DE2343349C2 - Schichtstoff aus einer Polyvinylbutylralschicht und einer orientierten, optisch transparenten, wärmefixierten Polyäthylenterephthalatschicht, geeignet als Bestandteil von Verbundglas - Google Patents

Schichtstoff aus einer Polyvinylbutylralschicht und einer orientierten, optisch transparenten, wärmefixierten Polyäthylenterephthalatschicht, geeignet als Bestandteil von Verbundglas

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DE2343349C2
DE2343349C2 DE2343349A DE2343349A DE2343349C2 DE 2343349 C2 DE2343349 C2 DE 2343349C2 DE 2343349 A DE2343349 A DE 2343349A DE 2343349 A DE2343349 A DE 2343349A DE 2343349 C2 DE2343349 C2 DE 2343349C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtstoff aus einer Polyvinylbutyralschicht und einer orientierten, optisch transparenten, wärmefixierten Polyäthylenterephthalatschicht, der beim Betrachten in partiell polarisiertem Licht im wesentlichen frei von Farbrändern ist.
Ein derartiger Schichtstoff kann mit einer Glasschicht eines durchscheinenden Gefüges verbunden werden.
Bei der Verwendung des Schichtstoffes In solchen Gefügen wird - wie bekannt - die freie Oberfläche der Polyäthylenterephthalatschicht mit einem abriebbeständigen Überzug versehen. Dabei müssen die optischen Eigenschaften der eine Schutzschicht darstellenden Polyäthylenterephthalatschicht, den Erfordernissen wie möglichst geringe Trübung und Freiheit von optischen Unregelmäßigkelten, wie Gel und linsenartigen Einschlüssen, entsprechen. Auch eine gleichmäßige Dicke Ist erforderlich, um linsenartige optische Verzerrungen zu vermeiden. Ebenso ist es wichtig, daß die Scheibe frei von »Regenbogeneffekten« ist. Die Verwirklichung dieser Kombination gewünschter optischer Eigenschaften ist ziemlich kompliziert.
Wenn das Material Irgendeines Bestandteils des Verbundglases Im Betrachtungssystem gegenüber partiell polarisiertem Licht anisotrop ist, können zum Beispiel »Regenbogeneffekte« auftreten. Die Bedingung, frei zu sein von Farbrändern bei der Betrachtung In partiell polarisiertem Tageslicht ist eine entscheidende Bedingung.
Die für den Stand der Technik, von dem im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen ist, repräsentative CA-PS 5 96 193 betrifft ein Slcherheitsglasgefüge mit mehreren Schichten, von denen eine eine Folie aus biaxial orientiertem Polyäthylenterephthalat Ist. Obwohl diese Folie mehrere der gewünschten Eigenschaften aufweist, die bei Verwendung für Windschutzscheiben erwünscht sind, fehlen Ihr andere Eigenschaften, wie Zerbrechlichkeit und das Freisein von Farbrändern oder »Regenbogeneffekten«, um nur die wichtigsten zu nennen.
Andere optische Eigenschaften als das Freisein von Farbrändern, die mit der Polarisation von Licht verbunden sind, sind ebenfalls wichtig. Zu diesen optischen Eigenschaften gehört die optische Transparenz, was ein Freisein von Inneren und äußeren Schleiern und ein Freisein von Unvollkommenheiten der Oberfläche oder optischen Unregelmäßigkeiten einschließt, was einen klaren Durchblick durch die Folie beeinträchtigen würde. Diese Transparenz bezieht sich nicht auf die Farbstoffe oder Pigmente, die zur Erzielung optischer Effekte zugesetzt werden können, z. B. um Sonnenlicht oder Blendlicht abzuschirmen.
So wichtig wie die optischen Eigenschaften sind auch die mechanischen Anforderungen, die an eine derartige Folie gestellt werden.
Erforderlich ist, daß die Folie eine ausreichende Härte, Dicke und Steifigkeit besitzt, so daß sie einem Eindellen und Zerkratzen widersteht, wenn sie auf einer weichen, nachgiebigen Schicht (nämlich Polyvinylbutyral)
5Ii ließt. Sie muß diese Funktion erfüllen, ohne das Stoßverhalten des Gesamtverbundglases, also einschließlich der Glasschichten, wesentlich zu verändern. Ein Konflikt entstellt zwischen der Forderung nach diesem Beschädigungsschutz auf der einen Seite und der geringen Schlagzähigkeit auf der anderen Seite. Zur Verhütung einer Elndellung sind dünne Folien mit niedrigem Modul ungeeignet, ebenso dickere Filme, die eine zu hohe Schlagzähigkeit besitzen.
Um die durch Zusammenstoß und Geschwindigkeitsverzögerung verursachten Autoinsassenverletzungen auf ein Minimum zu reduzieren, 'muß der Härteindex des Verbundglases auf einer von den Herstellern erstellten Skala, die eine Beziehung zum Aufprall und der Geschwindigkeitsverzögerung herstellen soll, unter einem vorbestimmten Wert liegen. Zwar gibt es keine Einzeleigenschaft der nicht auf einem Träger aufgebrachten Folie, die einfach gemessen und zum Härteindex in Beziehung gesetzt werden kann; die Luftdruck-Schlagzähig-
6D keit, falls zusammen mit anderen Eigenschaften, wie der Bruchdehnung, berücksichtigt, ist jedoch ein geeigneter Wegweiser. Dieses Fehlen einer vollständigen Korrelation Ist bedingt durch die Unterschiede Im Bruchverhalten der Folie bei der Verwendung und bei den Schlagtestverfahren unter bestimmten Bedingungen.
In Verbindung mil Glas wird die Folie beim Bruch des Glases intensiver Beanspruchung entlang den Bruchlinien des Glases unterworfen, während geringe oder gar keine Beanspruchung in den Gebieten dazwischen
<>5 auftritt. Dies verursacht eine starke Dehnung entlang diesen Linien, was zu einem bröckligen Bruch führt.
Andererseits werden beim pneumatischen Schlagtest wesentliche Flächen der Folie der Einwirkung der Schlagenergie ausgesetzt, mit dem Ergebnis, daß die Dehnung auf ein großes Volumen verteilt wird. Dementsprechend hängt der Bruchmechanismus von der Foliendicke und den Testparametern ab. Die Fähigkeit der Folie,
sich dem Schlagschock durch dieses größere Volumen anzupassen, insbesondere bei dicken Folien, führt bei niedrigeren Energien zu einem dehnbaren Bruch. Demgemäß werden zur Erzielung des gleichen bröckeligen Frakturmechanismus für dickere Folien pneumatische Schlagmessungen bei höheren Schlagenergien (Kugelgeschwindigkeit) vorgenommen. Die zahlenmäßigen Ergebnisse der Schlagtests als Indikatoren für die Brauchbarkeit müssen unter dem Gesichtspunkt der Dicke der Probe und dem Energieparameter beim Test (das ist die Kugelgeschwindigkeit) berücksichtigt werden.
Unter Berücksichtigung der obigen Darlegungen sollte bei einem Verbundglas mit akzeptablem Härteindex die Schlagenergie der Folie etwa 10 kg nicht übersteigen, wenn man die Schlagenergie in einem geeigneten Test mißt, der zur Nachahmung des Schlagverhaltens der Folie in Verbindung mit einem Verbundglas bestimmt ist, wie es noch näher dargelegt wird.
Folien mit symmetrischer, biaxialer Orientierung sind im allgemeinen ungeeignet, da bei Dicken, die für einen Beschädigungsschutz geeignet sind, die Schlagfähigkeit zu groß ist.
Von Bedeutung ist auch ein Wärmefixierungsschritt, da er der Folie eine gewünschte hohe Dichte verleiht. Eine solche hohe Dichte, die ein Anzeichen von hoher Kristallinität ist, fördert nicht nur die verlangte niedrige Schlagzähigkeit, sondern steigert auch die Dimensionsstabilität der Folie bei erhöhten Temperaturen, die zum i> Beispiel beim Härten angewendet werden.
Beim Auflaminieren eines Schichtstoffes auf ein Glas zur Herstellung eines Verbundglases werden die Teile des Schichtstoffes bei Autoklaventemperatur von etwa 130 bis 1500C 7 bis 180 M'nuien lang erhitzt, um maximale Festigkeit der Verbindung zu gewährleisten. Die Folie, die der Einwirkung dieser Temperatur unterworfen werden soll, muß daher eine bestimmte kritische thermische Stabilität besitzen, damit sie den Erfordernissen zur Herstellung von Verbundglas genügt.
Weiterer Stand der Technik ist in den US-PS 25 26 728, 28 37 454 und in der DE-OS 20 55 361 beschrieben.
Zusammengefaßt muß die zur Herstellung des Schichtstoffes verwendete Polyäthylenterephthalatfolie folgende Eigenschaften aufweisen:
1. Optische Transparenz, frei von Schleiern und frei von optischen Verzerrungen;
2. Haftbarkeit an Polyvinylbutyral und einem abnutzungsbeständigen Überzug;
3. Zerbrechlichkeit, das heißt niedrige Schlagzähigkeit und geringe Dehnung und Zerreißfestigkeit beim Bruch;
4. Erwärmbarkelt auf wenigstens 1300C für das Formen, Laminieren und Beschichten; ™
5. frei sein von Interferenzfarben;
6. ausreichende Dicke und Steifigkeit bzw. Härte (ausreichend hoher Modul), um Beschädigungen oder ein Eindellen zu verhüten, wenn sie in Verbindung mit einem weichen Material auf Glas laminiert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schichtstoff der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die für die Polyäthylenterephthalatschicht verwendete Folie die oben genannten Eigenschaften aufweist und von Verzerrungen und bei Betrachtung in partiell polarisiertem Licht im wesentlichen von Farbrändern frei und zerbrechlich 1st.
Diese Aufgabe wird gemäß der frflndung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. 4l)
Von Verzerrungen frei ist die Polyäthylenterephthalatschicht dadurch, daß die Dickeschwankungen der Folie kontrolliert werden, und zwar so, daß die Dickeabweichung weniger als \% pro 2,54 cm entlang der Oberfläche der Folie beträgt. Das Fehlen von Farbrändern bei Betrachtung der Polyäthylenterephthalatschicht In partiell polarisiertem Licht Ist dadurch erreicht, daß die zur Herstellung der Schicht verwendete Folie eine sehr hohe optische Verzögerung von mindestens 5000 nm aufweist. Diese hohe optische Verzögerung beruht ihrerseits auf ■<> einer hohen Doppelbrechung und diese wird ebenso wie die Zerbrechlichkeit der Folie dadurch erreicht, daß man die Folie In den im Patentanspruch 1 angegebenen Bereichen asymmetrisch mit einer geringen Reckung in Maschinenrichtung (MD) und einer höheren Reckung quer zur Maschinenrichtung (TD) reckt und anschließend wärmefixiert.
Die Verzögerung kann als Doppelbrechung und Foliendicke definiert werden, und zur Erzielung der in der >" Folie erforderlichen kritischen Verzögerung ist eine hohe Doppelbrechung erforderlich.
Doppelbrechung ist eine dimensionslose Zahl und sie ist ein direktes Maß der maximalen Differenz der Brechungslndices der Folie bei senkrechten Achsen. Wenn eine doppelbrechende, orientierte Polyäthylenterephthalatfolle einen planpolarisierten Lichtstrahl durchläßt, der senkrecht zur Orientierungsachse auftrifft (Im rechten Winkel zur Folienebene, z. B.), so wird das Licht in zwei Strahlen aufgespalten, die in Winkeln zuein- >5 ander polarisiert sind, einer der beiden ist schneller als der andere. Der Abstand, in dem sich der eine dieser Strahlen beim Austritt aus der Folie hinter dem anderen befindet, steht in Beziehung zur Verzögerungswirkung der Probe (ausgedrückt In nm), und diese ist mit der Foliendicke und der Doppelbrechung, Δη, durch folgende Gleichung verknüft:
Verzögerung = Dicke χ Doppelbrechung.
Die Dicke 1st einfach zu messen; die Doppelbrechung wird bestimmt. Indem man den maximalen Brechungs-Index, gemessen In einer Richtung, vom kleinsten Brechungsindex subtrahiert, gemessen in einer Richtung im rechten Winkel zum Maximum. Der Brechungsindex wird mit Hilfe eines Zeiss Refraktometers gemessen, (1< wobei eine Flüssigkeit mit hohem Brechungsindex, wie Dijodmethan, zur Benetzung der Grenzfläche zwischen der Folie und der Optik des Instrumentes verwendet wird.
Die Brauchbarkeit von Folien mit hoher Doppelbrechung für die Anwendungsgebiete Fensterherstellung,
Glastechnik, läßt sich in Form der Gesamtverzögerung von polarisiertem Licht bei solchem Verbundglas erklären. Im allgemeinen kann man Interferenzfarbrändern feststellen, wenn eine doppelbrechende Folie in weißem Licht zwischen zwei gekreuzten Polarisationsfliltern betrachtet wird. Wenn die Verzögerung der Folie (das Produkt aus der Dicke in nm und der Doppelbrechung) 90 nm oder weniger beträgt, so erscheint die Folie iarblos. Mit zunehmender Verzögerung bis auf 500 nm (durch Erhöhung der Doppelbrechung oder der Dicke oder von beiden) gehen die Ränder durch das Farbspektrun, gefolgt von einer diffusen Grauzone. Oberhalb etwa 550 nm erscheint ein Interftienzmuster zweiter Ordnung und oberhalb etwa UOO nm ist ein Interferenzmuster dritter Ordnung zu sehen. Folien mit einer Verzögerung, die das Farbspektrun) zeigt, sind wegen des Problems mit dem polarisierten Licht, wie oben beschrieben, nicht nutzbar. Oberhalb 5000 bis 7000 nm tritt mehrfach Interferenz in solchem Ausmaße au;, daß die Folie kontinuierlich farblos erscheint. Eine gereckte Folie mit einer Doppelbrechung von 0,07 und einer Dicke von 100 000 nm hat eine Verzögerung von 7000 und ist bezüglich der optischen Neutralität zufriedenstellend. Andererseits hat eine nicht orientierte Folie eine Doppelbrechung von Null, geringe Spannungen können jedoch Farbränder verursachen. Sogenannte symmetrisch biaxial orientierte Folien haben gewöhnlich Doppelbrechungswerte von 0,01 bis 0,03 bei Dicken im
1^ Bereich von l."!000 bis 100 000 nm und erzeugen Farbränder. Die erfindungsgemäß verwendete Folie zeigt diese Farbränder nicht.
Bei der erfindungsgemäßen asymmetrischen Orientierung und anschließender Wärmefixierung der Polyäthylenterephthalatfolie werden eine ausreichende Härte und Modulwerte erreicht, die im allgemeinen über 21 100 kg/cm2 liegen, wobei die Folie dennoch die geforderte Zerbrechlichkeit hat, so daß sie in zur Erfüllung der Schutzaufgaben in Verbindung mit Glas ausreichender Dicke verwendet werden kann, ohne dabei zu stark die Schlageigenschaften des Verbundglases zu beeinflussen. Folien dieser Art sind nur in einer Richtung gereckt oder in zwei Richtungen bei stark unsymmetrischem Streckverhältnis (unter Bedingungen, die ganz allgemein in der US-PS 28 23 421 zur Erzielung einer hohen Doppelbrechung dargelegt sind), das heißt auf bis zum 1.25fachen ihrer Länge in der einen Richtung und das 3-bis 4fache ihrer Länge in der anderen Richtung und
sind anschließend bis zu einer Kristallinität von mehr als etwa 1,360 wärmefixiert. Diese Folien, die in wenigstens einer Richtung eine niedrige Zugfestigkeit beim Bruch und Dehnung beim Bruch haben, und als Folien bekannt mit Fibrillierungseigenschaften sind, besitzen die erforderliche Zerbrechlichkeit und haben niedrige Schlagzähigkeit und Zerreißfestigkeit.
Eine Polyäthylenterephthalatfolie. die beispielsweise auf das 3,5fache ihrer Breite gereckt und bei 15O0C unter Spannung auf eine Dichte von mehr als 1,360 g/cm' wämefixiert worden ist, schrumpft bei freier Aufhängung bei 135° C nicht mehr als 5% in ihrer Länge oder Breite. Diese geringe Schrumpfung, kombiniert mit dem Fehlen einer Schleierbildung beim Erhitzen, sorgt für die erforderliche thermische Stabilität und die Zerbrechlichkeit in der Folie und macht sie für die von der Erfindung angestreben Zwecke geeignet. Eine solche geringe Schrumpfung kann ohne Nachteil bei der Aufbringung z. B. des kratzbeständigen Überzuges, was noch näher zu beschreiben ist, bei den angewendeten hohen Temperaturen stattfinden. Beim Aufbringen des abnutzungsbestandigen Überzugs auf der Polyäthylenterephthalatschicht können Temperaturen von 1350C während bis zu 24 Stunden erforderlich sein.
Wärmefixierte Folien aus Polyäthylenterephthalat mit höherem Molekulargewicht, das heißt einer Intrtnsic-Viskosität von mehr als 0,7 (0/40 Tetrachloräthan/Phenol) können ausreichend zerbrechlich gemacht werden,
w wenn das Ausmaß der Asymmetrie der Orientierung und die Dichte sehr hoch sind. Folien mit Viskositäten von nur 0,45 können verwendet werden, falls bei der Verarbeitung die nötige Vorsicht beachtet wird, da sie leicht zerbrechlich sind.
Die Polyäthylenterephthalatfolie zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtstoffes weist eine Dicke von mindestens 0,0254 mm, vorzugsweise 0,0254 bis 0,254 mm auf. Um die unerwünschten optischen Verzerrungen
4* auf ein Mininum zu reduzieren, wird bei der Herstellung der Folie vorzugsweise eine Gießtechnik angewandt, bei der der Raum zwischen dem Extrudierungsmundstück und der Kühltrommel klein ist, so daß das extrudierte Polymerisat den Zwischenraum zwischen dem Mundstück und der Trommel auf der ganzen Breite des Extrudats ausfüllt. Die Drehung der Trommel zieht Polymerisat ab und bildet eine Folie auf der Trommel. Die Dicke der gebildeten Folie wird gesteuert durch den Abstand zwischen der Trommel und einem Abstreifmesser, das sich über der Breite der Trommel befindet, parallel zu ihrer Achse. Luftströme aus Quellen, die sich in einem gewissen Abstand um die Trommel herum befinden, werden verwendet, um die Kühlung durch die Trommel zu ergänzen. Man benutzt eine Kalanderwalze, um die Folie zu glätten. Mit Hilfe dieser Gießmethode wird eine Folie erhalten, die weniger als 1% Dickeabweichung pro 2,54 cm aufweist und in annehmbarer Welse frei von optischen Verzerrungen ist. Die Dickeabweichung wird mit einem handelsüblichen Elektromikrograph
- bestimmt, wobei die Messungen in 1,587 mm-Schritten über die Oberfläche des Filmes vorgenommen werden.
Beide Oberflächen der Polyäthylenterephthalatfolie können so konditioniert sein, daß Ihr Vermögen, an der zähen, dehnbaren Schicht aus Polyvinylbutyral und dem nachfolgend beschriebenen abnutzungsbeständigen Überzug zu haften, gesteigert wird. Die bevorzugte Methode zur Konditionierung der Oberfläche oder der Oberflächen der Folie zur Erzielung einer guten Haftung besteht darin, sie direkt mit einer Gasflamme eine ausreichende Zeit lang in Berührung zu bringen, so daß die Oberflächeneigenschaften des behandelten Materials geändert werden. Die Einwirkungszeit darf jedoch nicht so lang sein, daß die Eigenschaften der Masse des Materiales verändert werden. In zahlreichen Patenten sind Flammbehandlungsverfahren beschrieben, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, vgl. 7. B. US-PS 26 32 921, 26 48 097, 26 83 894 und 27 04 382. Insbesondere bevorzugt man eine reduzierende Flamme (hohes Verhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff). Gewünschtenfalls (Λ können auch andere bekannte elektrische und chemische Oberflächenkonditionierungsbehandlungen angewendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Schichtstoff auf der Seite der Polyäthylenterephthalatschicht einfcn abriebbeständigen Überzug auf. Das abriebbeständige Überzugsmaterial, das aus einer
Lösung aufgebracht wird und zur Entwicklung seiner gewünschten Eigenschaften einer Heißbehandlung bedarf, wird vorzugsweise auf die Polyäthylenterephthalatfolle aufgebracht, bevor diese mit der Polyvlnylbutyralschlcht vereinigt wird. Im allgemeinen Ist eine mehrstündige Temperaturbehandlung von 135° C für die Härtung beim Aufbringen dieses Überzuges erforderlich. Ein solches Überzugsmaterial ist vorzugsweise eine Masse, die (1) ein fluorkohlenstoffhaltiges Mischpolymerisat und (2) ein Vernetzungsmittel, z. B. Polykieselsäure oder deren Derivate, Melaminformaldehydharze oder polyfunktionelle aromatische und aliphatlsche Carbonsäuren oder deren Derivate, enthält.
Mannigfaltige abriebbeständige Überzugsmaterialien, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, sind bereits beschrieben worden, vgl. z. B. US-PS 35 47 318, 35 14 425, 33 90 203, 34 29 845, 34 29 846 und 34 76 827 und DE-OS 20 01 346. in
Eine besonders brauchbare abriebbeständige Überzugsmasse, die (1) ein fluorkohlenstoffhaltlges Mischpolymerisat und (2) Polykieselsäure enthält, ist Im Handel erhältlich. Ein solches Überzugsmatieral bietet eine große Beständigkeit gegenüber Abnutzung, Lösungsmitteln und Bewitterung und weist nur geringe Schleierbildung auf, während es die optischen Eigenschaften der Basisfolie erhält. Die beschichtete Folie kann unter Anwendung der gleichen Verfahren und Techniken fabriziert werden, die für übliche polymere Folien angewendet werden, z. B. Heißformung etc.
Ein mit einem abriebbeständigen Überzug versehener Schichtstoff kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden: Herstellung einer asymmetrisch orientierten, wärmefixierten, zerbrechlichen Polyähtylenterephthalatfo-He; Konditionierung der Oberflächen dieser Folie durch Flammbehandlung oder eine andere Behandlung, um Ihr Haftvermögen zu verbessern; Aufbringen eines abriebbeständigen Überzugs auf eine solche aktivierte Oberfläche der Folie; mehrtägiges Härten des Überzuges bei einer Temperatur von wenigstens 1100C; und Aufbringen einer Polyvinylbutyralschicht auf die andere Oberfläche der Folie, um sie unter Hitze und Druck damit zu verbinden.
Die bevorzugte Polyvlnylbutylralschicht eines erfindungsgemäßen Schichtstoffes ist plastifiziert und kann nach dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt werden, vgl. z. B. die US-PS 27 20 501, 24 00 957 und 27 39 080. Ein solches plastlfiziertes Polyvinylbutyralharz ist im Handel erhältlich.
Wird der Schichtstoff zur Herstellung von Verbundglas verwendet, so ist das Glas vorzugsweise etwa 1 mm bis 3,81 mm, beispielsweise 2,54 dick. Bei dem Glas kann es sich zum Beispiel um geglühtes, thermisch getempertes oder chemisch getempertes Glas handeln.
Eine spezielle Verwendung des Schichtstoffes führt zu einem Verbundglas, das aus einem sechsschichtigen -10 Laminat besteht und Glas, Polyvinylbutyral, Glas und den Schichtstoff mit einem abriebbeständigen Überzug aufweist.
In den nachfolgenden Beispielen ist mit Zerreißfestigkeit die Kraft oder der Zug pro Querschnittflächeneinheit gemeint, ausgedrückt in kg/cm2, die zum Zerreißen der Folie bei Raumtemperatur erforderlich ist. Mit Dehnung Ist die Länge gemeint, bis zu der die Folie sich recken läßt, bevor sie zerbricht, wenn sie einer Zugbe- « anspruchung in einer Richtung bei 100% Dehnung pro Minute unterworfen wird. Der Zugmodul oder Anfangszugmodul gewöhnlich auch einfach als Modul bezeichnet und in kg/cm2 ausgedrückt, ist die Steigung der Spannungs-Dehnungskurve bei 156 Dehnung, während die Folie mit 100% pro Minute gedehnt wird. Die Zugeigenschaften der Folie werden mit Hilfe eines Instron-Zugtestgerätes bestimmt, wobei eine Probe mit einer Folienlänge von 5,08 cm und einer Breite von 2,54 cm verwendet wird und die Dehnungsgeschwindigkeit der Probe 100% pro Minute beträgt. Das Gerät liefert ein Belastungs-Dehnungsdiagramm, aus dem die passenden Werte berechnet werden können.
Die Luftdruck-Schlagzähigkeit ist die Energie, die zum Zerreißen einer Folie benötigt wird und sie wird in kg · cm ausgedrückt. Die Luftdruck-Schlagzähigkeit bestimmt man durch Messung der Geschwindigkeit eines durch Luftdruck mechanisch beschleunigten Projektiles, zuerst im freien Flug und dann im Flug unmittelbar nachdem es durch das Zerreißen der Folientestprobe gebremst worden ist. Bei diesem Test verwendet man eine Folienprobe von 44,45 χ 44,45 mm und die Projektile sind Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 12,7 mm und einem Gewicht von 8,3 g. Die Geschwindigkeit der Kugel im freien Flug beträgt 40 ± 2 m pro Sekunde für Folien von bis zu 0,1778 mm Dicke und 115 ± 2 m pro Sekunde für Folien von 0,1778 bis 0,254 mm Dicke. Man mißt die Geschwindigkeiten, indem man fotoelektrisch die Zeit für den Durchgang der Stahlkugeln sn zwischen zwei Lichtschranken, die sich in einem bekannten gemessenen Abstand voneinander befinden, mißt. Die Luftdruck-Schlagzähigkeit wird durch den Verlust der Kugel an kinetischer Energie, bedingt durch das Zerreißen der Fllmprobem gemessen und mit Hilfe der folgenden Formel berechnet:
P = K(V } - V,2)
P = Luftdruck-Schlagzähigkeit,
K = eine Konstante,
\f = Geschwindigkeit der Stahlkugel im freien Flug, V, = Geschwindigkeit der Stahlkugel im behinderten Flug.
Die Konstante K ist direkt proportional dem Gewicht des Projektiles und umgekehrt der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft
Der Zerreißvorgang wird als Elmendorf-Reißfestigkeit (nach der Methode ASTM D-1922-61-T) gemessen, & wobei die Reißfestigkeit bei Einwirkung entgegengesetzter Kräfte, die entlang einer Linie senkrecht zur Folienoberflache wirken, gemessen wird. Man fand, daß ein praktisches Maximum fur die Folienverwendung 50 g/0,0254 mm ist. Die in den Tabellen angegebenen Nominaldicken weichen nur geringfügig von den tatsäch-
lichen Dicken ab, von denen die bekannten Eigenschaften abhängen.
Anwendungsbelsplele
Folien 1 bis 10
Folien 1 bis 6 wurden aus Polyäthylenterephthalat mit einer Intrinsic-Vlskosität von 0,53 bis 0,62 (60/40 Tetrachloräthylen/Phenol bei 25° C) hergestellt, wobei geschmolzenes Polymerisat aus einem Schlitzmundstück auf eine kalte Abschreckwalze unter Bildung einer amorphen Folie extrudlert wurde, wobei die in der US-PS
ίο 32 23 757 beschriebene Methode und Vorrichtung verwendet wurde und die Folie mit Hilfe eines Drahtes angedrückt wurde. Diese amorphe Folie wurde zuerst in der Längs- oder Maschinenrichtung (MD) bei 80 bis 81° C gereckt und dann, nach einem Vorerhitzen bei 95° C, in der Querrichtung In einem Spannrahmen bei 90° C gereckt. Die Folien 7 bis 10 wurden nur in der Maschinenrichtung gereckt. Alle Folien wurden auf die angegebenen Dichten wärmefixiert. Die Luftdruck-Schlagtests wurden bei einer Kugelgeschwindigkeit von 40 ± 2 m pro Sekunde durchgeführt. Die mechanischen und optischen Eigenschaften der Proben 1 bis 6 bei verschiedenen Streckverhältnissen sind In Tabelle I angegeben.
Die Folien 1, 2 und 3 sind ungeeignet, da die Schlagzähigkeitswerte, oder einfacher die Schiagwerte, zu hoch sind. Man beachte, daß diese Folien eine hohe Bruchdehnung hatten; beim Schlagtest brachen sie mit einem biegsamen Bruch und sie wiesen hohe Zugfestigkeit und hohe Dehnung auf, was für nicht zerbrechliche Folien
M charakteristisch ist. Die Folien 4, 5 und 6 jedoch brachen mit sprödem Bruch, hatten geringe Dehnung beim Bruch und geringe Zufestlgkeit beim Bruch, gemessen in einer Richtung der Folie. Diese Folien sind durch niedrige Schlagzähigkeit gekennzeichnet. Sie weisen relativ hohe Doppeibrechnungswerte und relativ hohe Module auf (21 100 kg/cm2) und eignen sich daher für die erfindungsgemäßen Zwecke. Darüber hinaus sei gesagt, daß die symmetrisch orientierte Folie 1 wegen des hohen Schlagwertes und des niedrigen Verzögerungswertes ungeeignet ist.
In ähnlicher Weise, wie in Tabelle II gezeigt, ist die Elmendorf-Zerreißfestigkelt der Folie, die eine Funktion der Fibrillierungs- oder Zerbrechlichkeitsneigung Ist, ein weiteres Brauchbarkeitskriterium. Die Elmendorf-Zerreißfestigkelt Ist ein Maß für die Zerreißempfindlichkeit einer Folie, die der Einwirkung einer Kraft senkrecht zur Oberfläche unterworfen wird. Die Zerreißfestigkeit der Folie sollte kielner als 50 g/0,0254 mm
Die Folien der Tabelle II wurden verschieden gereckt und wärmefixiert, was die Variationen des Streckverhältnisses und der Dichte anzeigen. Längere Wärmefixierungen bei 1500C führen zu höheren Dichtewerten. Die Tabelle II zeigt, daß Folien, die in wenigstens einer Richtung sowohl geringe Dehnung beim Bruch (weniger als 50%) als auch In der gleichen Richtung geringe Zerreißfestigkeit beim Bruch (weniger als 840 kg/cm2) aufweisen, niedrige Zerreißfestigkeit in der entgegengesetzten Richtung aufweisen. Folie 9 deutet auf ungenügendes Wärmefixieren hin, das ist eine Dichte von weniger als 1,360, was hohe Dehnungen beim Bruch, verbunden mit einer niedrigen Zugfestigkeit, zur Folge hat und biegsamen Bruch und hohe Zerreißfestigkeit verursacht.
Eine erfindungsgemäße zerbrechliche Folie hat daher wenigstens eine der folgenden Eigenschaften: (1) Eine Luftdruck-Schlagzähigkeit von weniger als 10 kg · cm; (2) weniger als 50% Dehnung in wenigstens einer Richtung beim Bruch und In der gleichen Richtung weniger als 840 kg/cm2 Zugfestigkeit beim Bruch; (3) eine Elmendorf-Zerrelßfestigkeit in wenigstens einer Richtung von weniger als 50 g/0,0254 mm.
Folie Π
Eine Polyäthylenterephthalatfolie wurde aus Polymerlsatfiocken, frei von teilchenförmigen Additiven, mit einer Viskosität von 0,55 bis 0,60 (60/40 Tetrachloräthan/Phenol) hergestellt. Indem man geschmolzenes Polymerisat auf eine Gießtrommel goß und dabei die in der US-PS 32 23 757 beschriebene Methode und Vorrichtung benutzte und dabei die ganze Folie elektrostatisch andrückte. Die Folie wurde in Maschinenrichtung (MD) nicht, in einem Spannrahmen um das 3,5fache jedoch quer zur Maschinenrichtung (7B) gereckt. Die Follentemperaturen betrugen 94° C beim Eintritt in den 7B-Reckabschnitt und 115° C beim Verlassen des Reckungsabschnittes. Die Folie wurde bei 150° C unter Spannung wärmefixiert. Es wurden kurze Abschnitte getestet, die sich als frei von Farbrändern erwiesen beim Betrachten In partiell polarisiertem Licht zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern. Es wurden Doppelbrechungswerte von 2. 0,0888 mit einer 0,0762 dicken Folie (eine Verzögerung von 6600 um) erzielt. Die Folie wurde auf eine 0,381mm Poylvlnylbutyralschlcht laminiert, um einen zweischichtigen Schichtstoff zu bilden. Wird dieser Schichtstoff auf ein Verbundglas, das aus Glas, Polyvinylbutyral und Glas aufgebaut ist, laminiert und geprüft, so 1st es frei von Farbrändern und weist beim Stoß zufriedenstellende Eigenschaften auf.
Folie 12
Aus teilchenförmigen, additivfreiem Polyäthylenterephthalat wurde eine Folie hergestellt mit einer Intrlnslc-Viskosltät von 0,60, indem man geschmolzenes Polymerisat auf eine Gießtrommel goß und dabei die In der US-PS 32 23 757 beschriebene Methode und Vorrichtung verwendete und die ganze Folie elektrostatisch andrückt. Es wurde eine 0,1016 mm dicke Folie hergestellt, indem man die gegossene Folie um das l,2fache In der Maschinenrichtung und das 3,5fache in der Querrichtung reckte. Die Folie wurde In Maschinenrichtung bei 81° C gereckt und quer zur Maschinenrichtung bei einer Temperatur von 100° C und sie wurde bei 150° C unter Spannung wärmeflxlert. Die Folie wurde auf beiden Selten mit einer Flamme behandelt. Diese Folie hat eine Doppelbrechung von 0,07 und einen Verzögerungswert von 7000 nm, sie ist frei von Farbrändern bei Betrach-
tung in partiell polarisiertem Licht zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern. Sie hat auch zufriedenstellende Eigenschaften bei Schlageinwirkung.
Folie 13
Eine Polyäthylenterephthalatfolle wurde aus einem Polymerisat frei von teilchenförmigen Additiven hergestellt mit einer Intrlnslc-Viskosität von 0,60 bis 0,62, indem man das geschmolzene Polymerisat auf eine kalte Gießtrommel extrudierte und ausstrich, so daß eine amorphe Folie gebildet wurde, wobei das in der US-PS 27 54 544 beschriebene Verfahren und Geräte verwendet wurden. Die Extrusionstemperatur an der Gießform betrug 275° C und die Extrusionsgeschwlndigkelt betrug 249kg/Stunde bei 8,9306 m/Minute.
Die Kühlmitteltemperatur des Gießrades betrug 33° C und der Gießtrichter bzw. die Gießform befand sich oben genau im toten Punkt des Gießrades. Eine Kalanderwalze befand sich in einem Abstand von 45° (in Drehrichtung) von der Gießform in innigem Kontakt mit der gegossenen Folie. Rund um den Umfang des Gießrades waren zwischen der Kalanderwalze und einer Abstreifwalze, die sich in einem Abstand von 300° (in Drehrichtung) vom Trichter befand, Kühlräume für Lufteinwirkung angeordnet. Die Folie wurde nicht in Maschinenrichtung (MD) gereckt, sie wurde jedoch um das 3,55fache quer zur Maschinenrichtung (TD) in einem Spannrahmen gereckt. Im Spannrahmen betrug die Folieniemperaiur beim Verlassen der Vorheizzone 80° C, die Recktemperatur betrug 85° C und die Lufttemperatur betrug 95° C. Nach dem Recken wurde die Folie auf eine Dichte von 1,3753 g/m3 wärmefixiert. Die Temperatur des Kühlabschnittes betrug 65° C bei einer Luftgeschwindigkeit von 304,8 m/Minute. -o
Die erzeugte Folie war 0,2286 mm dick. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle III angegeben. Die Folie, deren Oberflächen durch Berührung mit einer Flamme in passender Weise konditioniert worden war, wurde auf einer Oberfläche mit einem abriebbeständigen im Handel erhältlichen Überzug beschichtet, der (1) ein fluorkohlenstoffhaltiges Mischpolymerisat und (2) Polykieselsäure enthält (73 Teile des Mischpolymerisates aus 50 Gew.-% Tetrafluoräthylen und 50 Gew.-% Hydroxybutyralvlnyläther und 27 Teilen Polykieselsäure); verschiedene Proben der beschichteten Folie wurden bei 135° C 16 bis 24 Stunden lang gehärtet und auf eine 0.381 mm Polyvinylbutyralschicht laminiert, um einen dreischichtigen Schichtstoff zu bilden. Wird dieser Schichtstoff dann auf eine Glasschicht eines Verbundglases, das aus Glas, Polyvinylbutyral und Glas aufgebaut ist, laminiert und geprüft, so weist er zufriedenstellende optische Eigenschaften und zufriedenstellende Eigenschaften bei Schlageinwirkung auf.
Folie 14
Eine Polyäthylenterepkthalatfolle wurde aus einem teilchenförmigen additivfreien Polymerisat hergestellt, mit einer Intrinsic-Viskosltät von 0,60 bis 0,62, indem geschmolzenes Polymerisat auf ein kaltes Gießrad extrudieri und mit der Rakel ausgebreitet wurde, so daß eine amorphe Folie gebildet wurde unter Anwendung der in der US-PS 27 54 544 beschriebenen Methode und Vorrichtung. Die Extrudtertemperatur an der Gießform betrug 275° C und die Extrudiergeschwlndigkelt betrug 249 kg/Stunde bei 8,9306 m/Mlnute.
Die Kühlmitteltemperatur des Gießrades betrug 34° C, und der Gießtrichter oder die Gießform befand sich oben genau Im toten Punkt des Gießrades. Eine Kalanderwalze befand sich in einem Abstand von 45° (in der Drehrichtung) von der Gießform in innigem Kontakt mit der gegossenen Folie. Rund um den Umfang des Gteßrades befanden sich zwischen der Kalanderwalze und einer Abstreifwalze, die sich In einem Abstand von 200° (In Drehrichtung) vom Trichter befand, Kühlräume für Lufteinwirkung. Die Folie wurde nicht in Maschinenrichtung (MD) gereckt, sie wurde aber in einem Spannrahmen 3.55fach quer zur Maschinenrichtung (TD) gereckt. Im Spannrahmen betrug die Folientemperatur beim Verlassen der Vorheizzone 81,5° C, die Lufttempe- « ratur des Reckabschnittes betrug 99° C. Die Folie wurde nach dem Recken bei einer Temperatur von 144° C wärmefixiert. Die Temperatur des Kühlabschnittes betrug 46° C bei einer Luftgeschwindigkeit von 152,4 m/Minute.
Die hergestellte Folie war 0,216 mm dick. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle III angegeben. Diese Folie, von zwei verschiedenen Rollen und als Folien 14(A) und 14(B) bezeichnet, ist im wesentlichen frei von optischer so Verzerrung und hat keine Dickeabweichung von mehr als 1% pro 2,54 cm entlang ihrer Oberfläche. Die Folie, die auf den Oberflächen durch Berührung mit einer Flamme In geeigneter Weise konditioniert wurde, wurde auf eine Oberfläche mlf einem abriebbeständigen Überzug versehen, der (i) ein fiuorkohienstoffnaitiges Mischpolymerisat und (2) Polykieselsäure enthält (73 Teile des Mischpolymerisates aus 50 Gew.-% Tetrafluoräthylen und 50 Gew.-SK 4-HydroxybutylvlnyIäther und 27 Teile der Polykieselsäure). Verschiedene Proben der beschichteten Folie wurden bei 135° C 16 bis 24 Stunden lang gehärtet und auf eine 0,381 mm Polyvinylbutyralschicht laminiert, um einen dreischichtigen Schichtstoff herzustellen. Wird dieser Schichtstoff dann auf eine Glasschicht eines Verbundglases, das aus Glas, Polyvinylbutyral und Glas aufgebaut 1st, laminiert und getestet, so weist er zufriedenstellende optische Eigenschaften und zufriedenstellende Eigenschaften bei Schlageinwirkung auf.
0,1016 Streckverhältnis
MD TD		 3,5 Dichte
g/cm3 		23 2084 43 349 118 Schlagzä
higkeit d.
Musters
kg-cm		 Doppel
brechung
Min. Max.		 0,0252 Verzögerung I
(nm) I
Min. Max.		 2500
0,1016 3,5 3,5 1,3939 2404 127 20,7 0,0130 0,0659 1300 5700
Tabelle I 0,1016 2,0 3,5 1,3782 Zugfestigkeit,
kg/cm2
MD TD		 2432 114 17,6 0,0491 0,0672 4200 7300
Folie Nomi
nale
< Dicke
mm		 0,1016 1,75 3,5 1,3779 1760 2488 % Dehnung
MD TD		 119 17,4 0,0614 0,0938 5900 8906
1 0,1778 1,25 3,5 1,3788 1550 1816 121 227 4,5 0,0878 0,0907 8600 17600
2 0,0686 1,25 3,5 1,3746 1244 2390 306 84 6,9 0,0693 0,1045 13900 6800 I
1,0 1,3788 777 348 2,5 0,0880 6000
4 791 5,0
5 784 6,2
< 6 5,2
') Alle Muster hatten MD- und TD-Modulwerte von mehr als 21 100 kg/cm2.
:) Folie i. ungleich nüminäl symmetrisch orientiert, halte eine Rcstdoppelbrechung und geringe Verzögerung, erzeugte Farbränder heim Betrachten in polarisiertem Licht und war sowohl optisch als auch mechanisch ungeeignet.
Tabelle Il
Folie Dicke
mm		 Streckverhältnis
MD TD		 1,0 Dichte
g/cm3 		Zugfestigkeit
kg/cm2
MD TD		 707 % Dehnung
MD TD		 4 Elmendorf-Zer-
reißfestigkeit
g/0,0254 mm
MD TD		 286
7 0,02565 3,0 1,0 1,3656 1921 630 96 6 12 458
8 0,0279 3,0 1,0 1,3752 1183 504 61 184 35 237
9 0,0213 4,0 1,0 1,3570 3279 553 49 5 151 828
10 0,02746 4,0 1,3648 1141 46 34
Tabelle III
Eigenschaft
Folie 13 (52828)
Folie 14 (A)
(653-138-1)
(115 m/sec Kugel)
Folie 14 (B) (653-138-2)
Nominale Dicke, mm MD 0,2286 0,216 0,216
Modul, kg/cm2 TD 18 580 18 300 21240
MD 38 510 39 400 40 100
Zugfestigkeit, kg/cm2 TD 707 809 812
MD 2677 2656 2593
% Dehnung TD 6,0 9,0 7,0
MD 122 139 133
F5 kg/cm2 TD 661 675 721
1113 1008 1071
Dichte (g/cm3) Gesamt 1,3753 1,3777 1,3787
% Trübung Innen 2,3 0,4 14
Oberfläche 0,6 0,1 0,7
1,7 0,3 0,8
Doppelbrechung 0,1016 0,1000 0,0971
Verzögerang (rim) (kg-cm) 22 200 21590 21940
Luftdruck-Schlagzähigkeit 6,6 6,5 6,3

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Schichtstoff aus einer Polyvinylbutyralschicht und einer orientierten, optisch transparenten, wärmefixierten Polyäthylenterephthalatfolie, geeignet als Bestandteil von Verbundglas, dadurch gekennzeichnet.
daß die Polyäthylenterephthalatfolie aus einem kristallinen Material besteht und zerbrechlich 1st, ihre Orientierung durch Reckung auf bis zum t,25fachen ihrer Länge in der einen Richtung und das 3- bis 4fache ihrer Länge in der anderen Richtung vorgenommen wurde und sie eine optische Verzögerung von wenigstens 5000 nm, eine Dicke von wenigstens 0,0254 mm und eine Dickeabweichung von weniger als 1% pro 2,54 cm entlang ihrer Oberfläche aufweist, wobei diese Folie bei Betrachtung in partiell polarisiertem Licht im wesentliehen frei von Farbrändern ist.
2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäthylenterephthalatfolie einen abliebbeständigen Überzug aufweist.
3. Schichtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäthylenterephthalatfolie "-.Ine optische Verzögerung von mehr als 7000 nm aufweist.
4. Schichtstoff nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abriebbeständige Überzug aus (i) einem fluorkohlenstoffhaltigen Mischpolymerisat und (ii) Polykieselsäure besteht.
DE2343349A 1972-08-28 1973-08-28 Schichtstoff aus einer Polyvinylbutylralschicht und einer orientierten, optisch transparenten, wärmefixierten Polyäthylenterephthalatschicht, geeignet als Bestandteil von Verbundglas Expired DE2343349C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28413172A 1972-08-28 1972-08-28

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