CS254564B1 - Fólie z polyetylénu k separaci polyvinylbutyralových fólií pro výrobu vrstvených bezpečnostních skel - Google Patents

Abstract

Řešení se týká použití polyetylénových fólií k separaci polyvinylbutyralových fólií, určených pro výrobu vrstvených bezpečnostních skel. Podstata tohoto řešeni spočívá v tóra, že se jako separační fólie při výrobě polyvinylbutyralových fólií, které jsou určeny pro vrstvená bezpečnostní skla, a mají řízenou kvalitou povrchové struktury, použije fólie z polyetylénu o tlouštce do 25 /JJi. Hlavni výhodou řešení je skutečnost, že použití výše specifikované fólie zaručuje i bez úpravy jejího povrchu a bez modifikace jejich vlastností přísadami zachování povrchové struktury separované polyvinylbutyralové fólie určené pro výrobu vrstvených bezpečnostních skel.

Description

Vynález se týká použití polyetylénových fólií k separaci polyvinylbutyralových fólií vyráběných vytlačováním, určených pro výrobu vrstvených bezpečnostních skel. Přesto, že jako mezivrstvy vrstveného bezpečnostního skla lze použít různé typy plastů jako jsou např. acetát celulózy, nitrát celulózy, polymery kyseliny akrylové nebo metakrylová a polyuretanů, zůstává prozatím nejrozSířenějSim materiálem pro tento účel polyvinylbutyral. Je tomu tak proto, že požadavky stavebního a zejména automobilového a leteckého průmyslu na vlastnosti výsledného laminátu jsou velmi náročné a polyvinylbutyral je velmi dobře splňuje. Tyto vlastnosti mají i mezivrstvy z polyuretanů avšak jejich nevýhodou je značně vysoká cena.

Polyvinylbutyralové fólie se vyrábí vytlačováním na vytlačovaoích strojích přes širokoštěrbinovou hlavu. Výroba vrstvených bezpečnostních skel klasického provedení potom spočívá ve spojení dvou skleněných desek touto fólií. Proces spojování vrstev laminátu probíhá nejčastěji dvoustupňové. Nejprve se na sebe poskládané vrstvy v pořadí sklo-fólie-sklo předlisují při teplotách 60 až 120 °C za tlaku 0,2 až 0,6 MPa, potom se vylisují v autoklávu při teplotách 130 až 160 °C a za tlaku 0,6 až 1,5 MPa.

Vkládání fólie mezi skla se provádí tak, že na omyté sklo se pokládá ručně fólie, přičemž je nutné, aby s ní bylo možné po skle dobře manipulovat. Z toho důvodu je požadován nízký koeficient třeni mezi fólii a sklem. Fólie se nesmí na sklo lepit a proto musí mít vhodnou kvalitu povrchu.

Při předlisování musí dojít k odstranění vzduchu z rozhraní sklo-fólie. To se provádí bud odsáním vzduchu vakuově nebo jeho postupným vytlačením při průchodu laminátu štěrbinou mezi dvěma válci. Odstranění vzduchu v obou těchto případech napomáhá vhodná povrchová struktura polyvinylbutyralové fólie.

Jak bylo uvedeno, má kvalita povrchové struktury značný vliv na manipulovatelnost fólie po skle a na možnost odstranění vzduchu z laminátu při předlisování.

Zabránit lepení fólie na sklo lze například přídavkem 0,1 až 1 4 esterových vosků, jak je popsáno v ČS patentovém spise č. 192 935. Nevýhodou tohoto způsobu je, že při nepřesném dávkování může negativně ovlivnit adhezi skla k fólii, což je u vrstvených bezpečnostních skel nežádoucí. Jiným způsobem vedoucím k současnému snížení lepivosti fólie a k usnadnění odstranění vzduchu při předlisování je úprava povrchové struktury polyvinylbutyralové fólie. Této úpravy lze dosáhnout dvěma základními způsoby. Bud dezénovánim, jak je uvedeno např. v patentových spisech NSR č. 1 927 936 nebo č. 2 015 743, nebo vytlačováním podélně rýhovaných fólií např. podle ČS patentového spisu č. 131 259. Lze říci, že oba tyto způsoby jsou vhodné a jsou v praxi využívány.

Dosažením vyhovující povrchové struktury však celý problém nekončí. Tuto povrchovou strukturu je nutné chránit až do zpracování před porušením. Prakticky to znamená realizovat návin polyvinylbutyralové fólie do role tak, aby nedošlo k poškození nebo deformaci jejího povrchu při dopravě a skladování.

Způsob, při němž je fólie navíjena s nánosem jemného prášku omyvatelného vodou, např. NaHCO₃ patří k nejstarším. Jeho nevýhodou je, že fólie musí být před zpracováním umyta vodou a vysušena na optimální zpracovatelský obsah vlhkosti, který je obvykle v rozsahu 0,2 až 0,8 % H₂O. Vyžaduje tedy dvě technologicky značně náročné operace.

Další možností je využít efektu tuhnutí polyvinylbutyralové fólie s klesající teplotou. Jedná se tzv. podchlazené fólie, které jsou navíjeny, přepravovány a skladovány až do zpracování za snížených teplot v rozsahu 6 až 12 °C. Tato teplota zaručuje dostatečnou tuhost, při níž se povrch fólie nedeformuje a nepoškozuje. Vhodným vnějším obalem se dosáhne toho, že si fólie udrží obsah vlhkosti v požadovaném rozsahu, tak jak je nastaven technologickými podmínkami při výrobě. Nevýhodou je potřeba temperovaných prostor už ve výrobě, ale i ve skladech a v dopravních prostředcích, kterými jsou nejčastěji mrazírenské vozy.

Jinou možnost poskytuje prokládáni polyvinylbutyralové fólie při navíjení jinou vhodnou tzv. separační fólií. To je velmi výhodné, nebot lze nastavit ve výrobě optimální obsah vlhkosti, dosáhnout kvalitního povrchu a vnějším obalem zajistit udržení obsahu vlhkosti až do zpracování. Při zpracování se separační fólie odvíjí mimo a není třeba provádět žádné další operace. Také přeprava a skladování se provádí za normálních teplot. Jediným požadavkem na tento způsob je zabránit deformování povrchové struktury vyrobené polyvinylbutyralové fólie.

Aplikace separační fólie je běžná ve světě i v ČSSR. Používají se většinou polyolefinové fólie tlouštky 0,035 až 0,050 mm. Jejich vývoj se ubíral dvěma směry. V zahraničí to byl trend k použití separačních fólií s upravovaným povrchem prováděný dezénováním. Vychází z předpokladu, že drsný povrch separační fólie nemůže deformovat nežádoucím způsobem, zejména vyhlazovat, úmyslně vytvořenou povrchovou strukturu polyvinylbutyralové fólie, což způsobují hladké separační fólie bez úpravy povrchu.

Jiný trend je představován separační fólii bez úpravy povrchu, jejíž elastické deformační vlastnosti jsou takové, že umožňuji přizpůsobení tvaru povrchové struktury polyvinylbutyralové fólie. Tato separační fólie, popsaná v ČS patentovém spise č. 174 507, je vlastně tak měkká, že nerovnosti povrchu polyvinylbutyralové fólie se do ní vtisknou a nedojde k jejich vyhlazení nebo deformaci. Těchto elastických deformačních vlastností separační fólie se dosáhne modifikací polyetylénu 10 až 50 i termoplastického kaučuku, s výhodou polyizobutylenu.

Přestože se oba typy separačních fólií používají, mají dílčí nevýhody. V prvním případě je to nutnost úpravy povrchu fólie desénováním, ve druhém zase potřeba přidávat do receptury modifikační přísadu. Pro úspěšné desénování jsou vhodné fólie o tlouštee 0,025 až 0,05 mm.

Aby správně fungovala modifikovaná separační fólie, musí mít tlouštku 0,04 až 0,05 mm (aby umožnila vtlačení povrchových nerovnosti).

Výše uvedené nedostatky řeší použití separační fólie podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se jako separační fólie při výrobě polyvinylbutyralových fólií, které jsou určeny pro vrstvená bezpečnostní skla a mají řízenou kvalitou povrchové struktury, použije fólie z polyetylénu o tlouštee do 25 /um.

Hlavní výhodou řešení podle vynálezu je skutečnost, že použití výše specifikované fólie zaručuje i bez úpravy jejího povrchu a bez modifikace jejich vlastností přísadami zachování povrchové struktury separované polyvinylbutyralové fólie, určené pro výrobu vrstvených bezpečnostních skel. K objasnění tohoto efektu slouží následující úvaha:

K měření povrchové struktury se používá speciálních přístrojů rozeznávajících nerovnosti o velikosti řádově 0,001 mm. Optimální kvalita povrchové struktury je dána nerovnoměrnostmi v rozsahu střední aritmetické hodnoty absolutních úchylek profilu označované R_g 0,002 až 0,007 mm. Takový porvch polyvinylbutyralové fólie je nelepivý a zároveň umožňuje velmi dobře odstranění vzduchu z laminátu při předlisování. Výšku a hloubku nerovností povrchu a rozteče mezi nejvyššimi a nejnižšími body charakterizuje lépe než R_g a hodnota R_z, což je střední hodnota z absolutních hodnot výšek nejvyšších výstupků profilu a hloubek pěti nejnižších prohlubní profilu v rozsahu základní délky.

Hodnota R_z je optimální v rozsahu 0,015 až 0,06 mm. Je zvykem udávat hodnoty R_fl a R_z v mikrometrech. Optimálně se tedy má R_g pohybovat v rozmezí 2 až 7 /um a R_z 16 až 60 /im.

Pokud se používá separačních fólií, které mají tlouštku vyjádřenou v mikrometrech nižší než 25 /um, je umožněn ve značné míře ohyb této separační fólie na výstupcích polyvinylbutyralové fólie. Čím je tlouštka fólie větší, tím hůře dochází k ohybu a výstupky jsou tlakem deformovány.

Tento princip potvrzuje pozorování vzhledu tenké separační fólie, tlouštky 15/um, po odvinutí z role za 7 měsíců. Separační fólie převzala povrchovou strukturu od polyvinyl254564 butyralové fólie - byla jí vlastně nadesénována. Měření vlastních hodnot R_a po této době neprokázalo významné změny a manipulační lepivost se změnila v dovolených mezích.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady praktických aplikací, z nichž prvé dva dokumentují úspěšné použití separační fólie podle vynálezu a třetí pak ilustruje neúčinnost použití běžné polyetylénové fólie s tloušEkou nad 25 /um.

Příklad 1

Na dvoušnekovém vytlačovacím stroji byla vyrobena polyvinylbutyralová fólie rozměru 1 100 x 0,8 mm s povrchovou strukturou charakterizovanou hodnotou R = 5,8 až 7,4 /um. Role byla navinuta se separační fólií z lineárního polyetylénu o tloušEce 20 /um. Pro ověření dlouhodobého vlivu separační fólie na povrchovou strukturu byla fólie skladována 7 měsíců u odběratele a zpracovatele v originálním baleni. Po odebrání vzorku pět metrů od povrchu návinu byla skladována ještě 1 měsíc a potom normálně zpracována. V tabulce jsou uvedeny naměřené hodnoty povrchové struktury u výrobce i u zpracovatele PVB fólie v dohodnutých místech, kterými byly levý okraj, střed a pravý okraj změřené z horní i spodní strany. Stanovena byla také hodnota lepivosti. Stálost hodnot v průběhu celé role byla potvrzena měřením na začátku, uprostřed a na konci role při zpracováni fólie.

Výsledky získané u výrobce

Měření provedeno	R ] a	horní (pm)	strany	Ra spodní strany (pm)	Lepivost* (ks)
při výrobě fólie	5,8	7,2	7,2	6,3	7,1	7,4	5
za 7 měsíců	7,1	6,3	7,8	5,6	6,5	7,6	-
za 8 měsíců - počát. role	5,3	6,2	7,3	6,9	6,2	7,2	-
- střed role	5,6	5,9	7,6	6,7	6,8	7,3	-
- konec role	7,0	5,9	7,0	5,5	6,2	7,5	-
Výsledky získané u zpracovatele
Měření provedeno	R 3 a	horní i (μπϋ	strany	Ra	spodní (pm)	strany	Lepivost* (ks)
za 7 měsíců	5,2	6,4	7,0	6,3	6,1	6,9	1
za 8 měsíců - počát. role	5,2	5,8	7,2	6,8	6,1	7,2	1
- střed role	5,2	5,6	7,0	6,2	5,8	6,3	2
- konec role	6,0	5,2	6,2	5,1	5,7	6,8	3

⁺ Hodnota lepivosti je udána v počtech slepených kusů vzorků PVB fólie 6x8 cm. Pro tloušEku 0,8 mm se zatíží na sobě 15 těchto vzorků 300 gramy na dobu 2 hodin. Potom se za rožek pinzetou odlupují jednotlivé vzorky. Zkouška se ukonči, když se vzorek neoddělí od ostatních. Jedná se o zkoušku dohodnutou mezi výrobcem a zpracovatelem fólie. U fólie tloušEky 0,8 mm jsou vyhovující všechny hodnoty lepivostí nižší než 9 ks.

Jak je z výsledků vidět nedošlo k nežádoucím změnám ani po 8 měsících skladování PVB fólie.

Příklad 2

Vytlačováním byla vyrobena polyvinylbutyralová fólie rozměru 1 000 x 0,4 mm s povrchovou strukturou charakterizovanou hodnotou R_g = 3,5 až 5,2 jům, která byla navinuta na roli se separačni fólií z lineárního polyetylénu o tlouštce 15 lam. Po převezení od výrobce ke zpracovateli byla role skladována 4 měsíce a po změření povrchové struktury skladována další 3 měsíce. Potom byla při normálním zpracování na vrstvená bezpečnostní skla změřena znovu povrchová struktura z horní i spodní strany fólie na počátku, uprostřed a na konci role na levém okraji, uprostřed i na pravém okraji pásu fólie. Stanovena byla také hodnota manipulační lepivosti.

Výsledky získané u zpracovatele

Měření provedeno	R a	horní strany (jum)	R^ spodní strany (/um)	Lepivost* (ks)
za 4 měsíce	5,1	3,7	5,2	4,1	3,2	4,5	2
za 7 měsíců - počát. role	5,4	3,3	5,5	4,2	2,9	3,7	6
- střed role	4,0	3,5	4,3	3,6	2,4	3,2	8
- konec role	3,5	2,6	4,0	5,0	3,8	4,4	7

Hodnota lepivosti je udána v počtech slepených kusů vzorků PVB fólie 6x8 cm. Pro tlouštku 0,4 mm se zatíží na sobě 30 těchto vzorků 300 gramy na dobu 2 hodin. Potom se za rožek pinzetou odlupují jednotlivé vzorky. Zkouška se ukončí když se vzorek neoddělí od ostatních.

U fólie tlouštky 0,4 mm jsou vyhovující všechny hodnoty lepivostí nižší než 18 ks. Jak je vidět z výsledků nedošlo po 7 měsících skladování k nežádoucím změnám.

Příklad3

Na dvouěnekovém vytlačovacim stroji byla vyrobena polyvinylbutyralová fólie rozměru

750 x 0,8 mm s povrchovou strukturou charakterizovanou hodnotou R = 4,0 až 4,6/im. Role a byla navinuta se separačni fólií z polyetylénu, vyráběnou v tloušťkové toleranci 25 až 55 Aim s průměrnou hodnotou 32 /um. Pro ověření vlivu separačni fólie na povrchovou strukturu byla prováděna postupná měření hodnoty R_& a lepivosti fólie. Výsledky jsou uvedeny v tabulce:

Měření provedeno	horní strany (/um)	Ra spodní strany	Lepivost* (ks)
za 1 den	4,6	4,0	0
za 7 dnů	4,6	3,3	0
za 14 dnů	4,3	2,7	2
za 21 dnů	4,8	2,6	3
za 28 dnů	3,6	2,7	10
za 56 dnů	4,1	2,8	12
za 84 dnů	3,8	2,7	14

⁺ Hodnota lepivosti je udána v počtech slepených kusů vzorků PVB fólie 6x8 cm. Pro tloušťku 0,8 mm se zatíží 15 těchto vzorků na sobě 300 gramy na dobu 2 hodin. Potom se za rožek pinzetou odlupují jednotlivé vzorky. Zkouška se ukončí, když se vzorek neoddělí od ostatních. Jedná se o zkoušku dohodnutou mezi výrobcem a zpracovatelem fólie. U fólie tlouštky 0,8 mm jsou vyhovující všechny hodnoty lepivosti nižší než 9 ks.

Tabulka ukazuje mírný pokles u hodnot povrchové struktury R^, avšak prudký a nežádoucí nárůst hodnot lepivosti, který po 28 dnech dosahuje nevyhovující hodnoty.

Použití takové separačni fólie při výrobě polyvinylbutyralových fólií není možné, nebot by u zpracovatele způsobovaly velké problémy při technologické manipulaci.

Claims (1)

1. Použití fólie z polyetylénu o tlouštoe do 25 yum jako separační fólie při výrobě póly vinylbutyralových fólií, pro vrstvená bezpečnostní skla, s řízenou kvalitou povrchové struktury, která je charakterizována hodnotami R_g v rozsahu 2 až 8 yum.