DE1596889C3

DE1596889C3 - Wäßrige Lösung für die Erzeugung von auf Glasscheiben haftenden Schutzschichten

Info

Publication number: DE1596889C3
Application number: DE1596889A
Authority: DE
Inventors: Theodore James Genoa Ohio Motter (V.St.A.)
Original assignee: Libbey Owens Ford Co
Current assignee: Pilkington North America Inc
Priority date: 1966-11-02
Filing date: 1967-10-30
Publication date: 1979-12-06
Also published as: LU54780A1; US3486918A; DK133092B; ES346519A1; GB1201275A; SE322025B; DK133092C; NL6714591A; CH517671A; BE705957A; DE1596889B2; DE1596889A1

Description

0,25-3,Og eines vernetzten Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren der Strukturformel

v_ ri₂ v_ H₂

O=C

C=O

ml
0,5— 10 g
0,25 -5g

ml

und mit einer Viskosität von 80 00OmPa s in l%iger Lösung bei einem pH-Wert von etwa 9
Wasser

konzentriertem Ammoniumhydroxid
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 15 000 - 20 000.

^l0

15

und mit einer Viskosität von 12 000-160 000 mPa s in l°/oiger Lösung bei einem pH-Wert von etwa 9
Wasser

konzentriertes Ammoniumhydroxid
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 15000-20000.

2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus

Ig eines vernetzten Äthylen-Maleinsäure-

anhydrid-Copolymeren der Strukturformel

-CH₂-CH₂-CH CH-

O=C C=O

40

45

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Lösung für die Erzeugung von auf Glasscheiben haftenden, abwaschbaren, durchsichtigen Schutzschichten.

Handelsübliche Scheiben- und Spiegelgläser sind meistens Natriumcarbonat-Calciumoxid-Siliziumdioxid-Gläser, die die Neigung haben, auszuwittern, d. h., daß sie ein gewisses Fleckigwerden insbesondere nach längerer Lagerung zeigen. Dies beruht auf dem Vorhandensein eines Alkalifilms auf der Oberfläche des Glases, der gegenüber der Luftfeuchtigkeit eine erhöhte Affinität aufweist, so daß sich hierdurch unter Ausbildung einer stark alkalischen Lösung eine korrodierende Wirkung ergibt.

In der Vergangenheit sind große Anstrengungen gemacht worden, das genannte Auswittern und Fleckigwerden des Glases in wirksamer Weise zu verhindern und das Glas während der Lagerung zu schützen. So sind bei der industriellen Herstellung von Scheiben- und Spiegelglas Vorrichtungen zum Waschen mit Wasser und Behandeln mit Säure zu einem Teil der notwendig erscheinden Ausrüstung gemacht worden, um den alkalischen Film zu entfernen und/oder zu neutralisieren. Die gewaschenen Glasscheiben sind sodann mit speziellen absorbierenden Papieren verpackt oder zwischengelagert worden. ■<

Eine derartige Behandlung bedingt jedoch einen erheblichen Kostenaufwand bezüglich der Zeit, des Raumbedarfs und auch durch den Aufwand an Arbeitskräften.

Es ist bereits ein Verfahren zum Aufbringen von wasserlöslichen Kohlenwasserstoffen während der Herstellung von Glasscheiben bekannt, wobei der vorübergehend auf der Glasscheibe aufgebrachte Schutzüberzug transparent ist und durch Wasserbehandlung wieder gelöst werden kann (US-PS 28 24 411). Bei dieser bekannten Verfahrensweise kann neben wasserlöslichen Kohlehydraten auch eine wäßrige Glykoselösung oder eine entsprechende Dextrinlösung Anwendung finden. Gegen die bei den bekannten verwendeten Materialien auftretende Gefahr des Zusammenklebens aneinanderliegender Scheiben während der Lagerung wird empfohlen, dem Schutzüberzug ein Füllmaterial, wie beispielsweise Holzmehl, beizumischen oder ein anderes pulverförmiges Material auf die Oberfläche aufzustäuben. Damit ergibt sich jedoch bei den bekannten verwendeten Überzügen zur Verhinderung des Auswitterns und Fleckigwerdens der Glasoberfläche,n ein zusätzlicher Aufwand und erhöhte Vorsicht während der Lagerung von Scheiben, die in Paketform zusammengefaßt sind.

Andererseits ist es grundsätzlich nicht neu, unabhängig vom hier interessierenden Zweck der Schutzfilmbildung für Glasoberflächen unter bestimmten Bedingungen und mit besonderen Voraussetzungen, Copolymere herzustellen, von denen bekannt ist, daß sie wasserlöslich sind (US-PS 23 78 629).

Der vorliegenden Anmeldung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine wäßrige Lösung für die Erzeugung von auf Glasscheiben haftenden, abwaschbaren, durchsichtigen Schutzschichten zu schaffen, die neben den bekannten Eigenschaften auch eine ausreichende Kratzfestigkeit besitzen, wobei sie insbesondere gleichzeitig nicht klebrig sein dürfen, so daß das Erfordernis zusätzlicher Füllstoffe entfallen kann, und wobei schließlich an dem Schutzüberzug keine Schneidoder Schleifsplitter haftenbleiben dürfen, wenn die mit der Schutzschicht überzogenen Glasscheiben bearbeitet werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine wäßrige Lösung erreicht, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Eine vorteilhafte Zusammensetzung einer solchen wäßrigen Lösung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2.

Die entsprechend der vorliegenden Erfindung zusammengesetzte wäßrige Lösung ist, nachdem sie in Form einer Schutzschicht auf der Glasoberfläche vorliegt, als solche praktisch unbeschränkt lagerfähig, ohne daß ein Haften einzelner Glasscheiben bei Stapellagerung auftritt, sie zeichnet sich durch eine außerordentlich günstige Schnelltrocknung während des Aufbringens auf die Glasscheibenoberfläche aus und garantiert, daß das bekannte Auswittern und Fleckigwerden ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung mit Sicherheit vermieden wird. Bei ausreichender Kratzfestigkeit ist die wäßrige Lösung für die Erzeugung der Schutzschicht gleichzeitig derart klar und durchsichtig, daß sie keinerlei optische Verzerrungen oder Verfärbungen

zeigt und damit wahlweise auch nach der Montage der Glasscheibe auf dieser verbleiben kann. Andererseits genügt ein einfaches Waschen mit klarem Wasser, um die Schutzschicht entfernen zu können.

Die wäßrige Lösung, die im wesentlichen ein an sich bekanntes Copolymer enthält, wird auf die Glasoberfläche aufgebracht noch während sich das Glas nach der Herstellung auf erhöhter Temperatur befindet, wobei die Glasscheiben selbst im allgemeinen in Form eines kontinuierlichen Flachbandes gefertigt werden und anschließend eine Temperzone durchlaufen. An die Temperzone oder den Temperofen schließt sich eine Verarbeitungsstation an, in der das Glasband in einzelne Scheibenabschnitte zerschnitten wird, wobei die wäßrige Lösung für die Erzeugung der Schutzschicht aufgebracht wird, bevor das Glasband die Verarbeitungsstation erreicht und nachdem es den Temperofen verlassen hat. Das Aufbringen der wäßrigen Lösung kann beispielsweise mittels einer Sprühvorrichtung geschehen, wobei beliebige an sich bekannte Anordnungen denkbar sind.

Die Überzugslösung besteht aus einer verdünnten wäßrigen Lösung eines vernetzten Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Viskosität in einer 1%igen Lösung von 12 000 bis 160 000 mPa s bei einem pH-Wert von etwa 9. Die Strukturformel dieser Harzcopolymere ist die folgende:

2—CH₂-CI
O=C

C=O

Diese Copolymere werden als verdünnte alkalische wäßrige Lösungen angewandt, wobei diejenigen mit höheren Molekulargewichten bevorzugt sind. Es wird eine Überzugslösung mit irgendeinem dieser Copolymeren hergestellt werden, deren Viskositäten von 12 000 bis 160 000 mPa s liegt und die folgende Anteile aufweist:

Harz-Copolymer bzw. vernetztes
Äthylen-Maleinsäureanhydrid 0,25 bis 3,0 g

Wasser 500 ml

Alkalisches Mittel, und zwar
konzentriertes Ammoniumhydroxid 0,5 bis 10 g

So führen, um zwei spezifische Beispiele wiederzugeben, Harz-Copolymere mit Viskositäten von 80 000 bis 160 000mPas zu ausgezeichneten Ergebnissen, und nach dem Auflösen in Anteilen von einem Gramm des Harzes in 500 ml Wasser und 2 g konzentriertem Ammoniumhydroxid ergibt sich eine Lösung mit einer größtmöglichen Dichte, die leicht versprühbar ist.

Das Copolymer führt in Lösung nach dem Versprühen auf Glasoberflächen bei einer Temperatur von etwa 120⁰C zu einem glatten, durchsichtigen Film, der praktisch genau so klar wie das Glas selbst ist.

Die Oberflächenglätte und Kratzfestigkeit dieser Filme wird stark durch Zusatz eines verträglichen Schmiermittels verbessert, wie einer hochmolekularen Polyäthylenglykolverbindung, und zwar unter Anwendung einer Menge von 1 g dieser Verbindung in der obigen Zusammensetzung, wodurch gute Ergebnisse erzielt werden. Mengen des Schmiermittels von 0,25 bis 5,0 g können ebenfalls angewandt werden, wodurch sich zwar eine geringfügige Erhöhung der Trübung ergibt, jedoch immer noch ein Film ausgebildet wird, der ausreichend durchsichtig ist. Das spezifische hier angegebene Polyäthylenglykol ist das höchste Glied einer Reihe von Verbindungen, deren Molekulargewichtsbereich sich von 200 bis 20 000 erstreckt, wobei

·> diese Verbindung in dem Bereich von 15 000 bis 20 000 liegt.

Um ausreichende Versuche bezüglich des Wirkungsgrades der vorliegenden Lösung als Schutzschicht zu erhalten, wurden ca. 93 m² Scheibenglas mit Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Viskosität

von 80 000 mPa s in einer l%igen Lösung besprüht. Die Sprühlösung wurde in Ansätzen von 2081 in der folgenden Weise hergestellt:

208 1 destilliertes, nicht entsalztes Wasser wurden in einen großen Mischkessel eingebracht und auf 60°C erhitzt. Nachfolgend wurden 416 gdes Harzes zugesetzt und unter gutem Rühren dispergiert. Sodann wurden 416 g Carbowax-Polyäthylenglykol-Verbindung zugesetzt und anschließend 832 ml konzentriertes NH₄OH hinzugegeben. Schließlich wurde zwei Stunden lang kräftig gerührt und die Lösung vor Gebrauch über Nacht stehengelassen.

Beim Eingeben der Lösung in eine mit Epoxykunststoff ausgekleidete Stahltrommel war diese praktisch klar durchsichtig mit einem Feststoffgehalt von 0,4%.

Bei den durchgeführten Tests wurde die Harzlösung mit einer Sprühpistole versprüht, und zwar unter einem Druck von 3,5 kg/cm², wobei die Nadeleinstellung der zugehörigen Düse*2 bis 3 Drehungen geöffnet war. Die

jo Sprühpistole wurde hin- und hergehend mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von 12,2 bis 15,2 m/min über die Glasoberfläche bewegt, wobei das Glas eine Temperatur von 120°C aufwies. Die Sprühbedingungen waren so eingestellt, daß angenähert 6 ml der Lösung pro 9,3 dm² der Glasoberfläche bei einer Schwankung von etwa 1 ml aufgebracht wurden. Die Schutzschicht haftet fest, selbst nachdem sie 10 Minuten in einem Wasserdampfautoklaven bei 0,5 kg/cm² behandelt worden ist. Die Schutzschicht erweicht, wenn sie 100% relativer Luftfeuchtigkeit bei Raumtemperatur ausgesetzt ist, wird jedoch nicht klebrig und läßt sich bei schwacher Reibung mit Wasser entfernen.

Das in der oben beschriebenen Weise überzogene Glas wurde sodann in Scheiben mit Abmessungen von 61 cm χ 61 cm zerschnitten, in Kisten verpackt und drei Monate bis zu einem Jahr unter folgenden Bedingungen gelagert:

1) unter normalen Glaslagerungsbedingungen;
2) unter anormalen schlechten Lagerungsbedingungen;

3) bei21^cCund50% relativer Luftfeuchtigkeit;

4) unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit und schwankender Temperatur.

Weitere Kisten wurden einem beschleunigten Ofentest unterworfen und andere in Vibrationen versetzt, und zwar sowohl vor als auch nach dem Lagern, wobei mit 70 U/min 2 Stunden lang gearbeitet wurde. Dies entspricht einem 1600 km weiten Versandweg mit der Eisenbahn.

Das gesamte Glas wurde sodann untersucht, um die Überzüge zu bewerten; es wurde gefunden:

1) Kratzer, bedingt durch normale Handhabung, liegen sehr gut im Rahmen der annehmbaren Toleranzen, das gleiche gilt auch für Kratzer, die sich durch den Vibrationstest ergeben;

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2) keine der überzogenen Glasscheiben klebte anein- 5) das überzogen Glas zeigt nur ein sehr geringfügiges ander; Festhaften von Schneidsplittern an dem Glas;

3) es liegt kein Fleckigwerden oder Auswittern vor, 6) das Überziehen und Lagern des überzogenen das sich nicht durch Waschen entfernen ließe; Glases hat keine scheinbare Wirkung auf das

4) der Überzug widersteht einem leichten Spülen mit ■-> Abschleifen der Kanten, das Versilbern, Überfüh-Wasser, jedoch ergeben sich keine Schwieirigkei- ren in Schichtkörper oder Verglasungen unter ten bei seiner Entfernung, wenn das Glas durch eine Anwendung herkömmlicher Glasungsverbindunherkömmliche, mit Bürsten und Wasser arbeitende gen.

Waschmaschine hindurchgeführt wird;

Claims

Patentansprüche:

1. Wäßrige Lösung für die Erzeugung von auf Glasscheiben haftenden, abwaschbaren, durchsichtigen Schutzschichten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Komponenten und Anteilen besteht: