DE1946358A1 - Durch Ionenaustausch getemperte Glasgegenstaende - Google Patents

Durch Ionenaustausch getemperte Glasgegenstaende

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DE1946358A1
DE1946358A1 DE19691946358 DE1946358A DE1946358A1 DE 1946358 A1 DE1946358 A1 DE 1946358A1 DE 19691946358 DE19691946358 DE 19691946358 DE 1946358 A DE1946358 A DE 1946358A DE 1946358 A1 DE1946358 A1 DE 1946358A1
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Emlie Plumat
Jean Schottey
Francois Toussaint
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Description

DR. MDLLER-BORE DIPL-ING. GRALFS 1946358 DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL PATENTANWÄLTE
Lo/Sh G 2018
12. Sep.
GLAVERBEL 166, Chaussee de la Hulpe
Watermael-Boitsfort/BELGIEN Durch Ionenaustausch getemperte Glasgegenstände Priorität: Großbritannien v. 15. Aug. 1969
Nr. 40 891/69
Die Erfindung betrifft getemperte Glasgegenst&nde.
Es ist bekannt, Glasgegenstände zu tempern, um deren Zugfestigkeit zu verbessern. Durch dieses Tempern erzeugt oder erhöht man die Druckspannungen in den Oberflächenschichten des Gegenstandes. Diese Druckspannungen werden von Zugspannungen in den tieferen Schichten des Gegenstandes begleitet·
Es sind zwei Arbeitsweisen zum Tempern bekannt, nämlich das thermische Tempern und das chemische Tempern. Beim thermischen Tempern werden die erforderlichen Spannungen aufgebaut, indea der Gegenstand erhitzt und dann rasch abgekühlt wird. Beim chemischen Tempern wird eine Substanz sum Eintritt in die Oberflächenschichten des Gegenstandes aus einea hiermit in Eontakt stehenden Medium veranlaßt.
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Die Erfindung betrifft chemisch getempertes Glas. Insbesondere betrifft die Erfindung Glas, welches chemisch durch einen Austausch von Alkalimetallionen in Oberflächenschichten des Glases gegen größere Alkallmetallionen getempert wurde. Der Ionenaustausch kann ein Austausch von Natriumionen der Oberfläche dee Glases gegen Kaliumionen, die aus dem damit in Berührung stehenden Medium stammen, sein. Es 1st an sich bekannt, daß ein solcher Ionenaustausch zum Tempern des Glases bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt werden muß, welche jedoch ausreichend niedrig liegt, darnjit eine vollständige Entspannung der induzierten Spannungen nicht in der Zeit, während der diese erhöhten Temperaturen beibehalten werden, erfolgt*
Wenn eine thermisch getemperte Glasscheibe als Folge eines Schlages zerbrochen wird, wird das Glas in eine große Anzahl von Bruchstücken zerteilt, die dermaßen klein sind, daß der Gegenstand jede Transparenz verliert. Diese Erscheinung ist bei Autofahrern wohlbekannt, da thermisch getemperte Glasscheiben häufig als Windschutzscheiben für Kraftwagen benutzt werden. Eine Windschutzscheibe kann gelegentlich durch das Auftreffen von Rollsplitt, der durch die Luftreifen eines voranfahrenden Wagens hochgeschleudert wird, zersplittern, derart, daß die gesamte Sicht durch die Windschutzscheibe verlorengeht, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes stark erhöht wird. TSm die Sicht «rieder herzustellen, müssen die Glaibruchstücke la einen bestimmten Bereich entfernt werden, ao daS der Fahrer und evtl. Mitfahrer der Witterung auegesetzt aind. Die Windschutzscheibe bricht auf gleiche Weise, falls ein Wageninaasse gegen die Windschutzscheibe infolge einer Kollision oder eines harten Bremsens geschleudert wird. Om diese Risiken herabzumindern, wurde vorgeschlagen, geschichtete Windschutzscheiben herzustellen, welche aus zwei nichtgehärteten Glasscheiben bestehen, die durch eine zwischen ihnen befindliche plastische Zwischenschicht zusammengehalten werden. Jedoch stellen solche Windschutzscheiben keine vollständige Lösung des Probleme dar, da trotz der Verminderung des Risikos des
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Herausschleuderns eines Insassen, dessen Kopf durch die Windschutzscheibe durchtreten kann, wobei die großen und schneidenden Glasstücke einen Kragen um seinen Hals bilden und ihn schwer verletzen oder töten (der sog. Guillotineeffekt).
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß im Falle chemisch gehärteter Gläser, falls das chemische Tempern in geeigneter Weise hinsichtlich der Größe der maximalen Zugspannung und der Sicke der inneren, unter Zug gesetzten Zone des Glases durchgeführt wird, die Bruchmerkmale infolge eines Stofies oder Schlages entsprechend dem Aufprall des Korpers, der Ursache des Glasbruches ist, verschieden sind. Insbesondere ia FaIX einer Windschutzscheibe bricht die Windschutzscheibe, wenn das Glas unter dem Aufprall von Holisplitt oder ähnlichen Projektilen zerbricht, in ausreichend große Stücke, um die Sicht durch die Windschutzscheibe nicht vollständig zu verhindern; in dem Fall,in dem das Glas unter dem Aufprall eines menschlichen Körpers, der gegen die Windschutzscheibe geschleudert wird, zerbricht, bricht es in kleine und praktisch nichtschneidende Stücke.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich ein Gegenstand aus Glas, welcher chemisch durch eine Behandlung getempert wurde, die einen Austausch zwischen Alkaliionen der oberflächlichen Schichten des Glases und größeren Alkaliionen umfaßt, wobei durch diese Behandlung Zugspannungen in einer inneren Zone des Glases und Druckspannungen in äußeren Zonen des Glases erzeugt werden, dadurch aus, daß bei mindestens einem Teil des Gegenstandes das Produkt von 1) der in am gemessenen Dicke der inneren Zone, welche unter Zugspannung steht, und 2) der maximalen Zugspannung, ausgedrückt als optische Verzögerung bei der Doppelbrechung pro Längeneinheit (gemessen in Millimikron/mm) zwischen 10 und 110 m μ liegt. Der Ausdruck der Zugspannung in Werten der optischen Verzögerung bei der Dopp-xbrechung .pro Längeneinheit wird weiter unten erläutert. Die optische Verzögerung des lichtes infolge Doppelbrechung ist
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eine bekannte Erscheinung und sie wird bei der fotoelastischen Untersuchung von Spannungen im Glas oder in anderen Materialien angewandt. Wenn ein Lichtstrahl auf den Schnitt einer getemperten Glasscheibe gerichtet wird, trennt sich infolge der Doppelbrechung der einfallende Strahl in zwei in einer Ebene polarisierte Strahlen auf, welche eich in derselben Richtung ausbreiten, deren elektrisch· Vektoren sich jedoch in verschiedenen Ebenen befinden; der elektrische vektor des ersten Strahles befindet sich in einer Ebene parallel zur Oberfläche der Scheibe, während der elektrische Vektor des zweiten Strahles sich in einer Ebene senkrecht zu dieser Oberfläche befindet. Spannungen in den ; Ebenen senkrecht zur Oberfläche der Scheibe existieren praktisch nicht. Sie Verzögerung eines der polarisierten Strahlen la Hinblick auf den anderen, wenn die Strahlen die Glasscheibe verlassen, ist ein HaB der in der Scheibe eingeführten Spannungen.
Diese relative Verzögerung kann als Differenz .des Weges, welcher von beiden Strahlen durchlaufen wird, ausgedrückt werden, in des Moment, wo der
schnellste Strahl aus dem Glas austritt, und diese Verzögerung ist den Von den Strahlen durch das Glas durchlaufenen Weg proportional und ebenfalls der Größe der zur Oberfläche der Scheibe parallelen Spannungen in der Ebene des elektrischen Vektors eines der beiden Strahlen. Um festzustellen, ot* eine Glasscheibe die Bedingungen der Erfindung, wie sie oben definiert wurden, erfüllt, wird die relative Verzögerung in syi/ωι bestirnt.Diese Verzögerung kann in einer Glasprobe beispielsweise mit Hilfe eines Berek-Kompensators bestiaat werden, wobei die Probe und der Kompensator zwischen dem Polarisator und Analysator des Lichtes angeordnet sind.
In einer getemperten Glasscheibe wird die maximale Zugspannung in der Mittelebene der Scheibe erreicht und die Zugspannung nimat bis auf einen Wert 0 zwischen dieser mittleren Ebene und einer Schicht unterhalb der Oberfläche ab, von wo aus die Druckspannungen sich zu zeigen beginnen.
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Indem aufeinanderfolgende Messungen der relativen optischen Verzögerung in verschiedenen liefen ausgehend von den äußeren Oberflächen der Scheibe durchgeführt werden, können die Stellen der Ebenen, in welchen die Spannungen gleich O sind, bestimmt werdeni aus diesen Vertan kann man die.Dicke der inneren Zone ableiten« in welcher eich das Glas unter Zug befindet. Um die erforderliche Rechnung zur Bestimmung, ob die Glasscheibe die Bedingungen gemäß der Erfindung, wie sie oben ' definiert wurden, erfüllt, durchzuführen, wird diese Dicke in mm bestimmt. Der Buchstabe B wird sur Angabe der relativen Verzögerung, "gemessen in mu/mm und der Buchstabe b zur Angäbe der Dicke, gemessen in mm, der inneren Zone, in welcher das Glas sich unter Zug befindet, verwendet*
Es wurde gefunden, daß, wenn die Glasscheibe gemäß der Erfindung durch den Aufprall einer schweren Hasse, welche die Wirkung einer mit dem Kopf voran gegen eine Windschutzscheibe eines Kraftwagens geschleuderten Person simuliert, zerbrochen wird, die Scheibe in eine große Anzahl von sehr kleinen Bruchstücken serbrochen wird, während, wenn die Glasscheibe unter dem Aufprall von Projektilen zerbrochen wird, welche die Wirkung von gegen die Windschutzscheibe geschleuderten kleinen Rollsplittstücken simulieren ,die Scheibe in eine Anzahl von Stücken mit viel größeren Abmessungen zerbrochen wird, derart, daß die Windschutzscheibe eine gewisse Durchsichtigkeit behält.
Vorzugsweise ist das Ergebnis der chemischen Temperung derart, daß das Produkt Bb zwischen 25 und 80 ku liegt* Dieser Bereich von Werten optimal!siert die oben genannten Vorteile. Die Abmessungen der Stücke, in welche die Glasscheibe im Fall eines Aufpralles von Rollsplitt zerbrochen wird, neigen dazu größer zu sein, wenn die Gläser Werte von Bb in diesem Bereich aufweisen, als wenn die Werte über diesen Bereich hinausgehen.
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Für dl« Größe b, welche die Dicke der inneren Zone wiedergibt, in welcher das Glas sieh unter Zug befindet, ist es vorteilhaft, wenn die Größe 3 mm Dicke nicht übersteigt.
Der erhaltene Torteil, wenn diese Bedingung eingehalten wird, ist, daß die Scheibe eine beachtliche Biegbarkeit besitst· Zm Falle einer Kraftwagenwindechutsscheibe iat diese Biegbarkeit wichtig, da, wenn sioh die Windschutzscheibe unter eines gegebenen- Aufprall durchbiegt, das Risiko, die Windschutzscheibe su Korbrechen, auf diese Weise herabgemindert wird· DarÜberhinaue gestatten es Scheiben, bei welohen die Größe b unterhalb oder gleich 3 mn ist, Windschutzscheiben hersusteilen, welche leicht im Vergleich mit kon-Yentionellen Windschutescheiben gleicher Oberfläche sind.
Eine erfindungegem&ße Scheibe kann mit einer oder mehreren anderen Seheiben kombiniert werden, um einen Verbund zu bilden, und die andere Scheibe oder mindestens eine dieser Scheiben, falle mehrere vorliegen, kann gleicherweise eine Glasscheibe gemäß,der Erfindung sein. Die Erfindung umfaßt jeden analogen Verbund.
Gemäß bestimmten, vorteilhaften Ausführungeformen, umfaßt der Verbund 2 oder mehrere Glasscheiben, von denen mindestens eine eine Scheibe gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, ist, und eine andere Scheibe aus thermoplastischem Material, beispielsweise aus Polyvinylbutyral. Die swei Glasscheiben kennen auf beiden Seiten der Kunststoff scheibe festgemacht sein. In Falle eines Bruches der Glasscheibe, hält die Kunststoffscheibe die Glasstücke fest, welche sonst aus ihrer Lage entfernt werden könnten.
Sine Scheibe oder ein Verbund gemäß der Erfindung kann als Tür oder Fenster oder als ein Teil einer solchen !Tür oder eines
solchen Fensters verwendet werden. Türen aus klarem Glas sind
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mehr oder weniger gefährlich, weil sie oft nicht wahrgenommen werden. Falls eine Person infolge Unaufmerksamkeit gegen eine solche Tür stößt, ist die Gefahr von Verletzungen normalerweise in beträchtlicher Weise erhöht, wenn das Glas zerbricht. Diese zusätzliche Gefahr wird herabgemindert, oder aufgehoben, wenn die Tür eine Glasscheibe gemäß der Erfindung, oder einen Verbund gemMB der Erfindung, in welcher iwei Glasscheiben mit einer zwischenliegenden Kunststoffolie verbunden sind, enthält· In jedem Fall sind die Glaebruohatücke der zerbrochenen Tür nur wenig oder nicht schneidend, und im Falle eines Verbundes werden die Glasbruchstücke da*nk des Vorhandenseins der awischenliegenden Kunststoffschicht an ihrem Ort zurückgehalten.
Eine Glasscheibe oder ein Verbund gemäß der Erfindung kann als Fenster oder Teil eines Fensters verwendet werden.
Glasfenstor können eine Gefahr darstellen, insbesondere wenn es sich um Fenster handelt, welche in erhöhten Lagen oberhalb einer Straße angeordnet sind. Die Gefahr von Verletzungen im Fall eines Fensterbruches wird vermindert, wenn man eine Glasscheibe oder einen Verbund gemäß der Erfindung verwendet *
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn man sie auf Windschutzscheiben anwendet, und die Erfindung umfaßt jede Windschutzscheibe, welche durch eine Glasscheibe oder durch eine Anordnung gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, gebildet wird. Im Falle einer durch einen solchen Verbund gebildeten Windschutzscheibe dient die Kunststoffschicht dazu, die Glasbruohstücke an ihrem Platz zu halten, welche losgerissen werden körnten und Wageninsassen verletzen könnten. Wenn ein solcher Verbund benutzt wird, besteht darüberhinaus wenig Gefahr für eine Person, welche durch die Windschutzscheibe im Fall eines Zusammenstoßes, der den Bruch der Windschutzscheibe bewirkt, geschleudert würde. Der Kopf eines Mitfahrers durchdringt viel weniger leicht die Windschutzscheibe im Falle eines Unfalles,/ wenn man eine geschichtete Windschutzscheibe konventionellen Aufbaues verwendet, welche nicht getemperte Glasscheiben umfaßt.
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Gemäß einer bevorzugt en Ausführungsforo der Erfindung wird ein Natronkalkglas verwendet, welches chemisch durch Ionenaustausch «wischen den Natriumionen der äußeren Oberflächen des Qiasee gegen Xaliumionen getempert ist. Solches Glas *®ioim«t sieb avzvh eine kleinere Satrlumionenkonsentration in der äu&M*Bi Oberfläche «rad eine bftaere Kaliumionenkonzentratioa in dieser 'iuBnven oberfläche Hinsichtlich der entsprechend«! XoBseatrationea in den inneren Zonen des Glases aus. Tatsächlich kana der Gehalt an Ealiunionen in der inneren Zone Bull
Die Srfindttng kann jedoch gleichfalls auf andere Glassorten angewandt werden, beispielsweise auf Borsilicatgläser.
DJB beispieleweise ein Produkt Sb zwischen 10 und 140 otu su erhalten, kann man einen Glasgegenstand auf .folgende Meise tempern. Der Gegenstand wird für eine Dauer von 10 bia 200 »in im ein saures Bad gebracht, beispielsweise ein wäßriges Bad, welches 1-20 Gew.-^ Fluorwasserstoffsäure und 0
20 Gew.-£ Schwefelsäure enthält und dessen Temperatur zwischen 0 und 5© 0 liegt. Anschließend wird der Gegenstand in ein Ealiunnitratbad, welches 0,2 Gew.-% Kaliumcarbonat enthält, eingetaucht, wobei das Bad auf einer Temperatur zwischen 420 und 500 0C gehalten wird.
Während der Gegenstand eingetaucht ist, bläst man CO2 durch das Bad« Diese letztere Behandlung wird während der Zeit durchgeführt, die erforderlich ist, damit der Wert Bb zwischen 10 und 14q au' liegt. Sie erforderliche Dauer kann beispielsweise zwischen 2 und 160 h in Abhängigkeit von dem Gegenstand und in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen liegen. Die Werte Bb können, wie dies oben erläutert wurde, an Glasproben selbst bestimmt werden, wenn diese beispielsweise Proben aus .Flachglas sind. Wenn der Gegenstand kein Flaehglasstück iäfc, beispielsweise im Fall einer Flasche oder wenn die Abmessungen zu groß sind, ται eine leichte Bestimmung des oben erläuterten Wertes Bb zu erlauben, iet es möglich, diese Werto an Versucheproben zu
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bestimmen, welche flach sind, reduzierte Abmessungen besitzen und die aus der gleichen Glaszusammensetzung hergestellt sind und eine gleiche Dicke wie der Gegenstand aufweisen und die für die gleiche Zei¥/Sieser behandelt wurden.
Gleicherweise 1st es Möglich, das Produkt Bb bei einem Gegenstand su bestimmen, indem nur ein Stück dieses Gegenstandes genommen wird und die Messung an diesem durchgeführt wird» Gleicherweise gibt es Meßinstrumente, welche die Durchführung der Messungen mit Hilfe von Strahlen gestatten, welche nicht auf den Schnitt einer Scheibe auftreffen, sondern auf dia Oberfläche der Scheibe oder des Gegenstandes entsprechend mit schiefen Einfallswinkeln*
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen erläutert, ohne sie zu beschränken.
Beispiel 1
Eine Beine von Scheiben aus Hatronkalkglas mit 4 verschiedenen Zusammensetzungen (sieheTabelle I) wurden chemisch getempert und Versuchen für den Aufprall slider st and unterworfen; ihr Verhalten hinsichtlich des Zerbre::h.ens wurde untersucht.
1
76		 Tabelle I 2
75		 .3
71		 4
72
SiO2 . 12 14 14 10
Ha2O 10 10 15
CaO 2 5 3
Al2O3
Die Glasscheiben waren rechtwinkelig und besaßen die Abmessung 140 χ -60 cm. Ihre Dicke betrug 4 mm.
Die Glasscheiben wurden auf folgende V/eise behandelt: nach einem Schleifen ihrer Kanten un<l eiaem darauf folgenden Waschen
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wurden die Scheiben wahrend 1 h in ein wäßriges Bad eingetaucht, welches 7 VoIr% Fluorwasserstoffsäure und 7 Vol.-% Schwefelsäure enthielt und das auf eine Temperatur von 2o C gehalten mirde« Si© Scheites, wurden anschließend in 11 verschieden© Gruppen aufgeteilt,-wovon, jede Scheiben mit einer der vier ©lassiasaKis©as@tsungen umfaBte, und die Gruppen der Scheiben wurden amsoSbilieBe&d während einer Bauer zwischen 1 h und 240 h in «la auf 460 °ö geb&lteu^fi Bad von Kaliumnitrat, welches 0,2 Gew«~$ Kaliumcarbonat enthielt, eingetaucht, während COp und liUft durch das Bad geUasss wurden. Durch diese Behandlung wurde elm Ionenaustausch bewirkt, welcher die Temperimg des Gegenstandes durchführte·
Ver©eM©deiKB®ha»dluiigszeiten zwischen 1 und 240 h wurden angewandt, um verschiedene Gruppen der Scheiben zu behandeln·. Mit jeder Gruppe an Scheiben wurden kleine Probestücke mit einer Größe von 1 em χ 1 cm und einer Dicke von. 4 mm der gleichen Zusaiiaesasetsu&g wie die Scheiben der Gruppe der gleichen
unterworfene Diese Bezugsprobeu wurden der B©pp®lbreehuiagsiintersue&ung unterzogen, um die charatos*I®tisea©n Uerte Bb der Glasscheiben der entsprechenden Gruppen EU bestimmen. Die Scheiben jeder Gruppe wurden Brucfruntersuchungen unterzogen, im Verlauf von welchen Hollsplitt (Stücke von Splitt) mit einsr von Versuch zu Versuch progressiv suaehmenden Geschwindigkeit dagegen geschleudert wurden »Die Röllsplittstücke wogen 1 bis 2 g. Für jede Gruppe wurde die niedrigste Geschwindigkeit bestimmt, bei welcher di© Scheiben dieser Gruppe serbrachen. Um die Form des Bruchee unter gleichen Bedingungen für jede Gruppe zu bestiasen, verwendete man Hollsplittstücke, welche die gleiche Geschwindigkeit für eine Probe jeder Gruppe besaßen« Diese Geschwindigkeit war derjenigen gleich, bei welcher eine Probe der widerstandsfähigsten Gruppe zerbrach. In diesem Versuch wurden die Abmessungen der Glasbruchstücke nach dem Bruch bestimmt. Ia einem letzten Versuch wurde eine Puppe mit einem "Gewicht von 10 kg auf eine Scheibe jeder Gruppe fallengelassen. Die Scheibe wurde an ihren Händern unterstützt, und die Puppe fiel aus einer Höfe© v®n 3 m. was ausreichte , um die widera baadsfähigsten ^Scheiben au zerbrechen.-.
- 10 -
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Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle II wiedergegeben.
Glae- * 3 Tabelle II Geschwin Bruch Bruch
Grup- zusam- 1 Pro digkeit muster muster
pen- ■en- 3 dukt der RoIl- durch durch die
nummer setzung 2 1RVi splitt- Roll Puppe
2 (m/i) stücke splitt (Höhe 5 m)
3 zum Zer
1 brechen
2 (in/sec)
15 30 groß klein
1 Λ 130 30 groß klein
2 2 150 30 klein klein
3 8 AO groß groß
4 55 40 groß klein
5 50 40 groß klein
6 180 40 klein klein
7 195 40 klein klein
b 30 40 groß klein
9 70 40 groß klein
10 45 40 groß klein
11
Das Bruchauster wird groß genannt, wenn die Größe der äußeren Oberfläche der Bruchstücke, welche sich um das Zentrum des Aufpralles in einer kreisförmigen Zone von 20 cm Durch-
messer befinden, größer als 10 cm ist. Dis Eruchmuster wird
klein genannt, wenn diese mittlere Größe unterhalb 10 cm liegt. Die Bruchstücke werden gleichermaßen als groß betrachtet, wenn das Bruchmuster auf einen Stern rund um die Aufprall zone begrenzt ist.
- 11 -
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Es ist zu beachten, daß das beste Bruchmuster, d.. h. ein Bruchmuster aus großen Stücken beim Aufprall von Rollsplitt und ein Bruchmuster aus kleinen Stücken beim Aufprall der Puppe, beobachtet wird, wenn das Produkt Bb sich innerhalb ■ des Bereiches von 10 bis 140 mp befindet (Gruppen 1, 2, 5, 6, 9, 10, 11).
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 angewandten Ionenaustauschbehandlungen wurden auf 14- andere Gruppen aus Scheiben angewandt, welche alle die *Eusammensetzung Nr. 3 des Beispiels 1 besaßen« Die Scheiben des vorliegenden Beispiels hatten eine Dicke von 4 mm.
Rollsplittstücke wurden auf gleiche Weise wj e im Beispiel 1 geschleudert. Es wurde beobachtet, daß das Bruchmuster bei Probestücken, welche Werte Bb zwischen 25 und 80 ημ besaßen^ groß war, wenn die Scheiben durch den Aufprall von Rollsplitt zerbrochen wurden, dessen Geschwindigkeit 60 m/sec betrug.
Beispiel 3
Es wurden zwei Reihen von Glasscheiben der Zusammensetzung des Beispiels 1 verglichen. Die Scheiben besaßen Abmessungen von 70 cm χ 70 cm. Die erste Scheibenreihe besaß eine Dicke von 4 Bam und die zweite Reihe eine Dicke von 1,5 mm. Alle Glasscheiben wurden entsprechend der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise behandelt.
Die Tabelle III zeigt in den aufeinanderfolsenden Spalten die Huamer der Probe, ihre Dicke, das Produkt Bb und die erforderliche Fallhöhe, damit die Puppe die Glasscheibe zerbricht. *
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109809/1196 Bad original
Dicke
(«*)		 0 Fallhöhe
(m)
1.5 Tabelle III •'S
t_
Hr. Bb (m/i) 3
1 1.5 ao 1.5
2 4 20 2
3 1,5 40 1
4 4 40 1,6
5 M,5 .55 0,8
6 4 55 1.2
7 1.5 70 .0.5
8 4 70 1
9 90
10 90
1946359
In allen Fällen war das Bruchmuster klein (wie es im Beispiel 1 definiert wurde). Es wurde beobachtet, daß die dünnen Scheiben bei einer geringeren Fallhöhe wie die dicken Scheiben zerbrachen. Jedoch sind die durch den Fall der Puppe aus einer bestimmten Hohe auf die Glasscheibe induzierten Spannungen bei einer dicken Scheibe kleiner als bei einer dünnen Scheibe. Diese Kräfte sind umgekehrt proportional zum Quadrat der Scheibendicke. Wenn man diese Tatsache berücksichtigt, ergibt es sich, daß ein bestimmter Bruchteil der Aufprallenergie auf die dünnen Scheiben infolge ihrer elastischen Biegbarkeit in den Scheiben gespeichert wird.
Beispiel 4-
4 Glasscheiben mit den Maßen 200 cm χ 200 cm χ 3 mm wurden chemisch derart getempert, daß die Werte Bb 45 mu betrugen. Diese Scheiben wurden mit Hilfe von eingelagerten Folien aus Polyvinylbutyral "hoch-schlagfest" (high impact) mit einer Dikke von 0,76 mm verbunden. Die Gesamtdicke einer solchen Sandwich-Anordnung betrug so 14,23 mm. Diese Schichtung konnte als schußfeste Verglasung beispielsweise für Verglasungen von
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109809/1191 BPX>
Juwelierläden uad in Banken verwendet werden. Solche Schichtungen sind leichter wie die bisher bekannten Produkte gleicher Widerstandsfähigkeit. Sie besitzen eine gewisse Elastizität und im Fall eines Bruches zerbrechen sie in große Bruch stücke, welche an des» eingelagerten Kunststoffschicht haften und die schichtföraige Anordnung bleibt transparent. Wenn eine solche schichtförmige Anordnung als Verglasung verwendet wird ι verhindert sie selbst nach einem Bruch jeden Zutritt·
Beispiel 5
Mehrere schicht förmige Anordnungen wurden hergestellt, wovon jede 2 getemperte Glasscheiben mit einer Dicke, von 1 mm bzw, 1,75 αϊ* besau und welche auf den gegenüberliegenden Flächen mit Hilfe einer Folie aus Polyvinylbutyral "hoch-schlagfest" verklebt wurden. Die Produkte Bb der Glasscheiben betrugen 35 bzw· 55
Die schichtförmige Anordnung wurde als Kraftwagenwindschutzscheibe verwendet, wobei die Scheibe mit 1,75 nun Dicke nach außen hin angeordnet wurde.
Bei der Durchführung von Bruchversuchen wurde beobachtet, daß, wenn der Bruch' Folge des Aufpralls von Rollsplitt war, hierbei eine begrenzte Anzahl von großen Bruchstücken auftraten, welche alle an der Kunststoffschicht gebunden blieben.
Venn der Bruch Folge des Aufpralles einer Puppe auf die innere Seite der Windschutzscheibe war, wies dieser kleine Bruchstücke auf und der Kopf der Puppe trat nicht durch die Windschutzscheibe durch, welche als Bettungsnetz arbeitete. Die zwei Glasscheiben wurden in Stücke zerbrochen, deren Oberfläche im Mittel kleiner als & cm war und die wenig oder nicht schneidend waren.
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tiöi bad original
Ια der Zeichnung sind Auachaltte von erfindungsgemäßen Gegenständen aus Glas dargestellt, welche den Aufbau zeigen.
In Fig. 1 iat ein Ausschnitt einer Glaswand eines Glasgegenstandes wiedergegeben, welcher mit 1 bezeichnet ist. Die in dar Kitte liegende wiedergegebene Schicht 2 stellt die innere Zone unter Zug dar, die punktierten, mit 3 bezeichneten Linien stellen die spannungsfreie Schicht zwischen der in der Mitte liegenden Zone unter Zug und den an der Oberfläche liegenden Zonen 4·, welche unter Druckspannung stehen, dar.
In Pig. 2 ist ein Verbund aus zwei Glasscheiben dargestellt, wovon die feeiden mit 1 bezeichneten Glasscheiben den in Fig. wiedergegebenen entsprechen. Mit dem Bezugszeichen 5 1st die dazwischenliegende Kunststoffolie, welche beide Scheiben fest niteinander verbindet, bezeichnet.
Patentansprüche:

Claims (10)

Patentansprüche
1. Gegenstand aus Glas, welcher mindestens teilweise mittels eines chemischen Temperverfahrens getempert wurde, welches einen Austausch zwischen Alkaliionen der Glasoberfläche und größeren Ionen umfaßt, wobei Zugspannungen in einer inneren Zone des Glases und Druckspannungen in äußeren Schichten des Glases erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens einen Teil des Gegenstandes das Produkt «wischen (1) der Sicke, gemessen in mm, der inneren Zone unter Zug und (2) der maximalen Zugspannung, ausgedrückt als optische Verzögerung bei der Doppelbrechung pro Längeneinheit, gemessen in aya/am, zwischen 10 und 140 mu liegt.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vert des Produktes zwischen 23 und 80 mju liegt.
5· Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der inneren Zone unter Zug 3 m nicht übersteigt.
4. Gegenstand nach mindesten« einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er die form einer Scheibe besitzt und aus einem Natronkalkglas gebildet wird.
5. Gegenstand nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er chemisch durch Austausch der Natriumionen der oberflächlichen Schichten des Glases und Kaliumionen getempert ist.
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BAD ORIGINAL
6. Verbund von zwei oder mehreren Glasscheiben und mindestens einer Folie aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Glasscheiben ein Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 biß 5 ist.
7· Verbund nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-. net, daß er durch zwei Glasscheiben gebildet ist, welche mit entgegengesetzten Flächen an eine Folie aus Polyvinylbutyral gebunden sind.
8. Tür, dadurch gekennzeichnet , daß sie mindestens teilweise aus einem Gegenstand nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.
9« Windschutzscheibe, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einem Gegenstand nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.
10. Fenster, dadurch gekennzeichnet , daß es aus eines Gegenstand nach Mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.
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