DE1283492B

DE1283492B - Flat, transparent plastic body reinforced with glass and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1283492B
Application number: DE1964D0046058
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Matthias Coenen
Original assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Current assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Priority date: 1964-12-15
Filing date: 1964-12-15
Publication date: 1968-11-21

Description

Mit Glas verstärkter ebener, transparenter Kunststoffkörper und Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Glas verstärkten, ebenen, transparenten Kunststoffkörper, bei dem die Glasverstärkung aus im Vergleich zu ihrer Dicke großen Glasfolien besteht. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen derartiger Kunststoffkörper.Flat, transparent plastic body and process reinforced with glass for its manufacture The present invention relates to a glass reinforced, flat, transparent plastic body in which the glass reinforcement is made in comparison to their thickness consists of large glass foils. It also relates to a method for Manufacture of such plastic bodies.

Es ist bekannt, in Kunststoffe, insbesondere Polyester und Polyepoxide, jedoch auch in Thermoplaste, Stoffe einzulagern, deren mechanische und thermische Festigkeit größer als die der Kunststoffe ist. Mit derartigen Kombinationen werden, ähnlich wie beim Stahlbeton durch die Armierung, hohe mechanische und thermische Festigkeiten erzielt, die bedeutend größer sind als die der reinen Kunststoffe. Ferner wird auch die Schockfestigkeit für plötzliche thermische und mechanische Beanspruchungen erhöht.It is known that in plastics, especially polyester and polyepoxides, but also in thermoplastics to store substances, their mechanical and thermal Strength is greater than that of plastics. With such combinations, similar to reinforced concrete due to the reinforcement, high mechanical and thermal Achieved strengths that are significantly greater than those of pure plastics. Furthermore, the shock resistance to sudden thermal and mechanical Stresses increased.

Es ist bekannt, daß zu dünnen Fasern ausgezogenes und dadurch schnell abgekühltes Glas eine weit höhere Festigkeit hat als kompaktes Glas. Wegen des geringen Gewichts, der leichten Herstellungsmöglichkeit und der hohen Zugfestigkeit von Glasfasern ist es üblich, Kunststoffe vor allem mit Glasfasern und Glasfaserfliesen zu verstärken. Die glasfaserverstärkten Kunststoffe haben jedoch einige ungünstige Eigenschaften, die ihre Anwendungsmöglichkeit in bestimmten Fällen stark einschränken.It is known that fibers that are too thin are drawn out and therefore quickly cooled glass has a much higher strength than compact glass. Because of the small Weight, the ease of manufacture and the high tensile strength of glass fibers it is common to reinforce plastics mainly with fiberglass and fiberglass tiles. However, the glass fiber reinforced plastics have some unfavorable properties, which severely limit their application possibilities in certain cases.

So sind die bekannten Glasfaser-Kunststoff-Kombinationen nicht klar durchsichtig. Man hat zwar schon versucht, derartige Kombinationen durch Angleichen der Brechungsindizes durchsichtig zu machen. Wegen der unterschiedlichen Dispersionen kann dies jedoch allenfalls für einen bestimmten Wellenlängenbereich erreicht werden. Durch das hohe Spannungsgefälle in den Glasfasern existiert aber in der Glasfaser selbst ein Gradient des Brechungswertes, was weiterhin die Herstellung wirklich klar durchsichtiger Körper vereitelte.So the known fiberglass-plastic combinations are not clear transparent. Attempts have already been made to make such combinations by aligning them to make the refractive indices transparent. Because of the different dispersions however, this can at best be achieved for a certain wavelength range. However, due to the high voltage gradient in the glass fibers, it exists in the glass fiber itself a gradient of the refractive index, which really continues to manufacture clearly foiled body.

Ein weiterer Nachteil der Glasfaser-Kunststoff-Kombinationen besteht darin, daß die hohe Zugfestigkeit der Glasfaser erst zur Wirkung kommt, wenn der Kunststoff schon eine bestimmte Strecke verformt ist (»Matting-Haferkamp-Effekt«). Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Glasfasern durch die Schrumpfung des Kunststoffes während des Aushärtens der Polyepoxide und der Polyester mäanderförmig verformt sind.There is another disadvantage of the fiberglass-plastic combinations in that the high tensile strength of the glass fiber only comes into effect when the Plastic has already been deformed a certain distance (“matting-Haferkamp effect”). This is due to the fact that the glass fibers due to the shrinkage of the plastic deformed in a meandering shape during the curing of the polyepoxides and the polyester are.

Bei der Verwendung von Glasfasern ist es ferner häufig schwierig, eine gute Haftung zwischen der Glasfaser und dem Kunststoff zu erreichen. Der geringe Durchmesser der Faser erschwert wahrscheinlich eine gute Benetzung und ein gutes Aufziehen auf die Faser, was eine Voraussetzung für eine gut haftende Verbindung ist.In addition, when using fiberglass, it is often difficult to to achieve good adhesion between the fiberglass and the plastic. The minor one The diameter of the fiber is likely to make a good wetting difficult and a good one Pulling up on the fiber, which is a prerequisite for a well-adhering connection is.

Ein weiterer Nachteil der glasfaserverstärkten Kunststoffe besteht schließlich darin, daß die Festigkeit senkrecht zur Faserrichtung außerordentlich klein ist, so daß man vielfach mehrere Lagen unterschiedlicher Faseranordnung übereinanderlegen mußte, was die Transparenz der fertigen Kunststoffkörper weiter verringert.There is another disadvantage of glass fiber reinforced plastics finally in the fact that the strength perpendicular to the fiber direction is extraordinary is small, so that in many cases several layers of different fiber arrangements are placed one on top of the other had to, which further reduces the transparency of the finished plastic body.

Für den hermetischen Abschluß bei Verpackungen, Kühlkammern od. dgl. hat es sich auch als nachteilig erwiesen, daß z. B. glasfaserverstärkte Kunststofffolien entsprechend dem verwendeten Kunststoff eine Durchlässigkeit für Gase und Lösungsmittel besitzen. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist schon versucht worden, Kunststoffe mit dünnen Glasflittern zu füllen. Diese Versuche ergaben, daß sich zwar eine geringfügige verringerte Durchlässigkeit für Gase und Lösungsmittel erzielen ließ, man erhielt jedoch keine klar durchsichtigen, verstärkten Kunststoffe, und die Festigkeit war gering.For the hermetic seal in packaging, cooling chambers or the like. it has also proven to be disadvantageous that z. B. glass fiber reinforced plastic films permeability for gases and solvents depending on the plastic used own. To counter this disadvantage, attempts have already been made to use plastics to fill with thin glass flakes. These experiments showed that although a minor reduced gas and solvent permeability was obtained however, no clear, reinforced plastics, and the strength was small amount.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, glasverstärkte Kunststoffkörper und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die auch bei Verwendung in einer einzelnen Verstärkungsschicht eine hohe Zugfestigkeit in mehreren Richtungen besitzen, bei denen eine gute Haftung zwischen dem Glas und dem Kunststoff gewährleistet ist, die absolut gasdicht sind und die auch eine hohe Transparenz besitzen können.The present invention is based on the object of glass-reinforced Specify plastic body and a process for their production, which also with Use in a single reinforcement layer a high tensile strength in several Have directions where there is good adhesion between the glass and the plastic it is guaranteed that they are absolutely gas-tight and that also have a high level of transparency can own.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einen beim Erhärten wenig schrumpfenden Kunststoff, dessen Brechungsindex nach dem Aushärten ebenso groß ist wie der der Glasfolien, mehrere sich über den gesamten Kunststoffkörper erstreckende, im wesentlichen zueinander parallel verlaufende Glasfolien mit einer Stärke von 50 bis 100 gm eingebettet sind. Dadurch gelingt es, absolut gasdichte Kunststoffkörper hoher Transparenz und hoher Zug- und Schlagfestigkeit herzustellen.This object is achieved in that in one at Hardens low-shrinking plastic, its refractive index after hardening is just as large as that of the glass foils, several spread over the entire plastic body extending, substantially mutually parallel glass films with a Thickness of 50 to 100 gm are embedded. This makes it absolutely possible gas-tight plastic body of high transparency and high tensile and impact strength to manufacture.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Oberflächen des Kunststoffkörpers mit dünnen polierten Glasscheiben belegt, um dem Kunststoffkörper dadurch die kratzfeste Oberfläche einer Glasscheibe zu geben.In an advantageous development of the invention, the surfaces are the plastic body covered with thin polished glass panes to the plastic body thereby giving the scratch-resistant surface of a pane of glass.

Die Herstellung der Kunststoffkörper kann dabei so erfolgen, daß die Ziehkanten der gezogenen Glasfolien zunächst abgeschnitten, die so gewonnenen Folien dann zur besseren Benetzung elektrostatisch aufgeladen und anschließend mit Kunststoff benetzt werden, worauf die mit Kunststoff beschichteten Folien schließlich aufeinandergeschichtet und zu einem Verbund verpreßt werden.The production of the plastic body can be done so that the First cut off the drawn edges of the drawn glass foils, the foils obtained in this way then electrostatically charged for better wetting and then with plastic are wetted, whereupon the plastic-coated foils are finally layered on top of one another and pressed into a composite.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigt die Zeichnung einen Querschnitt durch ein Teilstück eines erfindungsgemäßen Kunststoffkörpers.The invention is illustrated in the drawing in an exemplary embodiment, namely, the drawing shows a cross section through a portion of an inventive Plastic body.

Die dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kunststoffkörpers besteht aus drei Kunststoffschichten 1 und vier Glasfolienschichten 2, von denen zwei im Innern des Kunststoffkörpers angeordnet sind, während die beiden anderen Glasfolien den Kunststoffkörper abdecken und so die obenerwähnte Kratzfestigkeit der Oberfläche sicherstellen.The illustrated embodiment of the plastic body according to the invention consists of three plastic layers 1 and four glass film layers 2, of which two are arranged inside the plastic body, while the other two Glass foils cover the plastic body and so the above-mentioned scratch resistance ensure the surface.

Die Erfindung wird weiter an Hand von vier Ausführungsbeispielen beschrieben. Beispiel 1 Aus der Schmelze gezogene Glasfolien von etwa 50 bis 100 gm Dicke werden mit dem Monomer eines Epoxidharzes oder Polyesters, dem Härter und Haftvermittler zugesetzt sind, benetzt, aufeinandergelegt und gepreßt. Die Benetzung -kann durch elektrostatische Aufladung der Glasfolien sehr verbessert werden. Die gepreßten Platten werden nach einem bestimmten Temperatur-Zeit-Programm ausgehärtet. Es wurde festgestellt, daß die Haftung Glasfolie-Kunststoff besser ist als die von Glasfasern mit Kunststoffen. Die Biegefestigkeit ist von gleicher Größenordnung wie bei mit Glasfasermatten verstärkten Kunststoffen gleichen Glasgehaltes. Die Zugfestigkeit in Plattenebene ist winkelunabhängig und von gleicher Größenordnung wie bei glasfaserverstärkten Kunststoffen. Luftblasen können vermieden werden. Beispiel 2 Wie im Beispiel 1 werden Glasfolien in ein farbloses oder transparent eingefärbtes Epoxidharz eingebettet, dessen Brechungsindex im ausgehärteten Zustand dem des Glases entspricht. Man erhält vollkommen transparente Scheiben, wenn man von den Glasfolien die dickeren Ziehkanten abschneidet. Diese haben wegen der geringeren Abkühlgeschwindigkeit einen höheren Brechungsindex als die dünnere Mitte der Folie.The invention is further described with reference to four exemplary embodiments. EXAMPLE 1 Melt-drawn glass films with a thickness of about 50 to 100 gm are obtained with the monomer of an epoxy resin or polyester, the hardener and adhesion promoter are added, wetted, placed on top of one another and pressed. The wetting -can through electrostatic charging of the glass films can be greatly improved. The pressed ones Panels are cured according to a specific temperature-time program. It was found that the adhesion of glass film to plastic is better than that of glass fibers with plastics. The flexural strength is of the same order of magnitude as with Glass fiber mats reinforced plastics with the same glass content. The tensile strength in the plane of the plate is independent of the angle and of the same order of magnitude as in the case of glass fiber reinforced Plastics. Air bubbles can be avoided. Example 2 As in example 1 Glass foils embedded in a colorless or transparently colored epoxy resin, whose refractive index in the hardened state corresponds to that of the glass. You get completely transparent panes if you can see the thicker edges of the glass film cuts off. These have a higher cooling rate because of the lower cooling rate Refractive index than the thinner center of the film.

Beispiel 3 Wie im Beispiel 2 werden durchsichtige glasfolienverstärkte Kunststoffscheiben hergestellt mit einem Epoxidharz, das bei Temperaturen unterhalb der Anwendungstemperatur ein hohes Dämpfungsmaximum hat und dessen Einfriertemperatur oberhalb der Anwendungstemperatur liegt. Eine solche Kombination ist fest und hart und doch sehr unempfindlich gegen Schlagbeanspruchung. Schon relativ dünne Scheiben sind schußsicher. Nach einem heftigen Aufprall ist nur eine eng begrenzte Stelle blind geworden. Schüsse aus einigen Dekametern Entfernung hinterlassen keine Spuren. Beispiel 4 Wie im Beispiel 2 werden durchsichtige glasfolienverstärkte Kunststoffscheiben hergestellt, deren Oberflächen mit dünnen polierten Glasscheiben abgedeckt werden. Solche Kombinationen besitzen die hohe Kratzfestigkeit des Glases.Example 3 As in Example 2, transparent glass film reinforced Plastic disks made with an epoxy resin that is resistant to temperatures below the application temperature has a high attenuation maximum and its freezing temperature is above the application temperature. Such a combination is firm and tough and yet very insensitive to impact stress. Even relatively thin slices are bulletproof. After a violent impact there is only a very limited area got blind. Shots from a few decades away leave no traces. Example 4 As in Example 2, transparent glass-film-reinforced plastic panes are used made, the surfaces of which are covered with thin polished sheets of glass. Such combinations have the high scratch resistance of the glass.

Claims

Claims: 1. Flat, transparent plastic body reinforced with glass, in which the glass reinforcement consists of glass foils that are large compared to their thickness, characterized in that in a plastic that shrinks little when it hardens, whose refractive index after curing is the same as that of the glass films, several extending over the entire plastic body, substantially to one another parallel glass films with a thickness of 50 to 100 Rm are embedded.

2. Plastic body according to claim 1, characterized in that the surfaces of the plastic body are covered with thin polished sheets of glass.

3. Procedure for the production of plastic bodies according to claims 1 and 2, characterized in that that the drawing edges of the drawn glass films first cut off the thus obtained Foils are then electrostatically charged for better wetting and then with Plastic are wetted, whereupon the plastic-coated foils finally stacked and pressed to form a composite. Considered Publications: »Kunststoffe«, 1961, p. 629.