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Verfahren zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas Unter den verschiedenen
Arten von Sicherheitsglas ist eine Art so beschaffen, daß zwischen zwei Glasscheiben
eine flächenförmige Kunststofl'zwischenlage angeordnet ist, die eine genügende Haftung
zum Glas aufweist und auch bei gewaltsamer Zertrümmerung des Glasverbundes die Glassplitter
so festhält, daß durch sie keine schwerwiegenden Verletzungen von Personen eintreten
können, und die ferner allen optischen Anforderungen bezüglich Klarheit, Farbe,
Homogenität und Brechungsindex genügt. Weiter fordert man von einem solchen Sicherheitsglasverbund,
den man auch als Verbundglas bezeichnet, daß er bei Verwendung als Frontscheibe
in Verkehrsmitteln, vornehmlich in schnellen Fahrzeugen, nach eingetretener Beschädigung
der Glasschichten, z. B. durch das Aufprallen von Wageninsassen mit Kopf oder Schultern,
noch eine Mindestfestigkeit in der Kunststoffschicht aufweist. Diese Mindestfestigkeit
wird durch einen sogenannten Phantomtest ermittelt. Bei Verbundglas, das dem Phantomtest
genügt, soll erreicht sein, daß bei Unfällen der Kopf oder die Schultern von Fahrzeuginsassen
nicht durch das Verbundglas durchtreten können, was sonst zu schweren, eventuell
tödlichen- Verletzungen führen kann, weil leicht eine sogenannte .>Halskrause« von
Glassplittern entsteht.
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Der Phantomtest besteht darin, daß ein dem menschlichen Kopf mit Schultern
nachgebildeter Körper aus Holz von bestimmter Form, bestimmtem Gewicht und bestimmter
Aufmachung aus bestimmter Höhe auf, . einen Schichtglasverbund von bestimmter Ab-:Messung
fällt. Bei einem phantomfesten Verbundglas dürfen unter den festgelegten Bedingungen
zwar die .Glasscheiben selbst zerbrechen, aber der Zusammenhalt der Kunststoffzwischenschicht
muß so groß sein, daß kein Loch von mehr als etwa 5 cm Durchmesser dabei entsteht.
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Bei einigen Verfahren zur Herstellung eines Glasver-.bun;des des einleitend
genannten Typs trägt man ;Lösungen von bestimmten organischen Kunststoffen g org4,inechen
Lösungsmittel;» auf eine hierzu geeignete GIgsscheibe auf und läßt das bzw. die
Lösungsrxt@l verdunsten; um dann die zweite Glasscheibe aufzulegen und deu Verbund
bei erhöhter Temperatur ;zu verpressen. Diese Methode hat die Nachteile, daß siiezeitraubend
ist,, daß organische Lösungsmittelclimrpfe entstehen, die häufig brennbar und/oder
mehr oder, weniger giftig sind. Auch kann dieses Verfahren nicht oder nur äußerst
schwierig bei gewölbten Verhug angewendet werden.
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Maia verfährt daher bei der Herstellung von Ver-@ga.4gIas zweckmäßigezweise
so; daß man den. als Zwischenschicht geeigneten Kunststoff erst in -die Form einer
Folie bringt, etwa nach dem Gießverfahren, dem Extrusionsverfahren oder- dem Kalanderverfahren,
diese Folie dann zwischen die. zu verbindenden Platten oder gewölbten Scheiben legt
und dann unter Anwendung von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck die Glas- und
Kunststoffschichten zu einem Sicherheitsglasverbund miteinander verbindet.
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Ein Kunststoff, der zur Erzeugung von Folien für die Verbundglasherstellung
besonders geeignet ist, ist Polyvinylbutyral, das in Verbindung mit einem oder mehreren
Weichmachern den Bedingungen entspricht, die man an die Qualität :einer Folie für
diesen Zweck stellt. Schwierigkeiten zeigen sich jedoch häufig, was die sogenannte
Phantomfestigkeit eines mit weichmacherhaltigem PolyvinyIbutyral hergestellten Verbundes
anbetrifft, da es. nicht möglich ist, die Herstellung des Polyvinylbutyrals immer
so zu leiten, daß daraus hergestelltes Verbundglas dem Phantomtest standhält, der
folgendermaßen vorgenommen wird: Man benutzt dafür eine Teakholzkugel von 200: mm
Durchmesser,. welche halbseitig mit einer Filzauflage von 5 bis 6 mm versehen ist
Die Kugel ist auf der filzfreien Seite mit einem Formholz von etwa 500x 100x35 mm
verbunden, so daß hierdurch der Kopf und die Schulter eines Menschen nachgebildet
sind. Auf der Mitte des Formholzes in der Kugelachse ist ein Rundholz von 40 mm
Durchmesser und 300 mm Länge aufgesetzt., Der zu prüfende Glasverbund wird auf einen
rechteckigen Stahlrahmen gelegt mit . einem lichten Maß von 1060 x 320 mm. Als Auflagefläche
für den Glasverbund
dient eine 20 mm breite, ringsumlaufende, gehobelte
Auflagefläche, die mit 3 mm dickem Weichgummi belegt ist. Auf diesen Rahmen wird;
nachdem der Glasverbund dazwischengelegt ist, genau passend der Oberrahmen aufgesetzt,
der genau wie der Unterrahmen gearbeitet und auf ein Gewicht von 36 kg -austariert
ist. . Dadurch liegt die Verbundglasfläche von 110 x 360 mm am Rand allseitig 15
bis 20 mm auf mit einem Auflagegewicht von etwa 0,2 kg je Zentimeter Randlänge.
Das »Phantom« läßt man aus einer Fallhöhe von 1 in mit dem filzbedeckten Teil der
Kugel auf die Mitte der waagerecht eingespannten Verbundglasschicht aufschlagen.
Die Prüftemperatur soll 20 4- 2°C betragen.
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Zur Herstellung des Glasverbundes wird eine Folie von 380 bis 400
#t Dicke durch Klimatisierung auf einen Wassergehalt von 0,5 bis 10/, gebracht.
Diese Folie wird staubfrei zwischen zwei Glasplatten gelegt, die eine Dicke von
je 3 mm besitzen, so daß die Abmessung l100 X 360 mm beträgt. Da der Dicke des Verbundglases
von Seiten der Anwendungspraxis bestimmte Grenzen gesetzt sind, darf auch die Dicke
der Kunststoffzwischenlage ein bestimmtes Maß- nicht überschreiten; sie liegt normalerweise
bei 0,35 bis 0,4 mm. Dieser Verbund wird bei einer Temperatur von etwa 80°C durch
ein Gummiwalzenpaar vorverpreßt; die endgültige Verpressung erfolgt im Autoklav
bei 125°C, 10 atü und einer Einwirkungszeit von 2 Stunden.
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Die Phantomfestigkeit eines fertiggestellten Verbundes wird nach einer
Woche untersucht, da sich bis dahin seine Festigkeit verändern kann.
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Es wurde nun gefunden, daß die Phantomfestigkeit eines Verbundglases,
welches durch die Vereinigung von zwei Glasscheiben unter Zwischenschaltung einer
weichmacherhaltigen Polyvinylbutyralfolie erhalten wird, verbessert werden kann,
wenn man für die Herstellung weichmacherhaltige Folien aus Polyvinylbutyral verwendet,
die 0,03 bis etwa 10 Gewichtsprozent Amine, gegebenenfalls in Form ihrer funktionellen
Derivate, z. B. ihrer Salze; sowie 0,03 bis etwa 10 Gewichtsprozent eines Reduktionsmittels
enthalten, jeweils bezogen auf das Polyvinylbutyral.
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Der erfindungsgemäße Fortschritt liegt im vorteilhaftesten Grade vor,
wenn der Gehalt der weichmacherhaltigen Polyvinylbutyralfolie sowohl an Amin als
auch an Reduktionsmittel 0,03 bis 10/" bezogen auf Polyvinylbutyral, beträgt. Die
in der Folie vorhandenen Mengen an erfindungsgemäßen Zusatzstoffen können wesentlich
größer sein als die vorstehend angegebenen, ohne daß sich daraus auch eine wesentliche
Verbesserung ergibt. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung solcher weichmacherhaltiger
Polyvinylbutyralfolien erwiesen, in denen der Anteil Amin und Reduktionsmittel je
0,10/0 beträgt, bezogen auf Polyvinylbutyral. Es hat sich gezeigt, daß Verbundsicherheitsglas,
bei dem die Polyvinylbutyralfolien mehr als je 10 Gewichtsprozent der erfindungsgemäß"
hinzuzufügenden Zusatzstoffe enthalten, den durch die Zusätze erzielbaren Fortschritt
nicht mehr aufweisen.
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Als Amine von guter Wirkung haben sich beispielsweise Diäthylamin,
Diphenylamin, Phenylendiamin und Propylamin erwiesen. Auch Toluidin, Tolidin, Isoamylamin,
Allylamin, Di-n-Propylamin und Hekamethylendiamin-1,6 zeigen günstiges Verhalten.
Als erfindungsgemäß zu verwendende Reduktionsmittel werden vorteilhaft organische
Verbindungen, zum Beispiel Hydrochinon oder Ameisensäure, genannt oder anorganische
Verbindungen, wie Natriumbisulfit, Kaliummetabisulfit oder Verbindungen der phosphorigen
Säure.
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Für die Zwecke. der Erfindung ist es nicht sehr wichtig, wie man ie
als Zwischenschicht dienenden weichmacherhaltigen Polyvinylbutyralfolien herstellt.
Erzeugt man sie nach dem Extrusionsverfahren, kann es vorteilhaft sein, den Weichmacher
zusammen mit dem Amin und dem Reduktionsmittel, am besten die beiden erfindungsgemäßen
Zusatzstoffe gelöst in dem Weichmacher, in die Schneckenpresse kontinuierlich und
in gleichbleibendem Verhältnis, aber gesondert von dem Polyvinylbutyralharz, einzudosieren.-Herstellung
eine Glasverbundes Man löst 38,5 kg Polyvinylbutyral, welches durch Acetahsierung
von Polyvinylalkohol in Lösungsmittel gewonnen ist und einen K-Wert von etwa 60
besitzt, in 140 kg Methanol unter kräftigem Rühren bei etwa 60°C und unter Zugabe
von 16,5 kg Triäthylenglykolbis-diäthylacetat als Weichmacher. Nach dem Filtrieren
dieser Lösung stellt man daraus durch Vergießen auf einer Filmgießmaschine eine
Folie von 380 [, Dicke her. Ein mit dieser Folie erhaltener Glasverbund hält dem
Phantomtest nicht stand.
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Beispiel 1 Man stellt auf die vorstehend angegebene Weise eine Gießfolie
aus einer Gießlösung her, die außer den genannten Bestandteilen noch 38,5 g Diäthylaminchlorhydrat
und 38,5 g Hydrochinon enthält, und erhält mit dieser 380 #t dicken Folie einen
Glasverbund, der den Phantomtest aushält. Beispiel 2 Man stellt eine weichmacherhaltige
Polyvinylbutyrallösung her, wie bei Beispiel 1 angegeben, und fügt 58 g Diäthylaminchlorhydrat
zu, filtriert die Lösung und vergießt sie auf der Filmgießmaschine zu einer 380
#t dicken Folie. Ein mit dieser Folie hergestellter Glasverbund hält den Phantomtest
nicht aus.
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Gibt man zu der Polyvinylbutyrallösung allein 48 g Hydrochinön hinzu
und stellt mit der daraus erhaltenen weichmacherhaltigen Polyvinylbutyralfolie einen
Glasverbund her, so zeigt sich, daß auch dieser den Phantomtest nicht aushält. Beispiel
3 Man gibt zu der weichmacherhaltigen Polyvinylbutyrallösung 38,5 g Diäthylaminchlorhydrat
und 38,5 g Natriumhydrogensulfit oder an Stelle des Natriumhydrogensulfits 48 g
Hydrochinon hinzu. Aus dieser Lösung entsteht eine Gießfolie, die einen dem Phantomtest
genügenden Glasverbund ergibt.
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Man gibt 38,5 kg Polyvinylbutyral, z. B. das im Beispiel 1 genannte
Produkt, auf einen Schneckenextruder und dosiert im Maße des Durchsatzes in den
Extruderzylinder kontinuierlich 16,5 kg Triäthylenglykol-bis-diäthylacetat als Weichmacher
ein, in welchem 38,5g Diphenylamin und 38,5g Hydrochinon gelöst sind. Man gibt der
Folie eine Dicke von 380 und verpreßt sie mit Glastafeln zu einem Glasverbund, der
phantomfest ist.