernmatenalabschnitte umfassen, welche sich zu einem Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel (KG) hin in ihrer Breite verjüngen, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel (KG) einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung den Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel (KG) bedeckt und/ oder umgibt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungszone (5) eine Beschichtung (8) umfasst, welche eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial (7) aufweist, wobei die Mittel einem Krümmungsradius folgende Kernmaterialabschnitte umfassen, welche einen Kernmaterialdom oder 52
Kernmaterialgipfel (KG) bilden, wobei der Kernmaterialdom oder Kernmaterialgipfel (KG) einen äußersten Kernmaterialabschnitt ausbildet, der einer Scheibe zuwendbar ist, und wobei die Beschichtung den Kernmaterialdom oder Kernmatenalgipfel (KG) bedeckt und/ oder umgibt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (8) mindestens einen oder mehrere Kernmatenalabschnitte bedeckt und/ oder umschließt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Ausnehmungen (9), umfassen, die sich ausgehend von einer Oberfläche des Kernmaterials (7) in dessen Inneres erstrecken, wobei die Ausnehmungen (9) mit einer Beschichtung (8) auf dem Kernmaterial (7) zumindest teilweise ausgefüllt oder durch Druckbeaufschlagung der Kontaktfläche (4) ausfüllbar sind, wobei die Beschichtung (8) eine höhere Verformbarkeit als das Kernmaterial (7) aufweist. Abstandshalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (9) als Bohrungen, Sacklöcher, Mulden, Kavitäten mit linienartiger, kreisartiger, eckiger, gezackter, mäanderartiger, schraubenartiger, spiralartiger, wabenartiger, flächiger Form, als Abschnitte dieser Formen oder als Mischformen der vorgenannten Formen ausgebildet sind. Abstandshalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe und/ oder laterale Breite der Ausnehmungen (9) und/ oder derer Lateralerweiterungen ausgehend von einer Mitte der Kontaktfläche (4) nach radial und lateral außen hin zu- oder abnimmt oder ausgehend von einer Mitte der Kontaktfläche (4) nach radial und lateral außen hin ein einem Krümmungsradius folgender Verlauf vorliegt. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kernmaterial (7) ein anorganisches Material aufweist, und dass eine Beschichtung (8) ein mikroporöses und/ oder nanoporöses Material aufweist. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung (8) selbst oder durch eingelagerte Partikel gefärbt, elektrisch leitend oder isolierend, magnetisierbar, hydrophil, hydrophob, von auf beiden Seiten gleicher oder unterschiedlicher Dichte oder adhäsiv ist. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Volumenreduzierung der Verformungszone (5) und/ oder einer Beschichtung (8) auf dem Kernmaterial (7) durchschnittlich im Bereich 0,01 bis 0,7, bevorzugt 0,02 bis 0,6, weiter bevorzugt 0,03 bis 0,5, weiter bevorzugt 0,05 bis 0,45, weiter bevorzugt 0,05 bis 0,4 oder 0,01 bis 0,4, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,3, weiter bevorzugt 0,035 bis 0,25 oder 0,01 bis 0,3, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,25, und besonders bevorzugt 0,035 bis 0,2. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Durchmesser (2a) des Grundkörpers (3) an seinem breitesten Umfang von durchschnittlich 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,6 mm, weiter bevorzugt 0,3 mm bis 0,5 mm oder 0,2 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt 0,2 mm bis 0,45 mm, oder 0,3 mm bis 0,6 mm, besonders bevorzugt 0,35 mm bis 0,6 mm. Abstandshalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) im Wesentlichen zylindrisch, Säulen- und/ oder pfeilerartig und/ oder als Prisma ausgebildet ist, wobei a) eine Kontaktfläche (4) vorgesehen ist, wobei eine mittlere Schichtdicke einer deformierbaren Beschichtung (8) auf einem Kernmaterial (7) in einem Zentralbereich höher als in einem Randbereich ist, oder b) eine Kontaktfläche (4) mit einem Gipfel (G, KG) in einem Zentralbereich vorgesehen ist, wobei eine Beschichtung (8) mit einer im Wesentlichen homogenen Schichtdicke auf einem Kernmaterial (7) angeordnet ist, oder c) wobei eine Kontaktfläche (4) mit einem Gipfel (G) im Zentralbereich vorgesehen ist, wobei eine Beschichtung (8) mit einer in einem Randbereich erhöhten Schichtdicke auf dem Kernmaterial (7) angeordnet ist. Anordnung, umfassend mindestens zwei Scheiben (2), insbesondere Glasscheiben, zwischen welchen ein Abstandshalter (1 ) mit einem Grundkörper (3) mit zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen (4), insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, angeordnet ist, wobei jede Kontaktfläche (4) an einer Scheibe (2) unter Pressung anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verformungszone (5) derart komprimiert und/ oder deformiert ist, dass ihre jeweilige Kontaktfläche (4) so konvex gewölbt oder abgeplattet ist, dass sie der Krümmung der an ihr anliegenden Scheibe (2) folgt. Anordnung nach dem voranstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Anzahl an Abstandshaltem (1 ) zwischen zwei Scheiben (2) von 1000 bis 4000, bevorzugt 1500 bis 3000, weiter bevorzugt 1500 bis 2500 oder 300 bis 3000, weiter bevorzugt 750 bis 2500, weiter bevorzugt 1000 55 bis 2000 oder 1500 bis 5000, weiter bevorzugt 1500 bis 3500 und besonders bevorzugt 2000 bis 3000 pro m2 Scheibenfläche. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sich unter Druckbelastung ein Endkrümmungsradius (R) ausbildet, der durchschnittlich > 1 mm, bevorzugt > 2 mm, weiter bevorzugt > 3 mm, weiter besonders bevorzugt > 5 mm, aber stets < 50 mm, besonders bevorzugt stets < 40 mm ist.
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