复合部件及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合部件及其制造方法和该复合部件的应用，该复合部件具有至 少一个矿物玻璃层或矿物玻璃陶瓷板层和邻接在玻璃层或玻璃陶瓷层上的至少一个有机 层的复合元件，并且具有低的总面积重量并且低的热释放率。此外，本发明包括具有这种复 合元件的飞机内窗玻璃或轻质窗玻璃和阻烟部件。
【背景技术】
[0002] 用于陆地、水路和空中的交通工具以及用于建筑领域和内部装饰领域的玻璃/塑 料复合板在现有技术中以各种方式进行了描述并且满足了提出的许多要求。然而有些应 用、特别是在运输领域、例如飞机制造和电动车制造领域中的一些应用提出一些特殊要求， 而对于这些要求在现有技术中至今没有解决方案。这里特别提到的是这样的板，其具有低 的单位面积重量并且同时满足高的热学安全要求以及结合了高的光学透明度、良好的耐刮 性和良好的耐化学品稳定性。
[0003] 对于特殊的应用、例如航空中的应用来说，需要满足特殊的安全要求，其要求改善 已知的复合材料。在机舱区域中，例如对于作为内部配件、诸如分隔板或用于窗或门的板要 求高的热学安全要求，这些要求例如在"C.F.R.("CodeofFederalRegulations")，Title 14AeronauticsandSpace,ChapterIFederalAviationAdministrations,Department ofTransportation,Part25AirworthinessStandards,TransportCategories Airplanes,AppendixF" 中或者在"EnvironmentalConditionsandTestProcedures forAirborneEquipment,RTCA(RadioTechnicalCommissionforAeronautics)/ D0-160G" 中或者在汉莎航空公司技术的"MaterialQualificationRequirementsGlass materials" 中或者在EASA(EuropeanAviationSafetyAgency)的相应规章、例如CS 25("CertificationSpecificationsforLargeAeroplanes"）中详细描述。用于评定 热学安全要求或防火要求的相关数值是HeatRelease(热释放）以及例如耐热性、耐燃性、 燃烧时长、后燃时间、滴落后燃时间（NachbrennzeitTropfen)、在烟气方面的烟气密度和 毒性限制的特性。对此具有相应的严格的规定和窄的限度。
[0004]在根据FAR(FederalAviationRegulation) 25. 853c/dApp.FPartIV的"Heat ReleaseRateTestforCabinMaterials"中，试样在试验过程中限制在舱室中并且受到 热作用和表面火焰的作用要求的是，"PeakHeatReleaseRate"小于65kW/m2并且在2 分钟内的"PeakHeatReleaseRate"小于eSkW^Min/m2。其他例如在？八1? 25.8533八卩卩· FPart1(a)(1) (i)中所描述并且通过"VerticalBunsenBurnerTest"所确定的、在 "fla_ability"方面的要求则是小于152mm的燃烧长度、小于15s的后燃时间以及对于燃 烧中滴落的材料来说滴落时小于3s的后燃时间。在此在测试过程中以19mm的间距在1分 钟的持续时间中直接在棱边上对试样施加限定的火焰（长度38mm，具有10mm内径的本生 灯）。
[0005] 此外这种内部设备部件的单位面积重量具有限制，基于例如航空工业中的要求而 遵循该限制。当也需要满足热学安全要求时，已知形式的玻璃板在足够强度的条件下由于 其单位面积重量而被排除或者在保持所要求的单位面积重量的条件下由于过低的强度或 者由于其在断裂情况下容易扩展碎片而被排除。由聚合物材料构成的板虽然满足了对于单 位面积重量的要求，但是没有满足有效的防火要求。然而对于这些聚合物板的防火的改进 总而伴随着该材料透明度的损失，这使得该材料不能应用于例如作为观察窗。已知的由玻 璃/聚合物层压复合材料构成的板虽然满足了对于透明度和热学安全性的要求，但是并不 满足对于单位面积重量的要求，例如复合玻璃板，已知其在汽车中作为挡风玻璃或者在建 筑领域中作为复合安全玻璃。其他的玻璃/聚合物的层压复合板如接下来在现有技术的实 施中所描述的，并不满足有效的防火要求。
[0006]由于根据现有技术的板并不满足在飞机制造中有效的条件，目前为止在飞机制造 中要求相应负责的航空管理委员会的特许。因此目前对于窗户或门部件或者窗户或门的组 件来说或者对于用作空间分隔的由聚碳酸酯（PC)或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)构成的板来 说这是标准。这些板例如制造成为挤压板，随后由该挤压板裁剪相应的轮廓或者以注塑成 型方法直接成型出轮廓。为了改善防火安全性，可以使该材料载有添加剂。然而，尽管如此， 这样的板总是无法满足国际对于防火安全性方面规定的整体要求，这些国际规定例如由美 国的FAA(FederalAviationAdministration)所制定并且在国际应用，例如JAR("Joint AviationRequirements"）或者EASA的CS("CertificationSpecifications"）描述的。 另外这样的板尽管局部地具有额外的、由现有技术已知的硬质材料涂层，但是不具有与玻 璃类似的耐刮性。唯一的优点在于其低的单位面积重量。这些标准地用作为飞机中内部装 配的窗玻璃的PC板或PMMA板在单位面积重量为2. 4kg/m2的情况下的厚度通常为大约2_， 并且成为相应的进一步改进或替换的标准。
[0007] 根据现有技术，DE4415878A1公开了一种复合玻璃板，其设置用于交通工具。该复 合玻璃板形成为三层，其中具有两个玻璃层，在玻璃层中间设置有塑料板。厚度在1和4mm 之间的塑料芯层支持两个玻璃层，从而尽管该复合玻璃板具有在0. 2和1. 5mm之间的较低 厚度但是具有特定的强度。玻璃层与塑料芯层通过厚度在0. 01至0. 5mm之间的弹性双组 份硅橡胶相连，该弹性双组份硅橡胶形成为在塑料板和各个玻璃层之间的补偿应力的粘结 层。由此已经可以显著地减小复合玻璃板的重量。然而，为了对抗外部作用，例如对抗由落 石造成的危险，必须保持一个玻璃层的最小厚度，这限制了重量减少。所提出的复合玻璃板 的总厚度在此理论上在1. 42至8. 0mm之间。该复合板由于相对厚的有机层而不具有足够 的、例如在航空条例中所要求的防火安全性。
[0008] 同样地，在DE4415878A1的一个改进中，DE102009021938A1展示出一种特别是 用作车窗或房屋表面涂层的复合玻璃板，其由一个塑料板和至少一个玻璃层组成，该塑料 板由厚度在1_和1〇_之间的透明塑料构成，玻璃层与塑料板牢固连接。为了进一步减少 重量而舍弃了中间层并且玻璃层以〇.〇2mm和0. 1mm之间的厚度设计地更薄。这里也提出 一种相对厚的塑料板，其同样比玻璃层明显更厚，从而该复合板不满足例如在航空条例中 所提出的热学安全要求。
[0009]例如EP0 669 205、DE10 2010 037 201 和W0 2011/152380 也提出了相关的建 议。缺点总是在于，塑料层相比于玻璃厚度太厚。这种板不能满足航空的热学安全要求，至 少不能满足有关"热释放率"的要求，因为总是产生过高的热释放率并且因此促进燃烧；并 且也不能满足根据"垂直灯测试"的要求，因为复合板中的有机份额过高。
[0010] DE20 2010 013 869U1显示了一种用于车辆驾驶室、尤其是用于飞机的内饰部 件。尤其提供改进的用于车辆驾驶室的内饰部件，其包括至少一个第一区段，该第一区段可 以具有透明的塑料载体基板，在该塑料载体基板的表面上施加有玻璃涂层。通过这样的玻 璃涂层，应当获得特别耐刮的表面、以及在耐热性和阻燃性方面的优势。具有玻璃涂层的第 一区段可以包括一个优选由复合材料制成的第二区段，例如框架，该第二区段与第一区段 以材料配合、形状配合和/或力配合的方式连接。对此，第一和第二区段可以相互牢固连 接。这虽然以一般形式给出了"轻质结构部件"的概念，但是在此玻璃涂层的厚度相对于塑 料载体材料的厚度也相对较低。玻璃涂层的厚度选择为，使得该玻璃涂层在机械方面足够 稳定并且必要情况下满足其他的要求。但是总的来说在该现有技术中没有给出尺寸。然而 由于塑料载体材料的厚度相对于玻璃涂层的厚度相对较高，因而该复合板也没有满足例如 在航空条例中提出的防火要求。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明的目的在于提供一种复合部件，该复合部件除了具有足够低的单位 面积重量之外，也充分满足了出于航空要求的现行规定的热学安全要求。在此作为单位 面积重量适用2. 4kg/m2的参考值并且作为热学安全要求适合参考与FAA的规定相应的 "AircraftMaterialsFireTesthandbook"，特别是对于"TotalHeatReleaseRate"。
[0012] 本发明通过独立权利要求的特征实现了该目的。本发明的其他有利设计和扩展方 案在各个从属权利要求中给出。
[0013] 本发明的轻质复合板满足热学安全方面的要求。作为关键参数，轻质复合板满 足关于"TotalHeatRelease"的要求，即绝对的热释放以及热的绝对量的释放符合于 ^AircraftMaterialsFireTestHandbook^D0T/FAA/AR-00/12,Chapter5,^Cabin Material的HeatReleaseRateTest"相应的FAA规定和测试条件，并且根据JAR/FAR/ CS25,App. (Appendix)F，PartIV&AITM(AirbusIndustriesTestmethod)2.0006 测 量的"TotalHeatRelease" 小于 65kW*Min. /m2,优选小于 50kW*Min. /m2,特别优选小于 40kW*Min. /m2,更优选小于 20kW*Min. /m2。
[0014] 作为关于热学安全要求的另一参数，轻质复合板满足关于"VerticalBunsen BurnerTest"的要求，即根据FAA的规定和测试条件按照"AircraftMaterialFireTest Handbook"，D0T/FAAAR-00/12,Chapterl"VerticalBunsenBurnerTestforCabinand CargoCompartmentmaterials"的垂直的本生灯测试或者说具有垂直于测试材料的火焰 的本生灯测试，并且根据FAR/JAR/CS25,App.F，PartI测量的在试验中去除火焰之后的后 燃时间为小于15秒，优选小于8秒，特别优选小于3秒，更优选小于1秒。如此短的后燃时 间由于自熄特性而实现，通过本发明的轻质复合板的结构而获得该自熄特性。在特别优选 的实施方式中，获得直至〇秒的后燃时间。
[0015] 在满足该要求的情况下，本发明的轻质复合板包括至少一个矿物玻璃板或矿物玻 璃陶瓷板板和至少一个有机层A;并且单位面积重量的下限为大于等于0. 5kg/m2,优选大于 等于lkg/m2,更优选大于等于1. 3kg/m2,特别是大于等于1. 5kg/m2,特别大于等于1. 8kg/m2， 特别大于等于2kg/m2;并且单位面积重量的上限为小于等于5. 5kg/m2,优选小于等于3kg/ m2,特别优选小于等于2. 5kg/m2,特别小于等于2. 3kg/m2。在其他有利的实施方式中，轻质 复合板的单位面积重量的下限为大于等于〇. 6kg/m2,特别是大于等于0.8kg/m2、大于等于 0· 9kg/m2、1. lkg/m2、1. 2kg/m2、1. 4kg/m2、1. 6kg/m2、1. 7kg/m2、1. 9kg/m2或2. lkg/m2。在其他 有利的实施方式中，轻质复合板的单位面积重量的上限为小于等于5. 5kg/m2,特别是小于 等于5. 0kg/m2、4. 5kg/m2、4. 0kg/m2、3. 5kg/m2、2. 8kg/m2、2. 6kg/m2、2. 4kg/m2或2. 2kg/m2。
[0016] 为了除单位面积重量以外还满足热学安全要求，在此以本发明的方式至少一个、 即一个或多个矿物玻璃板或矿物玻璃陶瓷板板的总厚度与所有的有机层的总厚度的比例 为1 :0. 01至1 :1，特别是1 :0. 01至1 :0. 9,优选1 :0. 01至1 :0. 6,特别优选1 :0. 01至 1 :〇. 3,特别是1 :0. 01至1 :0. 25,特别优选1 :0. 01至1 :0. 2,非常特别优选1 :0. 01至1 : 〇. 15,特别是1 :0. 01至1 :0. 1 ;并且所有的有机层的总厚度小于等于450μm，特别优选小 于等于350μm，特别是小于等于300μm，特别是小于等于240μ