DE2442779C2

DE2442779C2 - Schneidmittel zur Verwendung beim Glasschneiden durch Ritzen und Brechen

Info

Publication number: DE2442779C2
Application number: DE2442779A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-09-06
Publication date: 1982-12-23
Also published as: SE408704B; SE7411529L; AR200462A1; AU497048B2; FR2243911A1; AU7314774A; JPS5652858B2; JPS5076118A; ZA745570B; DE2442779A1; FR2243911B1; CS185568B2; IT1020801B; CA1040613A; BE819914A; GB1477309A

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Schneidmittel zur Verwendung beim Glasschneiden durch Ritzen und Brechen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Während des Ritzens wird entlang der Ritzlinie eine Hauptrille oder -vertiefung gebildet, und Seitenrisse oder -rillen bilden sich auf ihren beiden Seiten aus. Vermutlich werden die Seitenrisse durch einen Spannungskorrosionsprozeß infolge von vorhandenem Wasserdampf gebildet. Es wurde beobachtet, daß durch ihr Wachsen Spannungen in der Hauptrille freiwerden und dadurch die zum Brecnen des Glases entlang der Ritzlinie erforderliche Kraft zunimmt. Die Verwendung eines Schneidöls vermindert das Wachstum von Seitenrissen, und zwar wahrscheinlich durch Unterdrükken des Spannungskorrosionsprozesses, da das Schneidöl als Sperre für den Wasserdampf wirkt. Infolgedessen wird die anschließend zum Brechen des Glases erforderliche Kraft vermindert (vgl. »Glas-Email-Keramo-Technik«,Juli 1951, S. 229).

Durch die Verwendung eines Schneidöls ergibt sich

jedoch der Nachteil, daß das öl nach dem Schneiden auf der Glasoberfläche verbleibt und relativ schwierig zu entfernen ist. Aufgabe der Erfindung ist die Verminderung bzw. Beseitigung dieses Nachteils.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die ölige Flüssigkeit kann dabei weniger als 20% des Schneidfluids ausmachen, vorzugsweise 1 — 10% des

ίο Schneidfluids.

Durch die Verwendung des leichtflüchtigen organischen Lösungsmittels ist eine geringere Menge der öligen Flüssigkeit unter Beibehaltung einer befriedigenden Wirkung verwendbar. Ferner wird aufgrund der Verwendung einer geringeren Menge der öligen Flüssigkeit die Glasverschmutzung verringert, und die ölige Flüssigkeit ist leichter, z. B. durch Waschen, entfernbar, falls dies erforderlich ist. Durch die Verwendung des Lösungsmittels ist es möglich, daß eine besiimmte Menge der öligen Flüssigkeit einen weit größeren Glasbereich benetzt.

Vorzugsweise werden die ölige Flüssigkeit und das organische Lösungsmittel so gewählt, daß das Schneidmittel eine niedrige Grenz- bzw. Oberflächenspannung hat. Die ölige Flüssigkeit kann also eine Grenzflächenspannung von 20 —40 mN/m, vorzugsweise 25 —30 mN/m, haben. Das organische Lösungsmittel kann eine derjenigen, der öligen Flüssigkeit entsprechende Grenzflächenspannung haben. Die Grenzflächenspannung des Lösungsmittels und des es enthaltenden Schneidmittels ist vorzugsweise 10 — 30 mN/m.

Die ölige Flüssigkeit kann ein Kohlenwasserstoff-Mineralöl, ein Kohlenwasserstoff-Pflanzenöl oder ein synthetischer Ester, z. B. ein Dialkylester der Phthalsäure, etwa Diisodecylphthalat, sein.

Das organische Lösungsmittel ist leichter verflüchtigbar als die ölige Flüssigkeit und vorzugsweise ausreichend leichtflüchtig, daß es bei der Temperatur, auf der das Glas während des Ritzens und Brechens gehalten wird, in relativ kurzer Zeit durch Verdampfen entfernbar ist. Vorzugsweise liegt der Siedepunkt des Lösungsmittels oberhalb der Glastemperatur, so daß das Lösungsmittel nicht vor Erfüllen seiner Aufgabe verdampfen kann. Der Siedepunkt des Lösungsmittels sollte im wesentlichen innerhalb 100°C, am besten innerhalb 70°C und bevorzugt innerhalb 30° C der Glastemperatur liegen. Während des Ritzens und Brechens wird das Glas üblicherweise auf einer Temperatur von 40°C gehalten. In diesem Fall hat das

so leichtflüchtige organische Lösungsmittel vorzugsweise einen Siedepunkt oberhalb 40° C und unterhalb 140° C. Es kann z. B. ein gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff mit 6—10 Kohlenstoffatomen, z. B. Trimethylpentan, sein, oder es kann ein halogenisierter Kohlenwasserstoff sein, der vorzugsweise Fluor und wenigstens ein weiteres Halogen, z. B. Trichlorfluoräthan, enthält.

Eine weitere Möglichkeit ist ein Petroläther, der z. B.

zwischen 40 und 60° C siedet.

Wenn das Schneidmittel durch Waschen mit Wasser nach dem Brechen des Glases entfernt wird, kann es ferner einen grenz- bzw. oberflächenaktiven Stoff enthalten, der im Schneidmittel löslich oder damit mischbar und relativ wasserunlöslich ist und als Emulgator zum Emulgieren der öligen Flüssigkeit im Waschwasser wirkt. Bevorzugte grenzflächenaktive Stoffe sind Kokosnußfelt-Amin/Äthylenoxidkondensate. Bis zu 5 Vol.-% solcher Kondensate, bezogen auf das Volumen der öligen Flüssigkeit, sind ausreichend. Es ist

zu beachten, daß die ölige Flüssigkeit und/oder das leichtflüchtige Lösungsmittel und/oder der bedarfsweise zugefügte grenzflächenaktive Stoff eine Mischung dieser Substanzen anstatt eine einzige Substanz sein können.

Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung: dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die Brechkräfte angibt, die bei Verwendung verschiedener erfindungsgemäßer Schneidmittel gemessen wurden.

Beispiel 1 (Kohlenwasserstoffmineralöl in verschiedenen organischen Lösungsmitteln)

Es wurde eine Serie von Schneidmitteln vorbereitet, enthaltend ein hydrophobes wasserunlösliches Mineralöl mit einem Flammpunkt von 138°C, einem Stockp>unkt von — 34,-TC und einer kinematischen Viskosität von 10 mm²/s bei 37,8°C. Dieses öl wurde auf Konzentrationen von 30%, 15%, 10%, 5% und 1% in vier verschiedenen hydrophoben wasserunlöslichen leichtflüchtigen organischen Lösungsmitteln verdünnt, und zwar in Trimethylpentan, Xylol, Trichlortrifluoräthan und Trichloräthan. Proben dieser Schneidmittel wurden zum Schneiden identischer Proben von 5 mm dickem Glas verwendet, wobei zum Ritzen ein Schneidrad mit einem Raddruck von 0,56 kp/cm² und einer Ritzgeschwindigkeit von 1270 cm/min benutzt wurde. Dann wurde die zum Brechen des Glases erforderliche Kraft gemessen. Versuche wurden durchgeführt, bei denen das Glas Raumtemperatur und die übliche Schneidtemperatur von 40⁰C hatte. Die Ergebnisse sind in der Zeichnung gezeigt, die den Anstieg der Brechkraft über die bei Raumtemperatur erforderliche Brechkraft unter ausschließlicher Verwendung des Mineralöls sowie der verschiedenen Mineralölkonzentrationen in den verschiedenen Lösungsmitteln zeigt.

Es ist ersichtlich, daß die Brechkraft durch eine Verdünnung des Mineralöls mit irgendeinem der

ig Lösungsmittel bei Mineralölkonzentri.tionen oberhalb 10% nicht stark ansteigt. Die beste Ergebnisgruppe wurde mit Xylol bei 40⁰C, Trimethylpentan bei Raumtemperatur und Trichlortrifluoräthan bei Raumtemperatur und bei 40°C erzielt, wobei die letztgenann-

is te Gruppe unbedingt die beste war. Bei Verwendung eines Schneidmittels min einem Anteil von nur 1% Trchlortrifluorätban bei 40°C war eine nur 7% höhere Schneidkraft als mit dem Mineralöl allein bei Raumtemperatur erforderlich.

Bei den folgenden Beispielen wurde das Testverfahren gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Proben der Schneidmittel wurden wiederum zum Schneiden identischer Proben von 5 mm dickem Glas unter Verwendung eines Schneidrades zum Ritzen mit einem Schneidrad-

2^r> druck von 0,56 kp/cm² und einer Ritzgeschwindigkeit von 1270 cm/min benutzt. Dann wurde die zum Brechen des Glases erforderliche Kraft gemessen. In jedem Fall sind Zahlen für einen Kontrolhest angegeben, bei dem zum Vergleich die unverdünnte ölige Flüssigkeit verwendet wurde. Die in den Beispielen angegebenen Prozentsätze sind Vol.-%.

Beispiel 2 (synthetischer Alkylphthalatester in Trichlortrifluoräthan)

Temperatur

Schneidmittel

Brechkraft

(kp/cnV*)

Oberflächenspannung
des Schneidmittels

(mN/m)

Umgebung unverd. Diisodecylphthalat ^Kontrollfluid)

Umgebung Diisodecylphthalat (10%) in Trichlortrifluoräthan

40⁰C Diisodecylphthalat (5%) in

Trichlortrifluoräthan

40°C Diisodecylphthalat (10%) in

Trichlortrifluoräthan

40°C Diisodecylphthalat (1%) in

Trichlortrifluoräthan

2,74	24
2,67	19
2,88
2,60
2,60	18 (gemessen bei Um gebungstemperatur)

Beispiel 3 (Kohlenwasserstoffmineralöl in Trichlortrifluoräthan)

Bei diesem Beispiel wurde als ölige Flüssigkeit ein Mit diesem Öl wurden bei Versuchen b^i Raumtem-

Kohlenwass?rstoffmineralöl mit den folgenden Eigen- 60 peratur folgende Ergebnisse erzielt: schäften verwendet:

Wichte bei 15,6°C

Flammpunkt

Stockpunkt

Viskosität (Redwood Nr. 1)

bei 21.1⁰C

0,936 g/cm³ 216°C -3,89°C 1852 mmVS

Schneidfluid

Unverdünntes Öl (Kontrolltest)
Öl (1%) in Trichlortrifluoräthan

Brechkraft

(kp/cm²)

2,81
3,09

Beispiel 4

(Kohlenwasserstoff-Pflanzenöl in Trichlortrifluoräthan)

Bei diesem Beispiel hatte das Glas Raumtemperatur.

Schneidfluid	Beispiel 5	Brechkrafl
	(Kohlenwasserstoffmineralöl wie in	(kp/cm²)
Unverdünntes Terpentinöl	in Petroläther)	2,74
(Kontrolltest)	Bei diesem Beispiel hatte das Glas
Terpentinöl (30%) in Trichlortri	ratur.	2,81
fluoräthan	Schneidfluid
Terpentinöl (15%) in Trichlortri		2,81
fluoräthan
Terpentinöl (10%) in Trichlortri	3,30
fluoräthan
Terpentinöl (5%) in Trichlortri	3,37
fluoräthan
Terpentinöl (1%) in Trichlortri	3,59
fluoräthan

Beispiel 1

Raumtempe-

Brechkraft
(kp/cm²)

eine höhere Konzentration der öligen Flüssigkeit zum Unterhalten einer zulässigen Brechkraft für manche Anwendungszwecke erforderlich sein. Selbst im Fall von Terpentinöl ist jedoch eine beträchtliche Verdun's nung bei gleichzeitigem Unterhalten einer für die meisten Anwendungszwecke befriedigenden Brechkraft durchführbar.

Der beste Verdünnungsgrad hängt von dem jeweils verwendeten öl und Lösungsmittel ab und ist leicht

ίο durch einfache Versuche bestimmbar. In allgemeinen ist eine Konzentration von weniger als 20% des Öls verwendbar, in vielen Fällen zwischen 1 und 10%.

Ein Schneidmittel, das aus einem mit einem leichtflüchtigen Lösungsmittel verdünnten öl gemäß den obigen Beispielen besteht, ist selbstverständlich leichter als unverdünntes öl vom Glas entfernbar. Das Lösungsmittel verdunstet, und auf dem Glas bleibt eine geringere Menge öl als bei Verwendung von unverdünntem öl zurück. Die Reinigung des Glases ist noch leichter durch Waschen mit Wasser durchführbar, wenn ein grenz- bzw. oberflächenaktiver Stoff in dem Schneidfluid enthalten ist. Geeignete derartige Stoffe sind Kokosnußfett-Amin/Äthylenoxidkondensate, die in Konzentrationen bis zu 5 Vol.-%, bezogen auf das

ölvolumen, zusetzbar sind. Messungen von Brechkräften bei Verwendung verschiedener Anteile von an oberflächenaktiven Agentien in Lösungen von KW-Mineral-öl in Trichlortrifluoräthan erbrachten bei Glasproben mit 5 mm Dicke, einem Schneidraddruck von 0,56 kp/cm² und einer Geschwindigkeit von 1270 cm/min folgende Ergebnisse:

Unverdünntes Mineralöl 2,67

(Kontrolltest)

Öl (15%) in Petroläther (Siedepunkt 2,85

40-60⁰C)

Öl (10%) in Petroläther (Siedepunkt 2,71

40-60⁰C)

Öl (5%) in Petroläther (Siedepunkt 2,96

40-60⁰C)

Öl (1%) in Petroläther (Siedepunkt 3,25

40-60⁰C)

Aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, daß die erforderliche Brechkraft mit starken Verdünnungen der öligen Flüssigkeit normalerweise zunimmt. Um ein Verschmutzen des Glases durch die ölige Flüssigkeit zu ΓΤϋΠΐϊΤιΐ£Γ6Π. iSt CS CrWUnSCut, utCSC ΓϊΙίΓ SC weit ZLi verdünnen, daß sich eine zulässige Brechkraft ergibt. Die Zunahme der zulässigen Brechkraft hängt von einer Anzahl Faktoren ab, z. B. der Brechkraft bei Verwendung unverdünnter öliger Flüssigkeit und der erwünschten Schneidgüte. Normalerweise ist eine Zunahme der Brechkraft von ca. 10-15% zulässig, obwohl in manchen Fällen eine größere Zunahme annehmbar sein kann. Die oben angeführten Ergebnisse zeigen, daß die öiige Flüssigkeit überraschend stark verdünnbar ist und sich gleichzeitig eine i.n wesentlichen zulässige Brechkraft ergibt Bei bevorzugten Mineralölen ergibt sich mit einer Konzentration von ca. 5 Vol.-% eine im wesentlichen zulässige Brechkraft bei gleichzeitig beträchtlich vermindertem Verschmutzungsgrad. Bei anderen öligen Flüssigkeiten, z. B. Terpentinöl, kann Konzentration des oberflächenaktiven Agents

(Vol.-%, bezogen auf Öl)

Brechkraft
(kp/cm²)

2,81
3,02
2,95
3,02
3,09

Bei der Wahl von Öl und Lösungsmittel wird es als wichtig angesehen, dafür zu sorgen, daß sowohl das Öl als auch das Schneidmittel eine niedrige Oberflächenspannung haben, so daß das Fluid in den Ritzbereich schnell und gründlich eindringt. Es wurde festgestellt, daß Mineralöle mit einer Flächenspannung von 20 — 40 mN/m, insbesondere von 25 — 30 mN/m, gute Schneidmittel ergeben. Es wird angenommen, daß das Lösungsmittel etwa die gleiche Oberflächenspannung haben sollte. Vorzugsweise ist die Oberflächenspannung des Lösungsmittels und des Schneidmittels selbst 10-30 mN/m.

So hat z. B. das KW-Mineralöl eine Oberflächenspannung von ca. 28 mN/m, während diejenige des Trichlortrifluoräthans ca. 15 mN/m beträgt, und Mischungen beider Stoffe ergeben zwischen diesen Werten liegende Oberflächenspannungen.

Ein alternativ verwendbares Öl ist ein raffiniertes Mineralöl mit einem Flammpunkt von 160° C, einem Stockpunkt von —26,1⁰C und einer kinematischen Viskosität von 23,5 mm²/s bei 37,8° C.

Wie aus Beispiel 2 ersichtlich ist, ist das Mineralöl durcn andere hydrophobe wasserunlösliche ölige Flüssigkeiten ersetzbar, z. B. synthetische Ester wie die

Dialkylester der Phthalsäure, die eine niedrige Oberflächenspannung^-^ mN/m)haben. Die Viskosität der öligen Flüssigkeit ist nicht kritisch.

Der Siedepunkt des Lösungsmittels sollte höher als die Temperatur sein, bei der das Glas geschnitten wird, d. h. normalerweise oberhalb 40°C, obwohl der Siedepunkt bis zu 99"C (im Fall von Trimethylpentan) oder 140⁰C (im Fall von Xylol) betragen kann; das Lösungsmittel sollte jedoch wie die letztgenannten beiden Fälle zum schnelleren Verflüchtigen eine relativ niedrige latente Verdampfungswärme haben. Die beim Ritzen verwendete Schneidmittelmenge ist so gering, daß die Verwendung eines entflammbaren Lösungsmittels keine wesentliche Brandgefahr mit sich bringen würde; vorzugsweise wird jedoch im allgemeinen ein

nichtbrennbarcs Lösungsmittel verwendet. In den verwendeten Mengen und unter den bestehenden Verwendungsbedingungen sollte es ungiftig sein und keine im Lauf der Zeit zunehmende schädliche Auswirkung auf die menschliche Gesundheil haben. Bei der Anwendung der Erfindung ist zu beachten, daß keine Lösungsmittel verwendet werden, die mit dem Glas in Berührung stehende Vorrichtungsteile beschädigen wurden. Wenn das Glas z. B. auf mit synthetischem Gummi oder Polyurethan beschichteten Walzen gehandhabt wird, wird vorzugsweise ein Lösungsmittel gewählt, das kein unzulässiges Anschwellen der Beschichtung bewirkt. Ein Vorteil der Verwendung von Trichlortrifluoräthan besteht darin, daß es diese Beschichtungen nicht beschädigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneidmittel zur Verwendung beim Glasschneiden durch Ritzen und Brechen, das eine hydrophobe wasserunlösliche ölige Flüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die ölige Flüssigkeit mit einem leichtflüchtigen, hydrophoben, organischen und wasserunlöslichen Lösungsmittel verdünnt ist.

2. Schneidmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ölige Flüssigkeit und das Lösungsmittel eine Oberflächenspannung im Bereich von 10 bis 30 mN/m haben.

3. Schneidmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 10 Vol.-% eines Mineralöls mit einem Flammpunkt von 138° C, einem Stockpunkt von —34°C und einer kinematischen Viskosität von 10 mm-Vs bei 38 'C in Trichlortrifluoräthan gelöst sind.

4. Schneidmiitel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ölige Flüssigkeit 1 bis 10 Vol.-% von Diisodecylphthalat in Trichlortrifluoräthan als Lösungsmittel gelöst ist.

5. Schneidmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ölige Flüssigkeit 1 bis 10 Vol.-% eines Mineralöls mit einer Dichte von 0.936 g/cm' bei 15,6°C, einem Flammpunkt von 216°C, einem Stockpunkt von -4°C und einer Viskosität von 1852mm²/s bei 21⁰C in Trichlortrifluoräthan als Lösungsmittel gelöst ist.

6. Schneidmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ölige Flüssigkeit 10 bis 30 Vol.-% von Terpentin in Trichlortrifluoräthan als Lösungsmittel gelöst ist.

7. Schneidmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ölige Flüssigkeit 1 bis 10 Vol.-% eines Mineralöls mit einem Flammpunkt von 138° C, einem Stockpunkt von -34° C und einer kinematischen Viskosität von 10 mm²/s bei 38° C in Petroläther als Lösungsmittel gelöst isi.

8. Schneidmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels, das mit der öligen Flüssigkeit und Wasser eine Emulsion bildet.