DE60117696T4 - Kraftfahrzeugverglasung - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeugverglasungen. Sie betrifft insbesondere eine neue Konstruktion von Kraftfahrzeugverglasungen.
- Verglasungen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen umfassen herkömmlicherweise Sicherheitsglas, das laminiert (in großen Umfang für Windschutzscheiben verwendet) oder verstärkt sein kann (in großen Umfang für Seitenleuchten und Rückleuchten verwendet). Laminierte Windschutzscheiben umfassen herkömmlicherweise zwei getemperte Glasschichten (d.h. Glas, das in gesteuerter Weise gekühlt worden ist, um innere Spannungen zu eliminieren), wobei jede Glasschicht eine Dicke von 2,1 mm aufweist und bei hoher Temperatur und hohem Druck (z.B. 145°C und 10 Atmosphären) durch eine Schicht Polyvinylbutyral verklebt wird. Verstärktes Glas zur Verwendung in Kraftfahrzeugen wird derart hergestellt, dass das getemperte Glas abgeschreckt wird, so dass im Glas Dauerspannungen erzeugt werden. Verstärktes Glas zur Verwendung in Kraftfahrzeugen wird in dem Maße verstärkt, dass es den Zertrümmerungstest für homogen verstärkte Glasscheiben besteht, wie in ECE R43 angegeben ist (der relevante Sicherheitsstandard in Europa für Kraftfahrzeugverglasungen), worin die Anzahl der Splitter in jedem 5 × 5 cm Quadrat nicht unter 40 oder über 400 oder, bei einer Verglasung einer Dicke nicht über 3,5 mm, bei 450 liegt.
- Eine technische Abhandlung, 1995 von der Society of Automotive Engineers veröffentlicht, mit dem Titel: "Bilayer glazing: A concept with improved solutions for tomorrow's automobiles", offenbart einen alternativen Typ einer Verglasung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, eine Zweischichten-Verglasung, die eine einzige Glasschicht umfaßt, die mit mindestens einer Kunststoffschicht verklebt ist. Die Ab handlung offenbart eine Zweischichten-Verglasung, die zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet ist, die eine einzige Glasschicht umfaßt, die getempert oder verstärkt und an eine Polyurethan-Kunststoffscheibe einer Dicke von 0,8 bis 1,0 mm geklebt sein kann. Eine derartige Verglasung bietet einige Vorteile gegenüber herkömmlichem Sicherheitsglas, sie ist jedoch kostspielig in der Herstellung, da die Polyurethanscheibe an die Glasschicht geklebt ist, wobei das herkömmliche Laminierungsverfahren angewendet wird (d.h. bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck).
- Die Verwendung von Sicherheitsglas und Zweischichtverglasungen ist in der Architekturindustrie bekannt. Jedoch sind Architekturverglasungen unterschiedlichen Sicherheitsstandards unterworfen als Kraftfahrzeugverglasungen, und sie werden daher für die Verwendung in Kraftfahrzeugen generell als nicht geeignet angesehen.
- Die mit laminiertem und verstärktem Glas zur Verwendung in Kraftfahrzeugen und der bekannte Typ der Zweischichtverglasung von Kraftfahrzeugen verbundenen Herstellungskosten sind hoch, was die Kosten der Ausrüstung und der Verarbeitung betrifft. Es besteht daher der Wunsch nach einer Senkung der Kosten für Verglasungen, die für die Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet sind.
- Das Dokument US-A-5002326 betrifft einen Windschutzscheiben-Schutz für Kraftfahrzeuge, der ein Mehrschichten-Polycarbonat-Harzsystem umfaßt und an eine herkömmliche Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges geklebt ist.
- Ihm Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, dass eine Verglasungskonstruktion, die sich von herkömmlichem Sicherheitsglas und anderen bekannte Kraftfahrzeugverglasungen unterscheidet, zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet ist.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Kraftfahrzeugverglasung angegeben, die eine einzige Schicht eines getemperten oder halbverstärktem Glases umfaßt, bei der ein Kunststofffilm mit einem Kontaktkleber auf eine Hauptfläche der Glasschicht geklebt ist.
- Die Verwendung eines Kontaktklebers (eines Klebers, der auf mindestens eine der zwei zu verklebenden Flächen aufgebracht wird; sodann werden die zwei Flächen zusammengebracht und es wird für eine kurze Zeit zwischen ihnen Druck aufgebracht, um ein rasches Verkleben zu erreichen) zur Verklebung des Kunststofffilms und des Glases führt dazu, das das herkömmliche Laminierungsverfahren nicht mehr nötig ist, wodurch sich die Herstellungskosten verringern.
- Es ist überraschend, dass derartige Verglasungen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet sind, denn es herrschte die Auffassung vor, dass Glas, das nicht ausreichend verstärkt worden war, um den Zertrümmerungsversuch für gleichmäßig verstärkte Glasscheiben zu bestehen, wie in ECE R43 angegeben (d.h. getempertes Glas und halbverstärktes Glas), bei den Dicken von Kraftfahrzeugverglasungen (d.h. bis zu etwa 6 mm) die Schlagversuche nach ECE R43 nicht überstehen würde. Es war erwartet worden, dass bei diesen Versuchen der Kunststofffilm durch die scharfen Splitter des zerbrochenen Glases, die entstehen, wenn die Verglasung diesen Versuchen unterzogen wird und sie diese Versuche nicht überstehen, reißen oder aufplatzen würde. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung festgestellt worden, dass, obwohl das Glas in scharfe Splitter zerbrach, diese dennoch nicht den Kunststofffilm zum Reißen oder Aufplatzen brachten und die Verglasungen die Versuche überstanden.
- Der Kunststofffilm hat bevorzugt eine Dicke von 50 μm und kann eine Einschicht- oder Mehrschichtkonstruktion sein. Der Kunststofffilm ist bevorzugt Polyethylenterephthalat, kann aber auch Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Acryl, Polyurethan (z.B. thermoplastisches Polyurethan) und Ionomerharz sein.
- Eine harte Beschichtung (die verschleißfest und kratzfest ist) kann auf die exponierte Seite des Kunststofffilms aufgebracht sein, um die Langlebigkeit der Verglasung zu erhöhen.
- Der Kleber kann eine Dicke im Bereich von 5 bis 50 μm haben und wird bevorzugt auf einer Oberfläche des Kunststofffilms aufgebracht. Die Kraft, die aufgebracht werden muß, um den Kunststofffilm vom Glas abzuschälen, kann unter 33 Newton liegen.
- Bei der Glasschicht kann es sich um getempertes Glas oder um halbverstärktes Glas handeln. Halbverstärktes Glas ist wünschenswert, wenn die Verglasung für Seitenleuchten beim Öffnen der Fahrzeugtüren verwendet werden soll, die ein Zuschlagen der Türen aushalten müssen. Das Glas wird bevorzugt eine Dicke von mindestens 1 mm, und am bevorzugtesten von mindestens 1,5 mm aufweisen, damit es einen verbesserten Widerstand gegen Steinsplitter gewährleistet.
- Die Verglasung kann mit Eigenschaften ausgestattet sein, die der Solarkontrolle dienen. So kann z.B. die Verglasung mit einer Schicht aus infrarot-reflektierendem Material versehen sein, die auf dem Film oder dem Glas aufgedampft ist. Die Verglasung kann ebenfalls eine Schicht enthalten, die ultraviolette Strahlung absorbiert.
- Die Verglasung umfaßt bevorzugt eine Seitenleuchte, eine Rückleuchte oder eine Dachleuchte.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Kraftfahrzeugverglasung angegeben, die einen Kunststofffilm umfaßt, der auf eine Hauptfläche einer einzigen Glasschicht geklebt ist, wobei die aus der Glasschicht, bevor sie mit dem Kunststofffilm verklebt wird, wenn sie dem Zertrümmerungsversuch für gleichmäßig verstärkte Glasscheiben, wie in ECE R43 angegeben, unterworfen wird, Splitter derart entstehen, dass die Anzahl der Splitter in jedem Quadrat von 5 × 5 cm unter 40 liegt und die Kraft, die erforderlich ist, um den Film vom Glas abzulösen, unter 33 Newton liegt.
- Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
-
1 ein Teilquerschnitt einer Zweischichtverglasung gemäß der Erfindung, -
2 eine schematische Seitenansicht des Geräts, das verwendet wurde, um den Betrag der Kraft zu messen, die erforderlich ist, um den Film von einer Glasprobe abzuschälen, -
3 und4 graphische Darstellungen, die die Kraft zeigen, die erforderlich ist, um den Kunststofffilm von einer Glasprobe abzuschälen. - Unter Bezug auf die Zeichnungen umfaßt eine, allgemein mit
10 bezeichnete Zweischichtverglasung eine getemperte Glasschicht12 , die die Hauptflächen12a und12b aufweist. Wenn eine Scheibe eines getemperten Glases dem Zertrümmerungsversuch für gleichmäßig verstärkte Glasscheiben, wie in ECE R43 angegeben, unterworfen wird, beträgt die Anzahl der Scheibensplitter in jedem Quadrat von 5 × 5 cm weniger als 40. Die getemperte Glasschicht wird mit einer Klebeschicht14 , die ein Kontaktkleber ist, mit einem Film16 aus Polyethylenterephthalat (PET) verklebt. Die Polyethylenterephthalat-Filme können von einer Reihe von Herstellern als Einschichtfilm oder Mehrschichtfilm erhalten werden, und sie werden gewöhnlich mit einer dünnen Schicht eines Kontaktklebers, typischerweise 25 μm, geliefert, der auf einer Fläche aufgebracht ist, wobei der Klebstoff mit einer Schicht Abziehpapier geschützt ist. Bei der Konstruktion einer derartigen Verglasung wird das Abziehpapier vom Polyethylenterephthalat-Film entfernt und der Film wird über eine Glasscheibe gebracht, wobei die Klebeseite des Films der Glasfläche12a gegenüberliegt. Film und Glas werden dann zusammengebracht und zwischen ein Walzenpaar geführt, das zwischen den Film und das Glas Druck aufbringt und so dafür sorgt, dass der Klebstoff den Film mit dem Glas verklebt. - Es wurden Proben einer Zweischichtverglasung konstruiert, wie oben beschrieben, wobei das getemperte Glas 2,1 mm dick und der Polyethylenterephthalat-Film ein 200 μm dicker Zweischichtfilm war, wie er von Courtaulds Performance Films (CP film) bezogen werden kann, der eine Schicht eine Klebemittels aufweist, die 25 μm dick ist und sich auf einer Oberfläche befindet. Eine 300 × 300 mm messende Probe wurde im Kugelfalltest gemäß ECE R43 untersucht und bestand den Test. Eine weitere, 1100 × 500 mm messende Probe wurde im Kopfmodelltest gemäß ECE R43 untersucht und bestand den Test.
- Ein weiterer Satz Proben war ähnlich konstruiert, ausgenommen, dass der verwendete Polyethylenterephthalat-Film ein 200 μm dicker, von 3M verfügbarer Dreischichtfilm war, der eine 25 μm dicke Klebeschicht aufwies, die auf einer Oberfläche aufgebracht war. Es wurde festgestellt, dass eine 300 × 300 mm messende Probe den Kugelfalltest gemäß ECE R43 bestand, und eine 1100 × 500 mm messende Probe bestand den Kopfmodelltest gemäß ECE R43. Weitere, 300 × 300 mm messende Proben wurden mit diesem 3M-Film, der auf 3 mm und 4 mm dickes getempertes Glas aufgebracht war, konstruiert, und jede Probe bestand den Kugelfalltest gemäß ECE R43.
- Es wurde ein weiterer Satz von Proben konstruiert, wobei 2,1 mm dickes getempertes Glas verwendet wurde, aber in diesen Proben war das Polyethylenterephthalat ein 150 μm dicker, von Madico verfügbarer Einschichtfilm mit einer 25 μm dicken Klebeschicht, die auf einer Oberfläche aufgebracht war, die vor dem Aufbringen von Druck zwischen Film und Glas mit Wasser benetzt worden war. Das war dadurch erfolgt, dass die Glasoberfläche mit Wasser besprüht wurde und Film und Glas dann zusammengebracht wurden und ein Druckrakel verwendet wurde, um zwischen Film und Glas Druck aufzubringen und um auch die Luft und das überschüssige Wasser vom Film und vom Glas zu entfernen. Eine Probe dieser Verglasung, die 300 × 300 maß, wurde dem Kugelfalltest gemäß ECE R43 ausgesetzt, und es wurde festgestellt, dass sie den Test bestand.
- Die Ergebnisse dieser Tests sind deshalb überraschend, weil getempertes Glas mit der Dicke der meisten Kraftfahrzeugverglasungen (d.h. von etwa 3 mm bis zu etwa 6 mm) sowohl im Kugelfalltest als auch im Kopfmodelltest gemäß ECE R43 in scharfe Splitter zerbricht, und obwohl Polyethylenterephthalat eine hohe Bruchfestigkeit aufweist, hat es doch eine relativ niedrige Zerreißfestigkeit, weshalb erwartet worden war, dass der Polyethylenterephthalat-Film bei jedem Test durch die scharfen Splitter zerbrochenen Glases, die entstehen, wenn die Verglasung diesen Versuchen unterworfen wird, zerreißen oder aufplatzen würde. Das war aber nicht der Fall. In jedem der oben erwähnten Beispiele brach das Glas in scharfe Splitter, die den Polyethylenterephthalat-Film aber nicht aufreißen oder aufplatzen ließen. Es wird angenommen, dass das auf der Kombination zwischen der Dicke des Glases und dem Grad des Haftvermögens des Polyethylenterephthalats am Glas beruht. Eine Glasschicht einer Dicke von 4 mm oder darunter, die starr ist, ist dünn genug, um sich ein wenig zu biegen, wenn der Stoß kommt und bevor die Schicht bricht, und somit absorbiert sie ein wenig von der Stoßkraft. Es wird darüber hinaus angenommen, dass die Stoßleistung der Zweischichtverglasung bis zu einem gewissen Grade durch den Grad des Haftvermögens des Polyethylenterephthalats am Glas bestimmt wird. Es wird angenommen, dass, je höher der Grad des Haftvermögens ist, desto spöder ist die Verglasung. Eine Verglasung mit einem zu hohen Grad Haftvermögen führt zu einer spröden Verglasung, die nicht ausreichend Stoßkraft von einem Schlag auf das Glas absorbiert, weshalb das Polyethylenterephthalat durch die scharfen Splitter des zerbrochenen Glases der Glasschicht, die im Kugelfalltest und im Kopfmodelltest gemäß ECE R43 bricht, reißen oder aufplatzen wird. Ist der Grad des Haftvermögens zu niedrig, kann das Haftvermögen nicht ausreichen, um den Polyethylenterephthalat-Film mit dem Glas zu verkleben und der Film könnte sich leicht von der Verglasung abpellen.
- Der Grad des Haftvermögens des Polyethylenterephthalat-Films am Glas ist in einer Reihe von Proben gemessen worden. 4 mm dicke Glasproben, die 80 × 30 mm maßen und einen auf eine Seite geklebten Polyethylenterephthalat-Film aufwiesen, wurden untersucht und der Grad des Haftvermögens wurde als die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Film von der Probe abzupellen. Die Proben wurden untersucht, indem eine Instron 5500R Universaltestmaschine verwendet und die Querhauptgeschwindigkeit auf 300 mm/min. eingestellt wurde (d.h. die Geschwindigkeit, bei der der Film von der Glasprobe gezogen wurde). Die Vorrichtung ist schematisch in
2 gezeigt, in der auf den Film eine Zugkraft in Richtung des Pfeils26 , senkrecht zur Glasfläche, aufgebracht ist. Die Probe konnte sich in die Richtung des Pfeils20 unterhalb der Walzen22 und24 bewegen, um sicherzustellen, dass die Zugkraft in Bezug auf die Glasoberfläche unter einem konstanten Winkel aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind in den3 und4 graphisch dargestellt. Bei den Proben gemäß3 war der oben erwähnte CP-Film mit dem Glas verklebt, und bei den Proben gemäß4 war der oben erwähnte 3M-Film mit dem Glas verklebt. Die Ergebnisse zeigen, dass im allgemeinen eine größere Kraft erforderlich ist, damit ein Abpellen beginnt, als benötigt wird, mit dem Abpellen fortzufahren. Für den CP-Film liegt die Kraft, die benötigt wird, um den Film vom Glas abzupellen, im Bereich von 15 bis 23 Newton, und für den 3M-Film liegt sie im Bereich von 23 bis 33 Newtown. - Die Erfindung ist nicht auf getempertes Glas beschränkt. Sie ist auch auf halbverstärktes Glas anwendbar, bei dem es sich um Glas handelt, das verstärkt wurde, jedoch nicht im gleichen Maße wie verstärktes Glas (d.h. im Zertrümmerungsversuch für gleichmäßig verstärkte Glasscheiben, wie in ECE R43 angegeben, zersplittert eine Scheibe aus halbverstärktem Glas und die Anzahl der sich ergebenden Splitter in jedem Quadrat von 5 × 5 cm ist unter 40). Bei einer gegebenen Dicke zeigt halbverstärktes Glas einen niedrigeren Grad von Verstärkungsspannungen als verstärktes Glas. Halbverstärktes Glas ist wünschenswert, wenn die Verglasung für Seitenleuchten verwendet werden soll, die die Öffnung einer Fahrzeugtür anzeigen, und die ein Zuschlagen der Tür aushalten muß.
- In den obigen Beispielen wurden Polyethylenterephthalat-Filme verwendet, weil sie von einer Anzahl von Herstellern leicht erhältlich sind. Es ist aber verständlich, dass Filme, die aus anderen Kunststoffen bestehen, ebenso geeignet sein können, wie z.B. Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Acryl, Polyurethan (z.B. thermoplastisches Polyurethan wie ISOPLAST, zu beziehen von Dow) und Ionomerharz (wie z.B. SentryGlas PLUS, zu beziehen von Du Pont). Der Kunststofffilm kann ein Einschicht- oder ein Mehrschichtfilm sein und eine Dicke von mindestens 50 μm haben.
- In den obigen Beispielen beträgt die Dicke des auf den Polyethylenterephthalat-Film aufgebrachten Klebstoffs 25 μm, es ist aber einleuchtend, daß der Klebstoff auch eine Dicke im Bereich von 5 bis 50 μm haben kann. Darüber hinaus kann eine Klebeschicht anstelle des Aufbringens auf den Film oder zusätzlich zum Aufbringen auf den Film auch auf die Glasoberfläche aufgebracht werden. Ebenfalls kann vorgesehen werden, dass die Klebeschicht durch Aufsprühen, Fließbeschichtung, Tauchbeschichtung oder Siebdruck auf das Glas und/oder die Kunststoffoberfläche aufgebracht wird. Das Kleben kann durch bekannte Polymere erfolgen, die thermisch oder mit ultravioletter Strahlung härtbar sind, und, wenn solche Polymere verwendet werden, müssen die zu verklebenden Flächen zueinander gebracht und es muß Druck zwischen ihnen aufgebracht werden.
- Durch den Einbau einer Infrarot-reflektierenden Schicht, die auf einer Fläche des Glases oder der Kunststoffschicht der Verglasung vorgesehen sein kann, und/oder einer Ultraviolett-absorbierenden Spezies in das Glas oder in eine der Kunststoffschichten der Verglasung können Solarkontrolleigenschaften mit einbezogen werden.
- Die Verglasungen der vorliegenden Erfindung können dünner sein als die gegenwärtig verfügbaren Kraftfahrzeugverglasungen (die dünnsten verstärkten Kraftfahrzeugverglasungen, gegenwärtig verfügbar, sind nominell 3 mm) und haben daher weniger Gewicht und bieten eine größere Konstruktionsflexibilität.
- Im Betrieb ist die Verglasung in einem Kraftfahrzeug mit dem Kunststofffilm befestigt, der dem Fahrzeuginneren zugewandt ist. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass beim Bruch der Verglasung die Kunststoffschicht verhindert, dass Glassplitter und abgeblättertes Glas in das Fahrzeuginnere gelangen.
- Es ist leicht einzusehen, dass eine herkömmliche harte Beschichtung (die verschleißfest und kratzfest ist), wie Polydimethylsiloxan, auf die exponierte Fläche des Kunststofffilms aufgebracht werden kann, um die Langlebigkeit der Verglasung zu erhöhen.
Claims (18)
- Kraftfahrzeugverglasung, die eine einzige Schicht eines normalgekühlten oder teilvorgespannten Glases umfaßt, das einen Kunststofffilm aufweist, der mit einem Kontaktkleber auf eine Hauptfläche der Glasschicht geklebt ist.
- Verglasung nach Anspruch 1, wobei der Film aus Kunststoffmaterial eine Dicke von mindestens 50 μm aufweist.
- Verglasung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kunststofffilm eine einzige Schicht enthält.
- Verglasung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kunststofffilm mehrere Schichten eines Kunststoffmaterials enthält.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial Polyethylenterephthalat ist.
- Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kunststoffmaterial jedes der folgenden Materialen sein kann: Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Acryl, Polyurethan (z.B. thermoplastisches Polyurethan) und Ionomerharz.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf die exponierte Seite des Kunststofffilms eine harte Beschichtung aufgebracht wird.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff eine Dicke im Bereich von 5 bis 50 μm aufweist.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff auf einer Fläche des Kunststofffilms aufgebracht ist.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grad der Haftfähigkeit des Kunststofffilms am Glas derart ist, dass die Kraft, die aufgebracht werden muß, um den Kunststofffilm vom Glas abzupellen, unter 33 Newton liegt.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasschicht getempertes Glas ist.
- Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Glasschicht halbverstärktes Glas ist.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasschicht eine Dicke von mindestens 1 mm hat.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasschicht eine Dicke von weniger als 4 mm hat.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Schicht eines Infrarot-reflektierenden Materials aufweist, die auf den Film oder das Glas aufgebracht ist.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schicht der Verglasung ultraviolette Strahlung absorbiert.
- Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich um eine Seitenleuchte, eine Rückleuchte oder eine Dachleuchte handelt.
- Kraftfahrzeugverglasung, die eine einzige Schicht eines getemperten oder halbverstärkten Glases umfaßt, die einen Kunststofffilm aufweist, der auf eine Hauptfläche der Glasschicht geklebt ist, wobei der Grad der Haftfähigkeit des Kunststofffilms am Glas derart ist, daß die Kraft, die erforderlich ist, um den Film vom Glas abzupellen, unter 33 Newton liegt.
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