DE69606939T2

DE69606939T2 - Verbundglasscheibe mit Schallisolierung

Info

Publication number: DE69606939T2
Application number: DE69606939T
Authority: DE
Inventors: Marc Rehfeld
Original assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Current assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: EP0763420B1; US5773102A; FR2738772A1; DE69606939T3; FR2738772B1; BR9603768A; PT763420E; JPH09165235A; ES2145402T5; ES2145402T3; JP3294508B2; MX9603804A; EP0763420B2; DE69606939D1; EP0763420A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalldämm-Verbundglas, das mindestens eine Kunststofffolie umfasst, die ihm bessere Dämm- oder geringere Steifigkeitseigenschaften verleiht. Solche Gläser sind im allgemeinen zur Ausrüstung von Fahrzeugen oder Gebäuden derart vorgesehen, dass das Hören von Außenlärm im Inneren vermindert wird.
Allgemein wird die Schalldämmleistung von Verglasungen auf der Basis von Kalk-Natron-Silicat-Floatglas mit einer gegebenen Gesamtdicke verbessert, wenn mehrere Glasscheiben durch eine Kunststofffolie miteinander verbunden sind, um ein Verbundglas zu bilden.
Indem spezielle Schichten oder Folien verwendet werden, die auf ihre akustischen Eigenschaften, insbesondere ihren hohen Dämpfungskoeffizienten oder ihre geringe Steifigkeit, untersucht worden sind, werden diese Ergebnisse noch verbessert. Leider sind diese Zwischenschichten oft teuer oder besitzen nicht die mechanischen Eigenschaften, welche für ihren Verwendungszweck erforderlich sind. Das ist beispielsweise der Fall, wenn eine Sicherheitsverglasung für Gebäude zur Verfügung stehen soll oder die Autoverglasung eine Windschutzscheibe ist. Daher ist ein erfindungsgemäßes Problem, das gelöst werden soll, das Erhalten von guten akustischen Eigenschaften, wobei nur geringe Dicken für die speziellen Schalldämpfungsharze, welche die Zwischenschicht bilden, verwendet werden.
Es ist bekannt, dass die Schalldämmung eines Fahrzeugs in bezug auf aerodynamischen Lärm durch Verwendung eines Spezialharzes in der Verbundverglasung verbessert werden kann. So ist im europäischen Patent EP-B-0 387 148 vorgeschlagen, ein Schalldämm-Maß, das sich für Frequenzen von oberhalb 800 Hz um nicht mehr als 5 dB von einem Bezugsschalldämm-Maß unterscheidet, das sich um 9 dB pro Oktave bis auf 2000 Hz und um 3 dB pro Oktave bei höheren Frequenzen erhöht, durch ein Verbundglas zu erreichen, dessen Zwischenschicht eine Dämpfung bei Biegung v = Δf/fc von mehr als 0,15 besitzt, wobei dieser Wert durch eine Messung bestimmt wird, die durchgeführt wird, indem ein 9 cm langer und 3 cm breiter Verbundversuchsstab, der aus einem Verbundglas hergestellt ist, dessen Harz eine Dicke von 2 mm hat und sich zwischen zwei dicken Gläsern von je 4 mm befindet, durch einen Stoß angeregt wird, wobei fc, die Resonanzfrequenz der auch kritische Frequenz genannten ersten Mode, und Δf, die Breite des Peaks bei einer Amplitude A/ 2, worin A die höchste Amplitude bei der Frequenz fc ist, gemessen wird. In diesem Dokument haben die Zwischenfolien der Schalldämm-Verbundverglasungen, die aus dem Harz hergestellt sind, das oben genannte Charakteristika besitzt, große Dicken von 1,1 und 1,5 mm in den beiden in diesem Dokument beschriebenen Beispielen.
Auf einem anderen Gebiet des Schallschutzes, wobei es sich um den Schutz eines Gebäudes vor Straßenlärm handelt, wird im europäischen Patent EP-B-0 100 701 eine Schalldämm-Verglasung vorgeschlagen, die mindestens eine Verbundverglasung umfasst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Harz der Verbundverglasung derart ist, dass ein 9 cm langer und 3 cm breiter Stab, der aus einem Verbundglas besteht, das zwei Glasscheiben mit einer Dicke von je 4 mm umfasst, die durch eine 2 mm dicke Schicht dieses Harzes vereinigt sind, eine kritische Frequenz hat, die sich höchstens um 35% von der eines Glasstabes mit derselben Länge, derselben Breite und 4 mm Dicke unterscheidet.
Das Kriterium, welches das hier betrachtete Harz charakterisiert, ist anders, da es sich um die kritische Frequenz eines eigentlichen Verbundstabes handelt, eine Größe, die mit der Steifigkeit des Harzes variiert, während in EP-B-0 387 148 es die Breite des Peaks bei derselben kritischen Frequenz war, welche die charakteristische Größe war, die ihrerseits mit der Dämpfung des Harzes, welches die Zwischenschicht der Verbundverglasung bildete, variierte. Auch hier werden in den betrachteten Beispielen große Harzdicken von 2 mm verwendet.
Diese Harze mit guten Schalldämm-Leistungen sind teure Erzeugnisse, insbesondere weil sie nur in geringen Mengen hergestellt werden. Daher möchte man die Dicke der Zwischenfolie verringern und dabei dennoch die Leistungen erhalten können, welche üblicherweise für Verbundverglasungen, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit, verlangt werden.
Es ist ebenfalls bekannt, mehrere Folien, die jeweils aus einem anderen Schalldämpfungsharz hergestellt sind, derart miteinander zu verbinden, dass eine akustische Leistung erhalten wird, welche die Vorteile jedes der einzelnen Harze, insbesondere was den Temperaturbereich betrifft, in welchem jedes davon wirkungsvoll ist, kombiniert werden. Das US-Patent US 5 340 654 und mehrere japanische Patentanmeldungen, insbesondere JP 06-135 748, JP 03-124 441, JP 05-310 449 oder JP 06-115 980, betreffen diese Verfahren. Durch diesen Typ einer Assemblierung wird, anstatt die Dicke der erforderlichen (und teuren) Schalldämpfungsfolie zu verringern, diese vergrößert, was nicht in die gewünschte Richtung geht, nämlich die Verringerung der Dicke der Schalldämpfungsfolien, um deren Kosten zu senken.
Auf einem anderen Gebiet, worin man versucht, Verbundverglasungen elektrisch leitende oder die Sonneneinstrahlung reflektierende bzw. absorbierende Eigenschaften zu verleihen, ist es bekannt, eine dünne Trägerschicht eines Systems aus metallischen oder dielektrischen Schichten mit Polyvinylbutyralfolien zwischen Glasscheiben zu verbinden, um funktionelle Verbundverglasungen herzustellen.
Im US-Patent US 3 718 535 wird eine Trägerfolie aus Polyethylenterephthalatpolyester (PET) mit einer Dicke von 0,006 bis 0,380 mm mit einer dünnen Metallschicht durch Abscheide verfahren unter Vakuum, Bedampfen oder Zerstäubung überzogen. Die Trägerfolie wird auf beiden Seiten mit zwei thermoplastischen Folien, vorzugsweise aus Polyvinylbutyral (PVB), verbunden.
In einem jüngeren weiteren Dokument, der internationalen Patentanmeldung WO 94/21 838, werden Verbundeinheiten auf der Basis von PVB zwischen Gläsern beschrieben, in welchen die PVB- Folien eine PET-Folie von beispielsweise 0,05 mm umschließen, wobei das PET selbst mit einem Aufbau aus abwechselnden Schichten von Metallschichten (Ag bedeckt mit Au) und dielektrischen Schichten (insbesondere Indiumoxid oder Indium- Zinn-Oxid) bedeckt ist, um der Verglasung leitfähige oder Sonnenschutzeigenschaften zu verleihen.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Verbundverglasung mit guten Schallschutzeigenschaften und einer richtigen mechanischen Festigkeit, insbesondere als Sicherheitsverglasung, mit einer Dicke des Schalldämpfungsharzes, die so klein wie möglich ist, bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Schalldämm- Verbundglas vor, das mindestens zwei transparente starre Scheiben sowie wenigstens eine Kunststofffolie umfasst, die ihm Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, wobei die Kunststofffolie mit mindestens einer Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften verbunden ist, d. h., dass sie derart ist, dass
· entweder, wenn sie mit einer Dicke von 2 mm in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gläsern von 4 mm verbunden ist, um einen Verbund-Versuchsstab von 9 cm Länge und 3 cm Breite zu bilden, und der Versuchsstab durch einen Stoß angeregt wird, die Resonanzfrequenz fc der ersten Mode um mehr als 35% von der eines Versuchsstabs aus Einscheibenglas mit derselben Länge, derselben Breite und 4 mm Dicke differiert oder
· wenn sie mit einer Dicke von höchstens 1 mm in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gläsern von 2,1 mm verbunden ist, um eine Verbundglasscheibe zu bilden, deren Schalldämm- Maß gemessen wird, dieses bei Frequenzen von über 800 Hz um mehr als 6 dB von einem Bezugsdämm-Maß abweicht, das sich bis zu 2 000 Hz um 9 dB pro Oktave und bei höheren Frequenzen um 3 dB pro Oktave erhöht.
Die Folie mit gewöhnlichen Schalldämpfungseigenschaften besteht vorzugsweise aus Polyvinylbutyral (PVB).
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, eine teure Schalldämpfungsfolie durch eine gewöhnliche und billige Folie ohne Verschlechterung der Schalldämm-Eigenschaften, aber mit im allgemeinen deutlicher Verbesserung der mechanischen Festigkeitseigenschaften mit ebenfalls dem gesamten Bereich der zusätzlichen Eigenschaften, die insbesondere das PVB bietet: Farben, UV-Schutz und Lichtstreuung, zu ersetzen.
Vorzugsweise ist die Kunststofffolie, welche Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, von der Folie mit gewöhnlichen Schalldämpfungseigenschaften durch eine dichte dünne Folie getrennt. Diese ist vorteilhafterweise auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET).
Gemäß einer Abwandlung ist die Steifigkeitseigenschaften verleihende Folie aus einem solchen Harz hergestellt, dass derselbe Stab von 9 cm Länge und 3 cm Breite, der aus einem Verbundglas besteht, das zwei Glasscheiben mit 4 mm Dicke umfasst, die durch eine 2 mm dicke Schicht aus diesem Harz miteinander verbunden sind, eine Resonanzfrequenz der ersten Mode, fc, hat, die sich um höchstens 35% von der eines Glasstabes unterscheidet, welcher dieselbe Länge, dieselbe Breite und 4 mm Dicke hat, und gemäß einer zweiten Abwandlung die Dämpfungseigenschaften verleihende Kunststofffolie aus einem solchen Harz hergestellt ist, dass, wenn sie mit einer. Dicke von kleiner oder gleich 1 mm in einen Verbundaufbau mit zwei 2,1 mm dicken Gläsern eingebaut ist, um eine Verbundglasscheibe zu bilden, wovon das Schalldämm-Maß gemessen wird, dieses sich bei den Frequenzen von oberhalb 800 Hz um weniger als 6 dB von einem Bezugsschalldämm-Maß unterscheidet, das sich um 9 dB pro Oktave bis auf 2 000 Hz und um 3 dB pro Oktave bei höheren Frequenzen erhöht.
Die erste Abwandlung ist vorzugsweise auf Gebäudeverglasungen gerichtet, insbesondere für einen guten Schutz vor Straßenlärm, und die zweite auf Fahrzeuge, insbesondere wenn es sich darum handelt, vor aerodynamischem Lärm zu schützen, gerichtet.
Vorzugsweise sind erfindungsgemäß die Dicken der Schalldämm-Folie wie die einer Standard-Folie größer oder gleich 0,38 mm.
Die Erfindung schlägt auch vor, dass, wenn sie vorhanden ist, die dünne dichte Folie auf ihrer Oberfläche eine oder mehrere dünne Schichten umfasst, welche ihre Lichtreflexions- bzw. -transmissions- und/oder elektrisch leitenden Eigenschaften modifizieren. Weiterhin ist ebenfalls vorgesehen, dass mindestens eine der zwei transparenten starren Scheiben, insbesondere auf ihrer Innenfläche, eine oder mehrere dünne Schichten umfasst, welche ihre Lichtreflexions- bzw. -transmissionseigenschaften und/oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften modifizieren.
Die folgende Beschreibung und die Figuren, denen die Vorteile zu entnehmen sind, erläutern die Wirkungsweise der Erfindung, wobei
- Fig. 1 das erfindungsgemäße Verbundglas mit Nebeneinanderanordnung einer schalldämpfenden Harzfolie und einer Standard-Harzfolie,
- Fig. 2 dieselben Folien, jedoch dazwischen mit einer dichten dünnen Folie und
- Fig. 3 die Messergebnisse des Schalldämm-Maßes an den erfindungsgemäßen Verglasungen zeigt und die
- Fig. 4, 5 und 6 die zur Messung der Dämpfung und zur Bewertung der Steifigkeit der Schalldämpfungsharze verwendete Messmethode zeigen.
Die wirkungsvollen Schalldämpfungsharze wie die Zwischenschichten für Verbundverglasungen sind dafür bekannt, dass sie entweder auf die Dämpfung oder die Steifigkeit der Verglasungen, welche mit ihnen versehen sind, einwirken.
Für Schalltechniker werden die Schwingungsphänomene in den miteinander verbundenen Scheiben von Gesetzen regiert, die völlig analog denen sind, welche die mechanische Verbindung zwischen zwei Massen regieren, die durch eine Feder und einen Dämpfer, die parallel angebracht sind, gekoppelt sind. Außer dass die Bewegungsgleichungen der Einheit aus Masse-Feder-Masse es erlauben, die mechanischen Größen zu erhalten, welche die Feder (ihre Steifigkeit) und den Dämpfer (die Dämpfung) charakterisieren, erlaubt es die Analyse des mechanischen Verhaltens eines Stabes, der durch Verbindung von zwei Gläsern, beispielsweise von 4 mm Dicke, und insbesondere 2 mm Dicke des betreffenden Harzes, gebildet ist, zu den Größen ν, Dämpfung, und der Steifigkeit K des untersuchten Harzes zu gelangen, welche es den Spezialisten erlauben, die Schalldämm-Wirkung der mit dem betreffenden Harz hergestellten Verbundverglasungen vorauszuberechnen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird die erste Methode beschrieben, die es erlaubt, ein im Erfindungsumfang verwendbares Harz auszuwählen und festzulegen, was man unter einer "Standardharzfolie" oder "Folie mit mäßigen Schalldämm-Leistungen" versteht.
Es ist bekannt, dass die Energie, welche von einem Gegenstand aufgenommen wird, der einem Stoß ausgesetzt war, zu einem Schwingungsphänomen führt, und dass bald nach dem Stoß der Gegenstand in seiner eigenen Mode wieder frei schwingt. Dabei ist jeder Mode eine Schwingungsfrequenz zugeordnet. Die Schwingungsamplitude ist von der ursprünglichen Anregung, d. h. der Spektralkomponente des Stoßes (Amplitude des Stoßes bei der untersuchten Frequenz) und von dem Auftreffbereich des Stoßes abhängig, wobei die modale Verformung abhängig davon, ob der Stoß einen Schwingungsknoten oder -bauch erzeugt, mehr oder weniger groß ist.
Damit eine Eigenmode angeregt wird, muss:
(1) sich die vom Auftreffpunkt bewirkte Verformung nicht in einem Schwingungsknoten der Mode befinden,
(2) das Energiespektrum des Stoßes eine Komponente mit der Resonanzfrequenz der Mode haben.
Letztere Bedingung ist praktisch immer erfüllt, da ein sehr kurzer Stoß ein praktisch einheitliches Energiespektrum aufweist.
Die erste Bedingung ist ebenfalls erfüllt, und für einen an den Enden freien Stab beispielsweise genügt es, auf ein Ende zu schlagen, um alle Moden anzuregen.
In der Realität gelingt es nur höchstens die ersten zehn Moden zu "messen". Die von einem Stoß aufgenommene Schwingungsenergie verschwindet im Laufe der Zeit, und das umso schneller, je gedämpfter das Material ist.
Bei einem gegebenen Material verschwinden die Moden umso schneller, je höher die damit verbundene Resonanzfrequenz ist, sodass am Ende eines bestimmten Zeitraumes und während einer bestimmten Zeitdauer nur die erste Mode weiter existiert.
Das Messprinzip besteht deshalb darin, die Analyse der Schwingungsfrequenzen eines Stabes durchzuführen, der einem Stoß ausgesetzt war, und die Lage der Resonanzfrequenzen (Frequenzen, bei denen die Schwingungsamplitude deutlich höher als im übrigen Spektrum ist) aufzunehmen.
Zur Durchführung der Messung (Fig. 4) werden nacheinander Stäbe 20 mit 9 cm Länge und 3 cm Breite, zunächst aus einem 4 mm dicken Glas, danach aus einem Verbundglas 4(2)4, in welchem 4 mm dicke Glasscheiben durch eine 2 mm dicke Schicht aus dem zu untersuchenden Harz verbunden sind, verwendet.
Der Stab 20 ruht auf zwei Schaumstoffträgern 21, die im wesentlichen in den Schwingungsknoten der ersten Mode (Grundmode) der dynamischen Biegung des Stabes angeordnet sind. Diese wird durch einen Stoß angeregt, der ausgeübt wird, indem auf eines seiner freien Enden mit einem kleinen Gegenstand wie einem Lineal geschlagen wird.
Die vorübergehende Reaktion des Stabes auf diese Anregung wird von einem Mikrophon 23 aufgenommen, das auf einem Träger 24 angeordnet ist und sich ganz nah an der Oberfläche des Stabes 20 in dessen Mitte (Druckbauch) befindet. Das vom Mikrophon 23 aufgenommene temporäre Signal wird vom Verstärker 25 verstärkt und danach durch einen Fourier-Analysator 26 frequenzanalysiert.
Im allgemeinen werden etwa zehn Versuche mit ein und demselben Stab 20 durchgeführt, um den Einfluss von Außenlärm zu verringern.
Wie den Fig. 5 und 6 zu entnehmen, erlauben es die erhaltenen Kurven, welche die Amplitude A der Schwingungen in Abhängigkeit von deren Frequenz für einen Stab aus monolithischem Glas bzw. einen Stab aus Verbundglas, das ein im erfindungsgemäßen Umfang zu untersuchendes Harz enthält, die Resonanz frequenz der Grundmode der Biegeschwingung (kritische Frequenz) mit Genauigkeit zu bestimmen. In den dargestellten Beispielen beträgt die kritische Frequenz des Glasstabes 2 630 Hz, während die des Verbundglasstabes 2 472 Hz beträgt.
Um die Steifigkeit K des untersuchten Harzes zu erhalten, begnügt man sich meist mit dem Wert dieser kritischen Frequenz fc oder genauer mit der Resonanzfrequenz der ersten Mode des Stabes, die mit K verknüpft ist.
Unter dem Gesichtspunkt der Steifigkeit und somit der kritischen Frequenz fc befindet sich die Grenze zwischen einem in Bezug auf die Schalldämmung gewöhnlichen Verbunderzeugnis oder, im Gegenteil, einem in Bezug auf die Schalldämmung wirkungsvollen Erzeugnis bei etwa einer kritischen Frequenz von 3 350 Hz. Die Erzeugnisse, die mit Harzen hergestellt sind, deren fc kleiner als dieser Wert ist, sind für die Schalldämmung leistungsfähige Erzeugnisse, während die Verbundverglasungen, deren Harz eine fc von größer als 3 350 Hz hat, mittelmäßig sind. Das ist der Fall bei Verbundverglasungen auf Basis von PVB. Bei einer Temperatur von 20ºC beträgt diese kritische Frequenz 4 500 Hz.
Der soeben beschriebene Versuch, den eine große Einfachheit der Durchführung kennzeichnet, erlaubt es auch, die Dämpfung ν bei der Biegung des Stabes 20 zu ermitteln, die definiert ist als das Verhältnis von Δf/fc, worin Δf die Differenz der Frequenzen bedeutet, die einer Amplitude entspricht, die gleich der der kritischen Frequenz fc, geteilt durch 2, ist. Diese Dämpfung ν erlaubt es, gemäß dem Patent EP-B-0 387 148 wirksame Harze auszusuchen, die es ermöglichen, Verbundverglasungen zu erhalten, welche für die Dämmung des Lärms mit aerodynamischem Ursprung in Fahrzeugen leistungsfähig sind. Hier wird sich auf dieses Kriterium eines gegen aerodynamischen Lärm wirksamen Verbundglases bezogen. Die Prüfung besteht darin, eine Verbundverglasung mit zwei 2,1 mm dicken Gläsern, die durch das höchstens 1 mm dicke zu testende Harz miteinander verbunden sind, herzustellen und schließlich das Schalldämm-Maß der Verglasung gemäß der Norm ISO 140 zu messen. Danach wird jeder bei Frequenzen von oberhalb 800 Hz erhaltene Wert mit dem eines Bezugsschalldämm-Maßes verglichen, das um 9 dB pro Oktave bis 2 000 Hz, und um 3 dB pro Oktave bei höheren Frequenzen steigt. Zur Durchführung dieses Vergleichs für jede betreffende Frequenz wird die Differenz der beiden Werte des Maßes ermittelt. Von all diesen Abweichungen wird die größte und die kleinste genommen und die Differenz gebildet. Der Mittelwert davon bildet die "Abweichung" zwischen den zwei Kurven. Beträgt diese Abweichung weniger als 6 dB, hat das betreffende Verbundglas und somit das Harz, mit welchem es gebildet ist, einen hohen Schalldämm-Wirkungsgrad für aerodynamischen Lärm eines fahrenden Fahrzeugs. Umgekehrt wird, wenn diese Abweichung des Harzes mehr als 6 dB beträgt, dieses als akustisch mittelmäßig eingeschätzt.
Entsprechend dem Verwendungszweck, d. h. entsprechend dem Charakter des Lärms, wovor man sich schützen möchte, Lärm aerodynamischen Ursprungs in einem Fahrzeug, Straßenlärm und Stimmenlärm zwischen benachbarten Räumen, ist die Bedingung, die für ein wirksames Schalldämpfungsharz in einer Verbundverglasung einzuhalten ist, durch einen Bereich definiert, in welchem sich entweder seine kritische Frequenz fc oder sein Abstand zwischen den soeben definierten Kurven oder beide dieser Größen befinden muss/müssen.
Eine Gruppe von Polyvinylacetalharzen, die in der Veröffentlichung "Effect of molecular structure of the interlayer on the transmission loss of laminated glass", die auf der "Internoise 94" (Yokohama, Japan, 29. bis 31. August 1994) vorgestellt wurde, beschrieben ist, enthält mehrere Polymere, welche es erlauben, gleichzeitig das eine und das andere der vorstehenden Kriterien einzuhalten.
Die von organischen Chemikern für Schallschutzanwendungen entwickelten Harze sind häufig chemisch komplex, ihre Entwicklung erforderte lange dauernde Versuche, an denen Spezialisten aus mehreren wissenschaftlichen Fachrichtungen beteiligt sind, und darüber hinaus sind die betreffenden Märkte nicht sehr groß, woraus folgt, dass diese Produkte oft sehr teuer sind.
Die Idee, ein solches Schalldämpfungsharz mit einer Dicke, die so dünn wie möglich ist, mit einer gewöhnlichen Zwischenschicht zu verbinden, die in Verbundverglasungen üblich ist, wie beispielsweise Polyvinylbutyral erscheint, a priori abwegig. In der Tat ist bekannt, dass in der Akustik immer das schwächste Glied einer Kette das bestimmende ist. Unter diesen Bedingungen hätte man erwarten müssen, dass insbesondere durch die Kombination Schalldämpfungsharz-PVB ein Verbundglas geliefert wird, das akustisch genauso schlecht wie das mit PVB allein ist.
Die Anmelderin hat den Versuch gemacht, und das Ergebnis ist überraschend: Selbst wenn die akustisch gewöhnliche Folie wesentlich dicker als die Folie aus Schalldämpfungsharz ist, bleiben die Schalldämm-Ergebnisse erhalten.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Verbundglas zu sehen. Es besteht aus zwei Scheiben aus transparentem steifem Material wie Polycarbonat und Polymethylmethacrylat und vorzugsweise aus zwei Glasscheiben 1, 2. Ihre Dicke wird aus nicht im Bereich der Erfindung befindlichen Gründen festgelegt, beispielsweise den Vorschriften, die Fassadenverglasungen oder die Verfahrensweisen in der Automobilindustrie betreffen. In 3 ist die Folie aus Schalldämpfungsharz zu sehen. Sie ist verbunden mit einer Schicht aus einem herkömmlichen Harz, um Zwischenschichten für eine Verbundverglasung wie Polyurethan oder Standard-Polyvinylbutyral 4 herzustellen, wobei es sich hier um herkömmliche, normal schalldämmende Erzeugnisse handelt, die keiner Veränderung unterworfen wurden, um ihnen besondere Steifigkeits- oder Dämpfungseigenschaften zu verlei hen. Dazu kann es sich um traditionelle Folien wie PVB-Folien handeln, die jedoch gefärbt, lichtstreuend und UV-schützend, aber unter akustischem Gesichtspunkt herkömmlich sind (insbesondere Variante PVB für Gebäude oder Variante HI für Autofrontscheiben). Die Verbindung der beiden Folien erfolgt durch die in diesem Industriezweig üblichen Mittel wie Coextrudieren oder Kalandrieren.
Es wurden zahlreiche akustische Versuche mit den Kombinationen dieses Typs durchgeführt, indem mit verschiedenen Harzen Probekörper von 1,48 m · 1,23 m bei gleichen Glasdicken für die zwei Glasscheiben hergestellt wurden.
Die Dicke (mm) der zwei im Fall des PVB verbundenen Folien war nacheinander:
In Fig. 3 sind die Ergebnisse der Schalldämm-Maße gemäß der Norm ISO 140 mit den zwei 2,1 mm dicken Gläsern für das Vergleichsbeispiel 1 (5), für das Vergleichsbeispiel 4 (6) und das Schalldämpfungsharz allein des Vergleichsbeispiels 2 (7) dargestellt. Die Kurve mit den Kreisen deckt sich praktisch mit der Kurve des erfindungsgemäßen Beispiels 3, dessen Messpunkte durch Kreuze dargestellt sind.
Aus diesen Messungen geht hervor, dass ein Verbundglas mit einer Kombination aus einem 0,50 mm dicken Schalldämpfungsharz plus 0,38 mm dickem PVB nicht weniger gut als dasjenige ist, das das 0,50 mm dicke Schalldämpfungsharz allein enthält, und deutlich besser als das mit 0,76 mm dickem PVB hergestellte ist.
Die Versuche, die mit den Probekörpern durchgeführt wurden, die zwei 1,6 mm dicke Gläser enthielten, ergeben Kurven mit einander ähnlichem Aussehen, die auch recht spektakulär sind.
In Fig. 2 ist ein zweiter Typ eines Verbundglases dargestellt, worin die beiden Folien, die Schalldämpfungsfolie 8 und die Standard-PVB-Folie 9, durch eine dünne Folie 10 getrennt sind, die aus einem Material hergestellt ist, das vorgesehen ist, für die chemische Trennung der beiden anderen Folien 8, 9 zu sorgen. Die meisten Folien, die vorgesehen sind, Zwischenfolien für Verbundverglasungen zu bilden, enthalten außer dem/den Polymeren Weichmacher. Dabei kann es vorkommen, dass, wenn man zwei oder mehrere Folien miteinander verbindet, diese Weichmacher enthalten, die miteinander unverträglich oder mit dem Polymer der anderen Folie unverträglich sind. In diesem Fall muss eine stoffliche Trennung, eine Sperrschicht gegen den Weichmacher, zwischen den Folien angeordnet werden. Das ist beispielsweise eine dünne Folie (50 um sind geeignet) aus Polyethylenterephthalat.
Es wurden Schalldämm-Versuche ebenfalls mit solchen Trennfolien durchgeführt, deren Dicken in mm waren:
Die Ergebnisse der Schallmessungen sind überraschend, da man keinen Unterschied zum Beispiel 3 der vorhergehenden Versuche feststellt. Bei Glasscheiben von 2,1 mm Dicke decken sich die Schalldämm-Maße mit der Kurve 7 von Fig. 3.
Es wurde ein Versuch mit zwei 0,38 mm dicken PVB-Folien durchgeführt, die sich auf beiden Seiten der Folie aus Schalldämpfungsharz befanden. Erneut war das Ergebnis der Schallmessungen gleich dem vorhergehenden (Beispiel 6), wobei man feststellt, dass es wenig von Bedeutung ist, ob die herkömmliche Folie wie PVB in zwei 0,38 mm dicke Folien aufgeteilt oder sie aus einer einzigen 0,76 mm dicken Folie hergestellt ist; der Effekt ist derselbe, da sie hier keine schalldämmende Rolle spielt.
Zur Bewertung des akustischen Komforts in einem sich bewegenden Fahrzeug wird im Patent EP-B-0 387 148 vorgeschlagen, wie bereits erwähnt, das Schalldämm-Maß jeder Frequenz mit einem theoretischen Schalldämm-Maß zu vergleichen, das um 9 dB pro Oktave bis 2 000 Hz und um 9 dB/Oktave bei höheren Frequenzen zunimmt, wobei auch vorgesehen ist, eine Differenz der Extremwerte zu definieren, d. h. aus der Liste der Differenzen der Schalldämm-Maße Frequenz pro Frequenz das größte, G, und das kleinste, P, Schalldämm-Maß zu suchen, um daraus die Differenz G - P zu bilden. Dieser Abstand berücksichtigt den Komfort, der aus der Verwendung der betreffenden Verglasung in einem Fahrzeug resultiert. Im selben Dokument wird vorgeschlagen, auch die Standardabweichung a dieser Differenzen zu verwenden, die für das Auftreten von unangenehmen Frequenzen in einem regelmäßigen Spektrum repräsentativ ist. Es wurden diese Kriterien für die erfindungsgemäßen Verglasungen mit den Dicken 2,1-·-2,1 in Bezug auf dieselben Verglasungen, die entweder nur mit PVB (vorhergehendes Vergleichsbeispiel 1) oder nur mit dem Schalldämpfungsharz (vorhergehendes Vergleichsbeispiel 2) versehen waren, verglichen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst:
Man findet in der Spalte "Differenz der Extremwerte" Elemente des Vergleichs zwischen Schalldämpfungsharz (Vergleichsbeispiel 2) und mäßig schalldämmendem Erzeugnis (Vergleichsbeispiel 1), wobei für das Schalldämpfungsharz der Abstand der Kurven (die Hälfte der Differenz der Extremwerte) 5 beträgt, während er für das PVB gleich 7 ist.
Es ist festzustellen, dass die Kombinationen, in welchen Schalldämpfungsharz und PVB vereinigt sind, praktisch auf dem Niveau der Verbundgläser liegen, die nur mit dem Schalldämpfungsharz hergestellt sind. Sie sind deutlich besser als diejenigen, in welchen nur PVB verwendet wurde, insbesondere was das Auftreten unangenehmer Frequenzen (Wert a) betrifft.
Die Ergebnisse der vorhergehenden Schallmessungen wie die Kurven des Schalldämm-Maßes, die dazu dienten, jene zu erhalten (Fig. 3) erlauben es, den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Lösung zu veranschaulichen. Durch diese ist es möglich, in demselben Verbundglas einen Schallschutz zu bekommen, der mit all den Eigenschaften verbunden ist, welche das PVB zu erhalten erlaubt: Einbruchhemmung, UV-Schutz, verschiedene Farben und Lichtstreueffekt. Außerdem ist es möglich, indem ein Schalldämpfungsharz mit einem Harz (Polyurethan und Polyvinylacetat), das in anderer Hinsicht wirksam ist, verbunden wird, beide Funktionen zu kumulieren.
Wie ersichtlich ist, erlaubt es die Erfindung ein in Bezug auf die Schalldämmung leistungsfähiges Harz mit einer oder mehreren herkömmlichen Folien zu kombinieren. Diese seit vielen Jahren technisch hergestellten Folien, insbesondere das PVB, haben optimierte Eigenschaften wie Haftfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Schlagzähigkeit, die sie für alle Verwendungszwecke geeignet machen. Insbesondere sind sie in den meisten Fällen in der Lage, richtig (nicht zu sehr und nicht zu wenig, und das im Temperaturbereich ihrer Verwendung) auf zahlreichen Schichten zu haften, die durch chemisches Abscheiden (Pyrolyse, CVD) oder unter Vakuum erhalten worden sind. In bestimmten Fällen wurden diese Schichten modifiziert, um die gewünschte Haftung auf PVB zu erhalten (siehe beispielsweise die Patentanmeldung DE 42 15 337 oder die Patentanmeldung EP-A-0 433 136). Dafür sind die Bedingungen, unter denen die Verbundgläser, die mit in Bezug auf die Schalldämmung leistungsfähigen Harzen hergestellt wurden, die im Kontakt mit bekannten Schichten angeordnet sind, alterungsbeständig sind, von Anfang an unbekannt und erfordern langwierige Untersuchungen und wahrscheinlich länger dauernde und schwierige Anpassungen der Harze und/oder Schichten.
Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben es, einen Kontakt zwischen diesen Harzen und den Schichten durch Zwischenlegen einer gewöhnlich schalldämmenden Folie, die aber gut beherrschte Haftungseigenschaften auf den Schichten hat, zu verhindern.
Weiter oben war ersichtlich, dass die Erfindung in einer Abwandlung die Verwendung einer dichten Folie vorsah, die zwischen dem Schalldämpfungsharz und dem PVB angeordnet wurde. Normalerweise wird eine solche Folie eingelegt, um die beiden Funktionsfolien chemisch voneinander zu trennen, sie kann aber auch eine andere Rolle spielen und so der Verbundverglasung eine neue Funktion verleihen, wobei es sich im wesentlichen um die Sonnenschutzfunktion oder die elektrisch leitfähige Funktion handelt.
Diese Funktionen werden erhalten, indem auf der dünnen Folie, insbesondere aus Polyethylenterephthalat, Aufbauten aus dünnen Schichten aufgebracht werden, meist unter Vakuum, wobei sie Metallschichten und dielektrische Schichten, insbesondere auf Oxidbasis, enthalten. So wird im oben genannten US-Patent US 3 718 535 eine beheizbare Verbundverglasung hergestellt, indem eine PET-Folie mit einer Metallschicht auf Basis von Gold und Stromzuführungsbändern ausgestattet wird.
Wenn die erfindungsgemäße dichte Folie, die insbesondere aus PET besteht, mit Systemen aus verschiedenen dünnen Schichten überzogen wird, bleiben dadurch dem erfindungsgemäßen Verbundglas, welches mit ihr versehen ist, alle schalldämmenden Eigenschaften erhalten, wobei sich aber seine Möglichkeiten erweitern, indem es möglich wird, es leicht zu einer Sonnenschutzverglasung oder einer elektrisch leitfähigen Verglasung (beheizbar, Radarschutz- und Alarmverglasung) zu verarbeiten.

Claims

1. Schalldämm-Verbundglas, das mindestens zwei transparente starre Scheiben sowie wenigstens eine Kunststoffolie umfaßt, die ihm Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie mit mindestens einer Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften verbunden ist, d. h., daß sie derart ist, daß

- entweder, wenn sie mit einer Dicke von 2 mm in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gläsern von 4 mm verbunden ist, um einen Verbund-Versuchsstab von 9 cm Länge und 3 cm Breite zu bilden, und der Versuchsstab durch einen Stoß angeregt wird, die Resonanzfrequenz fc der ersten Mode um mehr als 35% von der eines Versuchsstabs aus Einscheibenglas mit derselben Länge, derselben Breite und 4 mm Dicke differiert oder

- wenn sie mit einer Dicke von höchstens 1 mm in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gläsern von 2,1 mm verbunden ist, um eine Verbundglasscheibe zu bilden, deren Schalldämm-Maß gemessen wird, dieses bei Frequenzen von über 800 Hz um mehr als 6 dB von einem Bezugsdämm-Maß abweicht, das sich bis zu 2000 Hz um 9 dB pro Oktave und bei höheren Frequenzen um 3 dB pro Oktave erhöht.

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften eine Standard- Polyvinylbutyralfolie ist.

3. Verbundglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie, welche Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, von der Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften durch eine dichte dünne Folie getrennt ist.

4. Verbundglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte dünne Folie auf Basis von Polyethylenterephthalat ist.

5. Verbundglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie, welche Steifigkeitseigenschaften verleiht, aus einem solchen Harz hergestellt ist, daß ein Versuchsstab von 9 cm Länge und 3 cm Breite, der aus einem Verbundglas besteht, das zwei 4 mm dicke Glasscheiben umfaßt, die durch eine Schicht von 2 mm dieses Harzes miteinander verbunden sind, eine Resonanzfrequenz fc der ersten Mode hat, die höchstens um 35% von der eines Versuchsstabs aus Einscheibenglas mit derselben Länge, derselben Breite und 4 mm Dicke differiert.

6. Verbundglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie, welche Dämmeigenschaften verleiht, aus einem solchen Harz hergestellt ist, daß, wenn sie mit einer Dicke von kleiner oder gleich 1 mm in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gläsern von 2,1 mm verbunden ist, um eine Verbundglasscheibe zu bilden, deren Schalldämm-Maß gemessen wird, dieses bei Frequenzen von über 800 Hz um weniger als 6 dB von einem Bezugsdämm-Maß abweicht, das sich bis zu 2 000 Hz um 9 dE pro Oktave und bei höheren Frequenzen um 3 dB pro Oktave erhöht.

7. Verbundglas nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Verbund von zwei Glasscheiben besteht, der über erfindungsgemäße Folien hergestellt ist und in welchem die Kunststoffolie, welche die Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, eine Dicke von gleich oder größer als 0,38 mm besitzt.

8. Verbundglas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften eine Dicke von gleich oder größer als 0,38 mm besitzt.

9. Verbundglas nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte dünne Folie auf ihrer Oberfläche eine oder mehrere dünne Schichten umfaßt, welche ihre Lichtreflexions- oder Lichttransmissionseigenschaften und/oder elektrische Leitung modifizieren.

10. Verbundglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zwei transparenten starren Scheiben, insbesondere auf der Innenfläche, eine oder mehrere dünne Schichten umfaßt, die ihre Lichtreflexions- oder Lichttransmissionseigenschaften und/oder elektrische Leitung modifizieren.

11. Verwendung des Verbundglases nach Anspruch 5 zur Herstellung von Verglasungen, mit denen Gebäude ausgestattet werden sollen.

12. Verwendung des Verbundglases nach Anspruch 6 zur Herstellung von Fahrzeugverglasungen und insbesondere Autoverglasungen.

13. Folie, die vorgesehen ist, in einem Verbundglas als Zwischenschicht zu dienen und welche derart ist, daß sie der Verglasung Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit wenigstens einer Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften verbunden ist, d. h., daß sie derart ist, daß

14. Folie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften eine Standard-Polyvinylbutyralfolie ist.

15. Folie nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie, welche Dämm- und/oder Steifigkeitseigenschaften verleiht, von der Folie mit gewöhnlichen akustischen Eigenschaften durch eine dichte dünne Folie getrennt ist.

16. Folie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte dünne Folie auf Basis von Polyethylenterephthalat ist.