Sektion C: Chemie; Hüttenwesen

Sicherheitsglas

C03C 27/12

Der Einsatz von Glas im Auto unterliegt einer Vielzahl von Sicherheitsbestimmungen, um beispielsweise bei einem Unfall das Verletzungsrisiko der Insassen zu minimieren. So genanntes Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) wird vor allem für Seiten- und Heckscheiben in Fahrzeugen eingesetzt, wogegen für die Frontscheibe Verbund-Sicherheitsglas (VSG) vorgeschrieben ist.

Einscheiben-Sicherheitsglas besteht aus thermisch vorgespanntem Glas, das zumeist in einem "Floatprozess" genannten Herstellungsverfahren zunächst als "Floatglas" gewonnen wird. Vereinfachend dargestellt wird hierbei kontinuierlich flüssige Glasschmelze von einer Seite auf eine schmale, aber bis zu 1 Kilometer lange Wanne mit flüssigem Zinn aufgeleitet. Aufgrund des geringeren spezifischen Gewichts schwimmt das Glas wie ein Film auf dem Zinn, erkaltet langsam auf der langen Strecke bis zum anderen Ende der Wanne und wird dort herausgezogen. Wird das Glas in einem "Vorspannprozess" zunächst noch einmal aufgeheizt und nachfolgend mittels kalter Luft abgeschreckt, erkaltet die Oberfläche des Glaskörpers schneller als sein Innenbereich. Die dadurch auftretende Druckspannung an der Oberfläche und die Zugspannung im Inneren stehen bei qualitativ einwandfreiem Glas im Gleichgewicht. Wird dieses Gleichgewicht gestört, zerfällt das Glas schlagartig.

Figur 1: Verbund-Sicherheitsglas-Seitenscheibe aus DE 40 27 035 C2.

Verbund-Sicherheitsglas setzt sich aus mindestens zwei Glasscheiben und einer meist aus transparenter, farbloser Polyvinylbutyral-Folie (PVB-Folie) bestehenden Zwischenschicht zusammen. Für Frontscheiben in einem Kraftfahrzeug werden meist zwei Floatglasscheiben unter hohem Druck und hoher Temperatur mit der PVB-Folie zu einer Verbundscheibe verschmolzen. Die Folie sorgt dafür, dass bei einer Überlastung der Verbundscheibe keine Bruchstücke aus der Scheibe ausbrechen können, sondern an der Folie haften bleiben.

Es ist jedoch auch wichtig, die Scheiben im Auto an die besonderen geometrischen Vorgaben der Karosserie und die Belastungsmuster beim Betrieb anzupassen. Ein Beispiel hierfür zeigt die DE 40 27 035 C2 (Figur 1). In diesem Patent wird eine Verbundglas-Seitenscheibe vorgestellt, die über die Fläche ? wie auch von anderen Verbundglasscheiben bekannt - unterschiedliche Vorspannungswerte für den Rand- und den Binnenbereich der Scheibe aufweist. Diese Werte werden hier durch die spezielle Zusammensetzung des Verbundglases jedoch modifiziert, um die Festigkeit im Mittelfeld dieser Scheibe so weit herabzusetzen, dass sie bei einer Zerstörung von außen am Rand leicht in kleine und im Zentralbereich in vergleichsweise große Bruchstücke zerfällt. Dieses Bruchmuster fördert z.B. eine schnelle Freilegung des zersprungenen Fensters. Die verminderte Festigkeit im Zentralbereich der Scheibe hilft darüber hinaus bei der effektiven Absorption von Stoßenergie durch die plastische Verformung der Zwischenschicht.

Figur 2: "Panzerglasscheibe" aus DE 100 48 566 B4.

Auf die möglichst gute Absorption von Stoßenergie zielt auch die Entwicklung von Verbundglasscheiben, die umgangssprachlich prägnant als "Panzerglas" bezeichnet werden. Beim Einsatz dieser Scheiben im Auto ist es jedoch wesentlich, dass sie sich im Ernstfall nicht aus dem für sie vorgesehenen Ort entfernen lassen, sondern ihre Integrität dort in jedem Fall bewahren. Zu diesem Zweck werden nicht nur zwei Glasscheiben wie etwa beim Verbund-Sicherheitsglas kombiniert, sondern ein ganzer Stapel von Scheiben. In der Patentschrift DE 100 48 566 B4 (Figur 2) sind es fünf miteinander verbundene Scheiben, die zudem aus Kunstglas (Polycarbonat) bestehen. Kunstgläser haben den Vorteil, dass sie ein geringes Gewicht aufweisen und sich leicht verarbeiten lassen. Dadurch ist z.B. eine größere gestalterische Freiheit bei der Formgebung bei gleichzeitiger Senkung der Verarbeitungskosten möglich.

Für eine Recherche relevante IPC-Gruppen
IPC	Technischer Aspekt
C03C 27/12	Verbinden von Glas zu einem Mehrschichtenglas
B60J 1/00	Automobilfenster
B32B 17/06	Schichtkörper aus Glas und einem anderen Werkstoff
C03C 27/00	Verbinden von Glas mit anderen anorganischen Stoffen
C03C 27/10	Verbinden von Glas mit Glas durch Klebemittel
C03B 27/00	Nachbehandeln von Glas
C08J 5/18	Herstellen von Folien
F41H 5/26	Panzerung bei Fenstern

Zitierte Patentdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
DE 100 48 566 B4	2000	Panzerglasscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Panzerglasscheibe
DE 40 27 035 C2	1990	Autoglasscheibe, insbesondere höhenverstellbare Seitenscheibe