Aus WO 00/23265 ist eine Verbundglasscheibe bekannt. Die Verbundglas- scheibe ist aus zumindest teilweise überlappend zusammengeklebten Ele- menten zusammengesetzt. Die Elemente sind aus mindestens einem vorge- spannten Glas und mindestens einem am Glas haftenden thermoplastischen Polymer zusammengesetzt. Weiter ist daraus ein Verfahren zur Herstellung einer Säule bekannt. Dazu werden zwei Glasrohre ineinander gesteckt und ein ringförmiger Spalt zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohres und dem Innendurchmesser des Außenrohres gebildet. Der ringförmige Spalt wird mit einem Monomer gefüllt, das unter dem Einfluss von Licht polymerisiert. Die Lampe wird von unten nach oben durch die Säule gezogen.

Verbundprofile, insbesondere Verbundglasrohre, hergestellt nach herkömmli- chen Verfahren, weisen unerwünschte Blasen auf. Die Blasen führen zu loka- len Spannungsüberhöhungen im Glas. Nach Aushärten des Polymers erhöht sich der Blasenanteil erheblich, was zur weiteren Spannungserhöhung am Glas führt. Flüssige Kleber haben die Eigenschaft, bei der Aushärtung mehr oder weniger stark um 0,2 Vol. % bis 16 Vol. % zu schrumpfen. Bei lichtaus- härtenden Systemen kann der Volumenschrumpf durch die Aushärtung von unten nach oben nicht vollständig, aber zumindest teilweise ausgeglichen werden. Die Kleber haben einen thermischen Längenausdehnungskoeffizien- ten im Bereich von 100 bis 270 x 10-6/K.

Die verwendeten Glasrohre haben einen Ausdehnungskoeffizienten von 3,3 bis 10 * 10-6/K. Bei bereits geringer Erwärmung eines solchen Verbundglas- rohres über die Temperatur seiner Herstellung hinaus, werden sehr große Kräfte durch den Kleber auf das Glas eingetragen.

Das äußere Rohr ist geschlossen. Bei Wärmezufuhr dehnt sich das Polymer stärker aus als das Glasrohr. Das führt zu einer Zugspannung im Außenrohr, die bis zur Selbstzerstörung des Außenrohres führen kann. Dies kann bereits bei relativ geringen Temperaturveränderungen eintreten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,-ein Verbundglasrohr, ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung des Verbundglas- rohrs zu finden. Das Verbundglasrohr sollte eine erhöhte Bruch-und Reststandfestigkeit aufweisen, der Verbund sollte blasenfrei und im Anwen- dungsbereich des Verbundglasrohres stabil und temperaturbeständig sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verbundglasrohr be- stehend aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr und einer die beiden Glasrohre verbindenden Zwischenschicht gelöst, wobei ein Glas- rohr längssegmentiert und das andere Glasrohr unsegmentiert (Vollrohr) ist.

Das Verbundglasrohr kann aus mindestens einem weiteren längs-oder un- segmentierten Glasrohr und mindestens einer weiteren verbindenden Zwi- schenschicht bestehen.

Vorzugsweise ist das unsegmentierte Glasrohr im wesentlichen lastaufneh- mend.

Das Verbundglasrohr weist eine erhöhte Bruch-und Reststandfestigkeit auf, insbesondere eine höhere Bruch-und Reststandfestigkeit als ein entspre- chendes, unsegmentiertes Glasrohr.

Das längssegmentierte Glasrohr ist vorzugsweise zusätzlich quersegmentiert, insbesondere sind die quersegmentierten Glasrohrabschnitte nicht länger als 180 cm.

Das längssegmentierte Glasrohr ist vorzugsweise im wesentlichen in zueinan- der symmetrische Segmente, insbesondere in zwei Glasrohrhalbschalen, aufgeteilt.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Verbundglasrohr als Brandschutzver- glasung ausgeführt ist. Vorzugsweise kommen an sich bekannte Brandschutz- verglasungsmaßnahmen zum Einsatz, z. B. die Verwendung von Brandschutz- gläsern wie Pyran (É) oder speziellen Zwischenschichten.

Die verbindende Zwischenschicht kann vorzugsweise funktionale Elemente enthalten oder es kann eine weitere funktionale Zwischenschicht enthalten sein.

Die funktionale Zwischenschicht oder die funktionalen Elemente dienen insbe- sondere der Farb-oder Mustergebung, der Beleuchtung, der Signalgebung und/oder der Anzeige von Informationen.

Das erfindungsgemäße Verbundglasrohr besteht aus einem inneren Glasrohr und einem äußeren Glasrohr, welche über eine transparente oder transluzente Kleberschicht (verbindende Zwischenschicht) spannungsarm, lückenlos und blasenfrei miteinander verbunden sind. Beim Bruch des inneren Glasrohr o- der des äußeren Glasrohr oder beider Rohre können über die verwendete Kleberschicht zumindest temporär Resttragfähigkeiten in bisher bei Glasan- wendungen nicht gekannten Dimensionen vorteilhaft übertragen werden. So- wohl die inneren wie die äußeren Glasrohre können zur Festigkeitssteigerung thermisch oder chemisch vorgespannt sein.

Für relativ kurze Verbundglasrohre, bis zu einer Länge von maximal'10 cm, besteht die Möglichkeit, relativ weiche Kleber, wie Silikone einzusetzen. Für Rohrlängen bis 50 cm eignen sich bei nicht allzu großen Temperaturschwan- kungen Silikongele. Diese Gele bilden nach erfolgter Vernetzung eine zäh- viskose Masse aus, bei der bei einer Temperaturänderung eine Volumenände- rung einhergeht. Je nach Temperatur stellt sich im Vergussspalt ein veränder- ter Füllstand ein. Die Viskosität und damit auch die Kraftwirkung auf die Glas- rohre lässt sich durch Zugabe von mehr oder weniger Vernetzungsmittel in gewissen Grenzen einstellen.

Vorzugsweise bestehen die Glasrohre aus Borosilicatglas DURANO, da dies zur Zeit die einzige Glassorte für den großtechnischen Einsatz von Glasrohren im Durchmesserbereich oberhalb von 65 mm darstellt. Diese Glassorte zeich- net sich außer der im Bereich von 3 bis 415 mm Außendurchmesser lieferba- ren Abmessungen durch ihre überlegene thermische und chemische Bestän- digkeit aus.

Es könnten aber genauso gut andere, teilweise auch erheblich kostengünsti- gere, Glassorten mit höherem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Anwendung kommen. Für die Herstellung von Schalenelementen (als Ersatz für segmentierte Glasrohre) ist auch der Einsatz von gebogenen Floatglas- scheiben denkbar.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien wie thermoplastische Folien, Gießharze, vernetzende Silikone oder Silikone- le, anaerob aushärtendende Kleber und thermoplastische Polymere enthält.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht mindestens eines der folgenden Materialien Polyvinylbutyral und Polyurethan oder Mischungen davon enthält.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem die verbindende Zwischenschicht transparent ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem das unsegmentierte Glasrohr mindestens so lang oder länger als das längs- segmentierte Glasrohr ist.

Dabei ist bevorzugt ein inneres Rohr mit zwei äußeren Halbschalen verbun- den. Die Schalen können sich bei Temperaturänderungen und beim Schrump- fen bewegen. Nach einer Bruchauslösung wird ein Ablösen größerer Partikel- teile verhindert.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbundglasrohr, bei dem wenigstens ein Glasrohr thermisch oder chemisch vorgespannt ist. Die Vor- spannung hat den Vorteil eines erhöhten Schlagschutzes bei gleicher Belas- tung.

Zuverlässige Rohrverbundkonstruktionen lassen sich mit ausschließlich un- segmentierten Glasrohren bei Rohrlängen über 0,5 m nur dann erreichen, wenn ein Kleber (verbindende Zwischenschicht) gefunden wird, der den glei- chen oder fast gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist wie die Ausgangsglassorte selbst. Dafür können nur anorganische Kleber verwen- det werden, die bislang aber keine transparenten Eigenschaften besitzen oder sich im Laufe der Zeit optisch verändern.

Die einzige Möglichkeit, Spannungen aus thermischen und größeren mecha- nischen Verformungen zu kompensieren, stellt der Aufbau eines Verbundglas- rohres aus einem unsegmentierten Glasrohr und einem längssegmentierten Glasrohr dar. Bei thermischer Ausdehnung des Klebers bleibt das Verbund- glasrohr weiterhin spannungsarm. Es können nicht nur lichtaushärtende Kle- ber, sondern auch alle bei Flachglasverklebungen üblichen und eingesetzten zweikomponentigen Gießmassen und Verbundfolien verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres vorgesehen mit den Schritten : a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohr und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohr, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohres vorge- sehren mit den Schritten : a) Aufbringen der verbindenden Zwischenschicht auf die Außenseite des inneren Glasrohr und/oder auf die Innenseite des äußeren Glasrohr, b) Aneinanderlegen der Glasrohre, c) Evakuieren des Raumes zwischen den inneren und den äußeren Glas- rohr, d) Aneinanderpressen von innerem Glasrohr und äußerem Glasrohr, e) Erwärmung bis zum Erweichen der verbindenden Zwischenschicht, f) Verbinden der Glasrohre mittels der verbindenden Zwischenschicht,. g) Abkühlen.

Das Evakuieren kann mittels eines Foliensacks, der das innere Glasrohr und das äußere Glasrohr umhüllt, oder mittels Dichtlippen vorgenommen werden.

Das Aneinanderpressen der Glasrohre und das Erwärmen kann in einem Au- toklaven erfolgen.

Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines Verbundglasrohrs (gieß- technisches Verfahren) wird a) das innere und das äußere Glasrohr vertikal gestellt und auf Abstand gehalten, b) in den Zwischenraum zwischen den Glasrohren von unten mindestens ein Polymer mit Überdruck eingefüllt, c) von oben an den Zwischenraum Unterdruck angelegt, d) nach vollständiger Befüllung des Zwischenraumes und eines oben be- findlichen Steigers Unterdruck und Überdruck abgestellt, e) das Verbundglasrohr von unten nach oben erwärmt.

Für die Herstellung von Verbundglasrohren werden längssegmentierte Glas- rohre (Glasrohrsegmente) verwendet. Die Glasrohrsegmente werden durch Längssprengen oder Längssägen mittels Diamanttrennscheibe hergestellt.

Anschließend werden die Kanten der Glasrohrsegmente mit einem Diamant- Profilschleifer überschliffen und eine Kantenkontur erzeugt. Dieser Schritt ist wichtig, da bei den anschließenden Verarbeitungsschritten Beanspruchungen der Kanten auftreten, welche zu Ausmuschelungen am Glas führen würden.

Das Zurückschleifen der Kanten muss betragsmäßig mindestens der Dicke der später verwendeten verbindenden Zwischenschicht entsprechen.

Die verbindende Zwischenschicht kann eine in der Flachglas- Verbundscheibenherstellung verwendete PVB-Folie (Polyvinylbutyral-Folie) oder eine PU-Folie (Polyurethan-Folie) sein. PVB-und PU-Folien werden in verschiedenen Mischungen und verschiedenen Foliendicken (0,38, 0,76, 1,14, und 1,52 mm) angeboten.

Es können auch mehrere verbindende Zwischenschichten übereinander oder überlappend zwischengelegt werden.

Der Zwischenraum zwischen den Glasrohren kann durch Einlegen einer oder durch Kombination mehrerer Foliendicken auch durch Mischung zwischen PVB-und PU-Folien, ausgefüllt werden. Die gesamte Foliendicke ist etwas größer zu wählen als das rechnerische Spaltmaß zwischen den Glasrohren.

Bei der Herstellung solcher Verbundglasrohré wird~folgendermaßen vorge- gangen : Die PVB-oder PU-Folie wird auf die benötigte Größe vorkonfektio- niert, einseitig mit einer Folienschweißzange zusammengeschweißt und um das innere Glasrohr gewickelt. Anschließend wird das äußere Glasrohr, bevor- zugt die Halbschalen (längssegmentiertes Glasrohr), auf das innere Glasrohr aufgebracht.

Beim Herstellungsvorgang werden bevorzugt 1,14 und 0,76 mm dicke PVB- Folien (Zwischenschichten) vorkonfektioniert und zweilagig in die beiden Halb- schalen eingelegt, so dass die Folien um etwa 20 bis 30 mm über den Glas- rand überstehen. In eine nach oben offene Halbschale wird nun das unseg- mentierte Glasrohr eingelegt und angedrückt. Bei Passungsungenauigkeiten kann das unsegmentierte Glasrohr in der Schale soweit gedreht werden, bis eine Stellung optimaler Passung gefunden wird. Anschließend wird das bereits mit der ersten Halbschale ausgestattete unsegmentierte Glasrohr in die zweite Halbschale eingesetzt und angedrückt. Bei Bedarf kann die zweite Halbschale auch von oben auf das unsegmentierte Glasrohr aufgesetzt werden. Um ein Herabfallen der Folie zu verhindern, kann die Folie auch mit einer Folien- schweißzange auf der Halbschale vorfixiert werden.

Die an den Halbschalenrändern überstehende Folie kann nun grob zurechtge- schnitten werden. Ein Überstand von etwa 10 mm kann zur vollständigen Fu- genfüllung belassen werden. Dieses Material wird nach dem Endverbund ent- fernt.

Der Vorverbund der Anordnung wird in einem in der Laminierungstechnik be- kannten Foliensack aus Polyethylen durchgeführt. Dazu wird die Anordnung stirnseitig mit gelochten Deckelscheiben aus Polyamid ausgestattet, die mit hitzebeständigen Klebebändern an der Anordnung fixiert werden. Bei Bedarf werden die Schalen ebenfalls mit diesen Klebebändern gesichert. Anschlie- ßend wird die Anordnung in den Foliensack eingebracht. Über ein Entlüftungs- ventil wird die im Foliensack eingeschlossene Luft abgesaugt. Dadurch wer- den die Schalenelemente an die Zwischenschicht angedrückt. Die zwischen verbindende Zwischenschicht und Glasrohr oder zwischen Zwischenschicht und Zwischenschicht eingeschlossene Luft entweicht. Die Stirnscheiben ver- hindern beim Evakuieren das Einziehen und die Zerstörung des Foliensackes.

Die Halbschalenelemente werden beim Evakuieren auf dem unsegmentierten Glasrohr positioniert und zentriert.

Eine-weitere Möglichkeit für die Ausbildung des--Foliensackes besteht darin, dass ein Folienschlauch mit etwas kleinerem Durchmesser als der Innen- durchmesser des unsegmentierten Glasrohres innen durch das unsegmentier- te Glasrohr und ein zweiter Folienschlauch außen über die Halbschalen ge- führt wird. An den Stirnseiten werden die beiden Schläuche vakuumdicht mit einer Folienschweißzange miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass im Autoklaven überall am Verbundglasrohr der gleiche Autoklavendruck an- liegt. Nun wird die Anordnung in den Autoklaven eingebracht und auf eine Temperatur von 135 °C bis 160 °C, je nach verwendeter Folientype, aufge- heizt. Dabei erweicht die verbindende Zwischenschicht und verbindet sich mit den Glasrohren. Bei Bedarf kann nun noch ein Überdruck von 1 bis 10 bar im Autoklaven eingestellt werden. Dieser sorgt in Verbindung mit dem Unterdruck im Foliensack dafür, dass die noch zwischen Zwischenschicht und Zwischen- schicht oder zwischen verbindender Zwischenschicht und Glasrohr vorhande- nen Luftbläschen auf eine mit dem menschlichen Auge nicht mehr wahrzu- nehmende Größe komprimiert werden.

Danach werden die Autoklaventemperatur und der Überdruck wieder auf Um- gebungsniveau gesenkt. Bei richtiger Auswahl von Rohrtoleranzen, Folientyp und-dicke, Spaltmaß der Schalen, Autoklaventemperatur und-druck wird ei- ne spannungsarme Verbindung zu einem Verbundglasrohr erreicht.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Verbundglasrohren ist ein gieß- technisches Verfahren. Dazu werden in einen Deckel aus Silicongummi zuerst das zentrale unsegmentierte Glasrohr und danach das segmentierte Glasrohr eingesetzt. Der Deckel ist derartig ausgebildet, dass er einerseits die beiden Rohre in der richtigen Position zueinander fixiert und andererseits den Spalt- raum zwischen den beiden Rohren zur Umgebung hin abdichtet. Mit einem weiteren Deckel werden die beiden anderen Rohrenden zueinander zentriert und abgedichtet. Bei Bedarf können die beiden Deckel zentrisch mit einem Zuganker verspannt werden um eine höhere Dichtwirkung zu erzielen.

Die Befüllung mit Kleber erfolgt vorzugsweise von unten nach oben mittels ei- nes im unteren Deckel befindlichen Füllventils. Das Ventil wird geöffnet und die Vergussmasse mit Überdruck blasenfrei bis zum oberen Abschlussdeckel eingefüllt. Der obere Deckel besitzt eine Entlüftungseinrichtung, über die bei Bedarf die Luft aus dem Spaltraum abgesaugt werden kann. Dies hat den Vor- teil, dass die Vergussmasse extrem blasenfrei in den Spaltraum eingebracht wird. Nach vollendetem Füllvorgang kann eine gezielte und stark beschleunig- te Aushärtung dadurch erreicht werden, dass eine Wårmequelle die~Verguss-~~ masse von unten nach oben beheizt. Bei Vergussmassen mit hohem Volu- menschrumpf während der Aushärtung kann die Entlüftungseinrichtung gleichzeitig als Steigrohr verwendet werden, aus welchem der Volu- menschrumpf der Vergussmasse bei gezielter Aushärtung von unten nach o- ben ausgeglichen wird.

Bei Rohrlängen über 0,5 m wird das unsegmentierte Glasrohr wieder, wie vor- her beschrieben, in den unteren Fixier-und Dichtdeckel eingebracht. Danach werden die beiden Schalenhälften über transparente very high bonding (VHB) Klebebänder, das heißt Klebebänder mit sehr hoher Klebekraft, zueinander fi- xiert, abgedichtet und auf der gewünschten Distanz zueinander gehalten. Die stirnseitige Abdichtung und Befüllung mit Vergussmasse erfolgt wieder in der gleichen Weise wie bei den kurzen unsegmentierten Glasrohren.

Bei sehr langen Rohren kann die Spaltbefüllung mit Vergussmasse auch mit horizontal liegenden oder leicht schräg gestellten Rohren erfolgen. Dadurch verringert sich der Höhenunterschied zwischen den beiden Rohrenden und damit auch der notwendige Fülldruck für die Vergussmasse.

Ebenso ist es bei horizontal liegenden Rohren mit zwei Außenschalen, die Längskänten der Halbschalen liegen nun in 6 und 12 Uhr Position, möglich, die Vergussmasse mittels Folienschlauch in den oben offenen Längsspalt zwi- schen den beiden Halbschalen einzufüllen. Die Füllung des konzentrischen Spaltraumes erfolgt dann von der 6 Uhr zur 12 Uhr Position.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines Verbundglásrohrs im Innenaus- bau, in Architektur und Bauwesen, im Möbel-und Messebau, im Rohrleitungs- und Anlagenbau, für Mast-, Trage-und Stützkonstruktionen, in der Beleuch- tungstechnik, z. B. als Beleuchtungssäule.

Eine weitere Ausgestaltung ist ein Verbund von profilierten Glaskörpern, wobei die über eine verbindende Zwischenschicht verbundenen Glaskörper ebenfalls eine erhöhte Bruch-und Reststandfestigkeit als ein entsprechender nichtver- bundener Glaskörper aufweist. Ein Verbundglaskörper beispielsweise aus zwei Glasrohrhalbschalten bestehend, wobei die Halbschalen ineinanderge- legt und verbunden sind und eine Verbundglasrinne bilden. Weiterhin kann ein Rohrstab in zwei Hälften gespalten sein, die anschließend durch eine verbin- dende Zwischenschicht zu einem Verbundglasrohrstab zusammengefügt wer- den.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und von Beispielen näher erläu- tert.

Zeichnung Die Zeichnung enthält Fig. 1 bis Fig. 3. Es zeigt : Fig. 1 : Querschnitt durch ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr (1), einer Polymerschicht (3) (verbindende Zwischenschicht) und einem äußeren Glasrohr bestehend aus zwei Halbschalen (2).

Fig. 2 : eine Längsansicht mit einem inneren Glasrohr (1), zwei Halbschalen (2) und einer Polymerschicht (3).

Fig. 3 : Querschnitt durch ein Verbundglasrohr bestehend aus einem inneren Glasrohr (1), einer Polymerschicht (3) und einem Außenrohr, beste- hend aus drei Drittelschalen (2).

Beispiele Vergleichsbeispiel In einer hydraulischen Festigkeitsprüfmaschine wurde ein Glasrohr aus DURAN (g) mit einem Außendurchmesser von 100 mm, einer Wanddicke von 5,0 mm und einer Rohrlänge von 1,5 m mit einer Druckkraft von 90 kN be- lastet. Diese Kraft erzeugt im Glasrohr eine Druckspannung von 60 N/mm2.

Auf das belastete Rohr wird von der Seite her ein Pendelschlagversuch mit ei- ner Stahlkugel mit der Masse von 2 kg durchgeführt. Die Kugel trifft beim Schlag mittig auf das Glasrohr auf, welches unter Bildung vornehmlich hand- tellergroßer Splitter komplett zu Bruch geht. Die Prüfmaschine schaltet dar- aufhin sofort ihr Hydrauliksystem ab.

Beispiel In eine hydraulische Festigkeitsprüfmaschine wurde ein erfindungsgemäßes Verbundglasrohr, bestehend aus einem unsegmentierten Innenglasrohr, einer polymeren Folienschicht (verbindende Zwischenschicht) und zwei Schalen- elementen (längssegmentiertes Glasrohr) gestellt. Das Innenglasrohr hatte ei- nen Außendurchmesser von 100 mm, eine Wanddicke von 5, 0 mm und eine Rohrlänge von 1,5 m. Die Gesamtlänge der Schalenelemente (Innendurch- messer 104 mm, Wanddicke 3 mm) betrug 1,48 m. Das Innenglasrohr ragte an beiden Enden um jeweils 1 cm über die Stirnseiten der Schalenelemente heraus. Dadurch wurden keine Druckkräfte von den Schalenelementen aufge- nommen. Die Druckspannung im Innenglasrohr betrug ebenfalls 60 N/mm2.

Nach dem Auftreffen der Pendelschlag-Kugel mit der Masse von 2 kg auf der Außenschale des Verbundglasrohres wurden Risse ausgelöst, die sich bis ins Innenglasrohr fortpflanzten. Ein Bruch des Verbundglasrohres erfolgte nicht.

Das Verbundglasrohr behielt die geforderte erhöhte Bruch-und Reststandfes- tigkeit. Es konnte trotzdem noch die gleiche Druckkraft wie vor dem Pendel- schlag übertragen werden.