DE2353296A1 - Nichtanlaufendes laminat, dessen herstellung und anwendung - Google Patents

Description

betreffend

Nichtanlaufendes Laminat, dessen Herstellung und Anv/endung '

Die Erfindung "betrifft nichtanlaufende oder heschlagende Laminate mit einem starren Kern, der an zumindest einer Seite ... einen hydrophilen Überzug aufweist* und unter Wärme und Druck aufgebracht v/urde. Bei der Toevorzugten Ausführungsform weist die hydrophile Oberfläche eine Replik einer hoch bearbeiteten Fläche auf, um auf diese Weise eine im wesentlichen optisch glatte Fläche zu erreichen. Diese Laminate werde"n zu nichtanlaufenden Linsen, Fenster und ähnliche optische Gegenstände verarbeitet.

Das Problem der Trübung, von Linsen für Schutzgiäser, Instrumentendeckgläser, Fenster jund andere transparente Abdeclcungen besteht seit .langem. Trotz vieler Lösungsvorschläge für dieses Problem konnte offensichtlich noch kein allgemein anwendbarer für Linsen, Deckgläser oder Fenster gefunden werden. Die Lösungsvorschläge gerieten wieder in Vergessenheit und einige der so hergestellten Folien wurden zum

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Einwickeln von Gemüsen verwendet oder sind verfügbar. Apdere Überzüge erwiesen sich, als zu leicht abzuheben und noch, an- , dere machten verschiedene "Aktivierungen" erforderlich,Das Problem bei der Herstellung starrer, nichtverschleiernder Folien und besonders solche, die ausreichende Klarheit und glatte Oberfläche besitzen, daß sie im wesentlichen optisch neutral sind, blieb bestehen. Das zulässige Ausnaß der Störung hängt natürlich von der Endanwendung der Produkte ab.

Die Erfindung bringt nun ein starrer, nichtverschleierndes Laminat und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei sich das Laminat auf Linsen und Deckgläser verarbeiten läßt.

Es wurde festgestellt, .'daß eine gewisse Anzahl yon Gruppen hydrophiler Filme oder Überzüge laminiert v/erden können auf starre, wärmeprägbare Kunststoffkerne unter Anwendung von v/är~ me, zweekmäßigerweise bei verminderten Druck. Es wird vor— sugsweise ein Preßstempel mit hoch polierter, spiegelähnlicher

fläche
oder hoch glatter Stempel-zur Aufbringung des mechanischen Drucks angewandt. Es zeigte sich, daß die Laminate nicht verschleiern, wenn sie feuchtwarmer Luft bei niederer Temperatur, zumindest O⁰C₄ ausgesetzt werden. Bei Anwendung eines Stempels hoher Oberflächengüte, zeigt das Laminat dann im wesentlichen die gleiche Oberflächenqualität.

Als hydrophile Filme kann man handelsübliche Eegeneratcellulo— se mit etwa 15 f° Glycerin als Weißmacher anwenden. Art und Menge des Weichmachers kann variieren und liegt daher möglicherweise über oder unter obigem Wert. Im Handel gibt es die verschiedensten Folien derartiger Materialien. Sie sollen ausreichend dünn für leichte Biegsamkeit sein, zum Beispiel eine Stärke bis etwa 0,2,5 mm, vorzugsweise maximal 0,1 mm besitzen.

Die Oberflächen der hydrophilen Folie können frei von irgendwelchen Überzügen sein oder aber eine aünne Grundierung tragen, zum Beispiel in Form eines Melaminharzes oder eines an-

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deren Kunststoffs, wie dies bei Handelsprodukten häufig &er Fall'istü,Zumindest eine der Flachen muß jedoch hydrophil bleiben₍uin die läminatfläche zu "bilden. Zweekmäßigerweise v/eist eine Fläche einen 'Überzug eines in der Wärme" verkleb enden Materials oder einen Grundanstrich aufj die dann die Iaminierungsflache darstellt. Für den erfindungsgemäßen Zweck : können verschiedene Materialien als Grundanstrich oder Wärmekleber angewandt werden und' zwar Stoffe. die man üblicherweise als Feuch-tigkeitsschutzschichten anwendet wie Wachs. Weitere Beispiele für wärmeklebende Grundbeschiehtungensind Nltro-Ce¹IIuIoSe und Kleber auf Äkrylhärzbasis. Im allgemeinen werden Überzüge:mit geringem Haftvermögen vermieden. Ein dünnea? Grundanstrich eines Melaminharzes ist für die hydrophilen Eigenschaften nicht nachteilig^möglicherweise, da er nicht ununterbrochen ist. Selbstverständlich muß ein ununterbrochener tfberzug von irgendeinem hydrophoben Material an der freien Fläche vermieden werden. ' ·

Die starre Kernschicht kann aus einem beliebigen Folienmate'rial, wie Polyester, Polystyrol, Polycarbonat oder aueh Glas oder andere Folien bestehen. Ein besonders bevorzugtes Materi-

al ist Celluloseapetatbutyrat. Die starre Kernfolie kann beliebige Stärke aufweisen, jedoch ist eine Stärke von etwa 0,1 bis 8 mm besonders geeignet. ^r .

Viele von den Kernmaterialien sind nennenswert thermoplastisch und sprechen an auf den Druck während der Laminierung-bis unter diesem Druck geringe Unregelmäßigkeiten in,"-den- aufgebrachten «Folien ausgeglichen sind. Auf diese Weise kann man hydrophile Folien erhalten, deren,Oberfläche im wesentlichen der drückenden Fläche entspricht. Wenn eine der handelsüblichen, weichgestellten Eegeneratcellulosefolien untersucht wird, so stellt man fest, daß'sie zwar eine glänzende aber _vunebene Oberfläche besitzt. Eine solche Oberfläche führt zu mehr oder weniger.größen optischen Störungen. Diese- Störungen können für Linsen innerhalb des· Blickfeldes unannehmbar sein. Durch das Fließen der Kernfolie und der Härte der Stempelober-

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fläche wird die äußere Fläche des hydrophilen Materials eingeebnet, bis sie im wesentlichen der Oberflächengüte des Stempels entspricht und optische Störungen wesentlich verringert "wenn nicht überhaupt ganz eliminiert· sind. Wenn' der Überzug vom Laminat abgeschält werden kann, so zeigt sich, daß die ■ Oberfläche des thermoplastischen Materials gestörter geworden ist,als sie ursprünglich war. Die mit Hilfe des Preßstempels hervorgerufene Oberfläche kann von matt bis hoch, poliert variieren.

Die'Eigenschaft des Kernmaterials, die dieses Fließen gestattet, wird als Wärmeprägbarkeit bezeichnet,-was angibt, daß Unregelmäßigkeiten einer Deckschicht eingepreßt v/erden in den Kern unter Wärme- und Druckanwendurig. Ist das Kerninaterial selbst nicht wärmeprägbar, so kann man eine Deckfolie eines wärmeprägbaren, klebenden oder folienartigen -Materials aufbringen, bevor als äußerstes die hydrophile Schicht folgt. So kann man zum Beispiel Glas mit einer, Schicht aus Celluloseacetafbutyrat beschichten, auf die dann eine Schicht von Eegeneratcellulose obigen Typs kommt. Als Kern muß man in diesem Fall also sowohl das Kernmaterial selbst als auch die Schicht des wärmeprägbaren Materials ansehen, so daß auf diese Vieise auch der Kern als wärmeprägbar bezeichnet v/erden kann.

Bei Anwendung von Celluloseaeetatbutyrat liegt der Temperaturbereich der Wärmeprägbarkei-t zwischen etwa 120 und 140°C. Andere Materialien müssen bei anderen Temperaturen bearbeitet werden. Das hydrophile Folienmaterial sollte bei einer Temperatur niederer als die Bestandteile des Kerns nicht thermoplastisch' sein. Regeneratcellulose ist nicht .thermoplastisch, so daß keine Gefahr besteht, daß sie bei Temperaturen von 120 bis 140°c oder selbst darüber.thermisch erweicht. Die C.elluloseschicht nimmt nur dadurch die Oberflächennualität des Preßstempels an aufgrund der V/ärmeprägbarkeit des Kernmaterials und der Biegsamkeit der hydrophilen Folie.

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TJm eine möglichst weitgehende Anpassung der Lariinatoberf lache an die Stempelfläche zu erreichen, die Vorzugsweise.eine hoch polierte Metallfläche wie ein Eisenmetallblech oder'chrom-

plattiertes Messing ist,- ist es vorteilhaft_fdie Möglichkeit -von Lufteinschlüssen zwischen Stempelflache und -"laminat' gering zu halten. Eine übliche.Methode dafür ist,Laminat und Stempel in einem Vacuumbehälter zu halten, der- dann in eine Presse ein-" gesetzt wird und Vacuum bei gleichzeitiger Wärmeanwendung.

(zum Beispiel 100 bis 3Ö0°C'abhängig von den .Polymeren--) und Preßdruck (etwa 2. bis TO kg/cm -). während 2 bis 90 Minuten herrscht. Nach dem Abkühlen ist das I/aminat frei von gerippe . ter· Oberfläche, die anfänglich das hydrophile Folienmaterial zeigte. Ein ¥assertropfen auf einer hydrophilen" _λFläche- des Laminats verteilt sich schnell unter einem geringen Berührungswinkel« Anblasen einer hydrophilen Fläche läßt keinen Dunst ".-..

oder Hebel zurück, obv/ohl ein solches Anatmen des Kernmaterials in gleicher V/eise normalerweise zu einer yerschieierung oder Trübung führt, . ■ -- ■ ' ' ^

Eine überraschende Tatsache des Laminats nach-der Erfindung. ."""' liegt darin, daß es in beträchtlichem .Ausmaß gezerrt v/erden , kann, ohne daß es zu einer Auftrennung des Laminats' oder Verschlechterung der Oberflächengüte kommt, nicht'nur,,daß man es beträchtlich biegen kann. Abhängig von Dicke und Starrheit des Kernmaterials karnies ,zu gekrümmten Körpern geformt werden. Dies geschieht zum_Beispiel dadurch, indem man-ein Stück des Laminats zwischen halbkugelige Formschalen'einbringt und auf eine Temperatur erwärmt, die beträchtlich unter der liegt, bei der die Laminierung; stattfand<, Dadurch lass.en sich Linsen etwas größerer Festigkeit und für Spezialzwecke herstellen. ... . ':.■',- ' . '

Ein bedeutendes Anwendungsgebiet von nicht~anlaufenden Linsen liegt im V/intersport, wo Schutzgläser für den/Schlitz der Augen getragen werden. Die.Linsen solcher Schutzgläser werden aus erfindungsgemäßen Laminaten'geschnittene Sie· sind beispielsweioe 0,5 bis 1,5 mm dick.und ein Celluloseacetatbutyrat ist ■ an einer oder beiden Seiten mit"Regeneratcellulose einer

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Stärke von etv/a 0,1 bis 0,2 mm beschichtet. Diese Beschichtung erfolgt durch wärmeaktivierbare Nitrocellulose auf den Innenflächen. Solche linsen beschlagen sich nicht bei zumindest 0 G mit Ausnahme bei außerordentlich schwerem IJebel bei tieferer Temperatur» So können die Linsen zum Beispiel auf -20⁰G gekühlt und dann auf Raumtemperatur von 18°c "bei 75 $ relativer Feuchte gebracht werden, ohne daß es zu einem Beschlagen kommt. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der eicf indungsgemäßen Laminate sind in Schutzbrillen für Sportarten mit geschlitzten -Bereichen, um die Augen gegen die von oben ein-., fallende Sonnenstrahlung und gegebenenfalls gegen eine Blendung von unten zu schützen. Der geschlitzte Teil befindet sich im oberen Teil,, um die Augen zu beschatten, und gegebenenfalls auch ein kleiner Bereich unten. Durch Anwendung von geschlitzten Folien als-Kernmaterial, wobei-die Schlitze, etwa gegen die Senkrechte der Folienebene, geneigt sind, ist es möglich, Linsen herzustellen, in denen zwei verschiedene Winkel durch Drehen der Linsen möglich sind. Es ist überraschend, daß

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konkave Linsen nach der Erfindung umgekehrt werden können durch Einrasten der Vorderseite nach hinten bei Änderung der Sehlitzwinkel, wenn diese leicht gegen die.Senkrechte geneigt sind. Dies gestattet eine Einstellung, v/enn die, Senne entweder sehr tief oder hoch steht, zur Beschattung der Augen und zur Verbesserung des Bildfeldes.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen v/eiter erläutert: Beispiel 1 .

Hier wird die Anwendbarkeit einer Anzahl von hydrophilen 3?olienmaterialien erläutert. Sie sind slie im Hanuel. erhältliche regenerierte Cellulose, deren nähere Bezeichnung und Zusammensetzung sich aus folgender Tabelle 1 ergibt»

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TABELLE - 1

Folie

Weichmacher

OTd erflächenb eha ndlung

12,-5 Io Polyäthylen- keine ' glykol ;

15 $ Glycerin

Ί 5 Y° G-Iy c er in 1$ <fo Glycerin

15 $ Glycerin

Auf beiden mit Harz und Wachs, auf einer Seite mit Nitrocellulose behandelt

Auf beiden Seiten mit Harz behandelt . .

Auf beiden Seiten' mit Keläminharz, auf einer Seite\mit "Wachs behandelte

Auf beiden Seiten 'mit Melaminhari und Wachs, eine Seite mit Nitrocellulose behandelt.

Die speziellen Harze der Folien B und C konnten leider nicht festgestellt werden, noch war es möglich₅festzustellen, ob die in B, D und E die gleichen Wachse" waren oder unterschiedliche Zusammensetzungen vorlägen» Die Wachse dienten als feuchtigkeitsfester Überzug,.die Nitrocellulose für die Verbindung zum Beispiel da-s Laminieren: in der Wärme.

Bei allen fünf Proben_{Versuche 2 bis 6) und beim-Vergleichsversuch 1 bestand die Kernfolieaus Öelluloseacetatbutyrat. Es liegt ein Segment von klarem Celluloseacetatbütyrat von . etwa 40 mm Breite vor mit Bändern von gleichmäßigen, eng benachbarten Schlitzelementen senkrecht zu der Fläche und über die Breite der Bahn»oberhalb und unterhalb des klaren Teils. Dieses Laminat diente als Rohling für thermoplastische Linsen.zur Herstellung von Schutzgläsern.

Das Kernmaterial kann beispielsweise nach US-PS 3 524" 789 erhalten werden. Es hat eine Stärke von>etwa 0,63 mm, kann aber auch dicker oder dünner-sein, je■nach dem ob eine kür-

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.- 8 - . 1A-43 720 zere oder weitere Brennweite gewünscht-wird·

Bei diesen Versuchen wird der Kern an beiden Seiten mit einer Celluloseacetatbutyrat-Folie von etwa 0,13 mm gleichzeitig mit der Aufbringung des hydrophilen Folieninaterials laminiert. Eine Abwandlung besteht darin, daß diese zusätzliche Folie direkt durch Wärme auf den Kern auf einer Seite laminiert wird und auf die andere Seite die hydrophile Folie (B, D und E) oaer aber es wird ein Kleber an einer oder mehreren Flächen angewandt (Folie A und C). So ein Kleber kann, wie oben bereits darauf hingewiesen,¹ vorteilhaft sein, um 'eine zusätzliche Wärmeprägbarkeit dem Kern zu verleihen,, der meistens nicht leicht thermoplastisch ist,wie Glas. Bin geeigneter Kleber kann ein Aerylatkleber sein aber auch verschiedene andere wässrige Emulsionen des Handels sind brauchbar. Die Beschichtung erfolgt mit einer solchen Dicke, daß sie einem trockenen Klebergewicht von 4 ng/cm entspricht, Jedoch können in ansich bekannter Weise diese Auftragsriengen variieren.

Im allgemeinen geht man so vor, daß man die einzelnen zu laininierenden Folien in der entsprechenden Reihenfolge aufeinander , schichtet, wobei zumindest eine hydrophile Fläche zu oberst kommt (das ist also eine Fläche, dilPmi* Wachs oder einem anderen hydrophoben Material behandelt wurde)₉und diesen Stapel zwischen vorzugsweise hoch polierte Platten innerhalb eines Behälters anordnet, der evakuiert wird auf einen Druck von etwa ,0,1 bis 0,2 ata. Dann wird auf etwa 14O⁰C erwärmt unter gleichzeitiger Einwirkung eines mechanischen Drucks von etwa 3 kg/cm^ während einiger Minuten bis zu einer Stunde mit Hilfe dieser Platten, woraufhin abgekühlt wird. Dieser Cyclus Erwärmen, Pressen und Abkühlen ist ausreichend lang, um eine im wesentlichen einschlußfreie Bindung zu erlangen. Einschlußfrei bezeichnet, daß im wesentlichen keine Luftblasen eingeschlossen sind, was für entsprechende optische Eigenschaften erforderlich ist. Die Gesamtzeit für den Arbeitstakt (Evakuieren, Erwärmen,Pressen und Abkühlen) kann in der Größenordnung von 1 bis 50 Hinuten oder

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darüber liegen, anhängig von der" Einrichtung, den Betriebsbe dingungen und anderen Faktoren. Die Hauptnaehteile längerer iEakt ζ exten liegt in zusätzlicliera Aufwand»

Für die Versuche 2_^bis 6 wurden die" Folien A bis E mit zusatzliclien auf gesiegelten oder aufgeklebten dünnen Folien wxe oben* angegeben. Der Vergleichs versuch 1 wurde ohne hydrophiler Folie jedoch mit einer Deckfolie. Oj15 mm.aus Oelluloseacetatbutyrat durchgeführt.- " .

Die Laminate wurden zu thermoplastischen linsen für Ski-Schutzbrillen gestanzt und in entsprechender Kontur geformt. Die linsen sind im allgemeinen hervorragend mit sehr geringer Trübung mit Ausnahme der Linsen aus Versuch 2, v/as mÖglicherv?eise auf dem Vie ichmä eher gehalt der ßegeneratcellulose "beruht. Alle Einsen wurden eingeweicht, in Wasser von Raumtemperatur währ end 15 Minuten _f ohne -daß es zu einem Auf trennen kam. Es wuräe festgestellt, daß die hydrophilen Folien abgezogen werden können mit einiger Schwierigkeit, jedoch ist es nicht leicht, das Abziehen zu beginnen. Wenn^vdie äußere hydrophile Folie abgezogen ist, so zeigt sich, daß die Fläche der Kernschicht geringe Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist, wie oben bereits angedeu~ tet. Bei den Linsen aus den^^ Versuchen 2 und 4 zeigte sich nach dem Tauchversuch eine gev/isse Trübung * möglicherweise aufgrund des Klebstoffs. Bei den anderen Klebstoffen tritt dies nicht ein. Die gleichen Ergebnisse er&ält man unter erschwerten Bedingungen, wenn man nämlich die Linsen in eine automatische GreachirrWaachmaschine einsetzt, wo sie heißerem Wasser als" Strahl ausgesetzt werden. Die Linsen tvurden nicht aögegriffen, man stellte keine Auftrennung des Laminairs oderStörung der gekrümmten Formfest. .'.'■":■ .

Die so hergestellten Linsen viurden auf ihr Beachlagen untersucht, indem." sie zuerst auf etwa -20⁰C während 1 Stunde abgekühlt und dann in Haumbedingungen mit etwa %q°q und 75 $ relativer Feuchtigkei-fe gebracht würben· Der Vergleichsversuch. 1

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zeigte sofort ein Beschlagen während keine der erfindungsge- ._,. mäßen Linsen anlief. Die gleichen Ergehnisse erhält man wenn der Versuch wiederholt wird nach dem Cyclus im Seschirrspüler und Trocknen im Geschirrspüler während etwa 30 Hinuten hei einer Temperatur von etwa 70 "bis 80°C Daraus ergibt sich, daß das günstige Verhalten gegen Beschlagen nicht -verloren geht infolge einer teilv/eisen Auslaugung des Weichmachers.

Beispiel 2

Die Folie B wurde nun mit verschiedenen Kernmaterialien in &en Versuchen 7 his 10 kombiniert. In Jedem Fall wurde eine dünne Celluloseacetatbutyrat-Folie ähnlich der der Versuche 2 bis: (mit Klebüberzug) angewandt,.' der diesmal jedoch eine PoIyvinyiidenchloriagrundierung in einem Auftrags gewicht -yon etwa 1 mg/cm² war. Der Auftrag erfolgte als wassrige Emulsion mit einem Feststoff gehalt von 51 #» die im Handel erhältlich ist. Sie wurde auf die Folienseite aufgetragen, die mit dem Kern laminiert wird, welcher selbst vorher mit Kleber überzogen wurde. .Bei den Kernmaterialien handelte es sich um die In der Tabelle 2 zusammengefassten Produkte.

TABEKLE 2

Versuch Stärke Kernfolie

7 0,65 mnt Polycarbonat

8 3,2 mm Grlas

9 . 0,63 mm Polymethylmethacrylat 10 0,63 mm Polystjrrol

Bei den Versuchen 7 und 10 vmrde bei 115⁰C und unter einem Preßdruck von 7 kg/cm² unter Anwendung eines Kissens aus Celluloseacetatbutyrat zwischen den- Platten und dem Laminat laminierttanstelle Vakuum anzulegen. Bei dieser Temperatur klebt die Folie nicht an, sondern gestattet das Entweichen der Luft. Die hydrophile Fläche ist nicht so glatt, als man sie bei

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dem Verfahren* nach Beispiel 1 erhält, wie iiiän das auch "bei de'ri Versuchen 8'" und /9 tat. "Alle diese Laminate zeigten unter ohigen PrüTbedifagungen kein Beschlägen* Γ ''-''.'":

.Patentansprüche

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Ct* In feuchter Atmosphäre nicht beschlagendes Laminat für Schutzbrillen, Gläser, Linsen oder dergleichen·bestehend im wesentlichen aus einer wärmeprägbaren, starren Eernfolie aus Kunststoff, die an zumindest einer Fläche eine hydrophile Regeneratcellulose-Folie tragt.
2. 2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenfläche der Regeneratcellulose-Folie hoch poliert ist.
3. 3. Verfahren zur Herstellung des Laminats nach Anspruch 1 oder 2. indem zumindest eine hydrophile Regenerateellulose-iOlie auf eine starre thermoprä-gbare Kernfolie unter mechanischem Druck in der Wärme aufgesiegelt wird.
4. 4» Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet', daß man anstelle de£ starren, wärmeprägbaren Folie einen harten nicht prägbaren Innenteil mit darauf haftend einer Folie aus wärmeprägbarem thermoplastischem Kunststoff anwendet, auf die dann die hydrophile Folie aufgesiegelt v/erden kann.
5. 5. Anwendung der Laminate, nach Anspruch 1 und 2 als . nicht beschlagende Linsen in Schutzgläsern mit einem klaren horizontalen Teil und einem Teil darüber mit .regelmäßigen nahe benachbarten Schlitzen über die Linsenbreite, gegebenenfalls horizontal und vertikal gekrümmt. · .

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