DE2452928B2 - Sicherheitsglasscheibe mit transparentem, gegen Verkratzungen unempfindlichem Polyurethanüberzug - Google Patents
Sicherheitsglasscheibe mit transparentem, gegen Verkratzungen unempfindlichem PolyurethanüberzugInfo
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Description
1. einem Polyglykolether mit 10,5 bis 12% freien
OH-Gruppen aus einem Kondensationsprodukt aus Propyienoxid mit Trimethylolpropan,
II. einem Biuret des 1,6-Hexamethylendiisocyanats
mit 21 —22% Isocyanatgruppen und III. einer zinnorganischen Verbindung als Beschleuniger,
in einer Menge von weniger als 0,1%, bezogen auf den Bestandteil I,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Komponenten II zu I 0,9 bis 1,1
beträgt.
2. Sicherhsitsglasscheibe mit Überzug, hergestellt
aus einer Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß letztere ein stabilisierendes
Antioxydans in einer Menge von 1-5 Gew.-%, bezogen auf die Komponente I, enthält.
3. Sicherheitsglasscheibe mit Überzug, hergestellt aus einer Mischung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsmittel ein sterisch gehindertes Polyalkylenphenol ist.
4. Sicherheitsglasscheibe mit Überzug, hergestellt aus einer Mischung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das als Stabilisierungsmittel dienende Polyalkylphe.iol 2,6 Ji-tert.-butyl-p-kresol
ist.
5. Sicherheitsglasscheibe mit ( berzug, hergestellt aus einer Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung Dibutylzinndilaurat als Beschleuniger verwendet ist.
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsglasscheibe mit transparentem, gegen Verkratzungen unempfindlichem
Überzug aus schwach vertietztem, aliphatischem Polyurethan.
Aus der FR-PS 22 87 719 ist die Verwendung von kratzfesten Kunststoffschichten auf der inneren Oberfläche
einer Sicherheitsglasscheibe für Kraftfahrzeuge in Form von Überzügen aus schwach vernetzten!,
aliphatischem Polyurethan bekannt. Diese Überzüge müssen folgende physikalische Eigenschaften aufweisen:
Elastizitätsmodul, etwa | 1000 kg/cm2 |
Mittlerer Verformungsmodul | 200 kg/cm2 |
Reißdehnung | 100% |
Reißfestigkeit | 100kg/cmJ |
Plastische Verformung bei der Dehnung
bis zum Reißen <2%
Diese Polyurethane bestehen aus zwei Bestandteilen:
a) einem aliphatischen Polyäther mit freien Hydroxylgruppen und
b) einem aliphatischen Polyisocyanat
In der DE-OS 20 58 504 ist ein Polyurethan für diesen
Verwendungszweck beschrieben, bei dem der erste Bestandteil ein durch Kondensation von Propyienoxid
mit Trimctbylolpropan hergestellter l'olyglvkoläthcr
mit 10,5 bis 12% freien Hydroxylgruppen und mit einem Molekulargewicht, vorzugsweise in der Größenordnung
von 450, und der zweite Bestandteil ein Biuret von 1,6-HexamethyIendiisocyanat mit 21 bis 22% Isocyanatgruppen
ist Das für die beiden Bestandteile vorgeschriebene Verhältnis 100 Gewichtsteile des ersten
Bestandteiles auf 128 Gewichtsteile des zweiten Bestandteiles entspricht einem stöchiometrischen Verhältnis
der reaktionsfähigen Gruppen.
to Es hat sich gezeigt, daß dieses Verhältnis Nachteile mit sich bringt, wenn im Verlaufe der Herstellung einer
Sicherheitsglasscheibe, die mit einem solchen Überzug versehen ist, beispielsweise die für die Verklebung
erforderliche Temperatur auf einen Wert über etwa 90° C ansteigt Dies tritt auf bei einer Sicherheitsverbundglasscheibe,
die als Zwischenschicht eine Polyvinylbutyralfolie aufweist, deren Verklebungstemperatur 120
bis 140°C beträgt Nach einer derartigen Wärmebehandlung sind die physikalischen Eigenschaften des
Polyurethanüberzuges wesentlich verschlechtert Dies äußert sich insbesondere in einer geringeren Kratzfestigkeit
der Schicht
Diese Kratzfestigkeit wird nach einem als »Mar restistance test« bezeichneten Verfahren mit einer
Apparatur bestimmt, die eine Diamantnadel aufweist, die mit einem variablen Gewicht belastet werden kann
und sich im KontrJct mit der zu kontrollierenden
Oberfläche entlang einer kreisförmigen Bahn bewegt Das Gewichtsminimum, das bleibende Kratzer hervorruft,
ist ein Maß für die Kratzfestigkeit der Oberfläche.
Die normale Kratzfestigkeit vor der Wärmebehandlung eines Polyurethanüberzuges, bei dem die Bestandteile
in einem stöchiometrischen Verhältnis vorliegen, beträgt etwa 30 g. Nach 30minütiger Behandlung bei
)5 90°C kann sich diese Festigkeit auf bis zu 2 g vermindern. Diese Verminderung ist zu stark, als daß
solche Überzüge noch auf der inneren Oberfläche eine Windschutzscheibe verwendet werden können. Diese
Überzüge werden nämlich zu siarr und zu stark zerkratzbar, um ihre Funktion noch erfüllen zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, e;ne Sicherheitsglasscheibe
mit transparentem, gegen Verkratzungen unempfindlichem Überzug aus schwach vernetztem,
aliphatischem Polyurethan vorzuschlagen, bei dem gewährleistet ist, daß die Zerkratzbarkeit so stark
herabgesetzt ist, daß diese Scheibe ihre Funktion auch bei zwangsläufig erfolgender Erwärmung über 900C in
vollem Umfange beibehält.
Die Erfindung geht also aus von einer Sichcrheitsglasscheibe mit transparentem, gegen Verkratzungen
unempfindlichem Überzug aus schwach vernetztem, aliphatischem Polyurethan, der aus einer homogenen
Mischung folgender Komponenten besteht:
I. einem Polyglykolether mit 10,5 bis 12% freien OH-Gruppen aus einem Kondensationsprodukt
aus Propyienoxid mit Trimethylolpropan,
II. einem Biuret des l.ö-HexamethvIendiisocyanats
II. einem Biuret des l.ö-HexamethvIendiisocyanats
mit 21 —22% Isocyanatgruppen und
III. einer zinnorganischen Verbindung als Beschleuniger, in einer Menge von weniger als 0,1, bezogen auf den Bestandteil I,
III. einer zinnorganischen Verbindung als Beschleuniger, in einer Menge von weniger als 0,1, bezogen auf den Bestandteil I,
und macht den Vorschlag, daß das Gewichtsverhältnis der Komponenten Il zu I 0.9 bis 1,1 beträgt,
ei Fortbildungen der erfindungsgemäßen Sicherheitsglasscheibe sind in den Untcransprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.
ei Fortbildungen der erfindungsgemäßen Sicherheitsglasscheibe sind in den Untcransprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.
Wie beträchtlich sich die mechanischen Eigenschaf-
ten einer erfindungsgemäßen Sicherheitsglasscheibe verbessern lassen, ergibt sich aus den Diagrammen, in
denen zeigt
F i g. 1 die Änderung der Reißfestigkeit in kg/cm2,
bestimmt nach der DIN-Norm 53 455 (auf der Ordinate) als Funktion des wie oben definierten Gewichtsverhältnisses der Bestandteile I und II (auf der Abszisse),
Fig.2 die Änderung der Reißdehnung in % als
Funktion des gleichen Verhältnisses,
Fig. 3 die Änderung der Weiterreißfestigkeit in ι ο
kg/cm als Funktion des gleichen Verhältnisses,
F i g. 4 die Änderung der Kraizfestigkeit, ausgedrückt
in g entsprechend dem »Mar resistance test« als Funktion des gleichen Verhältnisses.
In diesen verschiedenen Diagrammen sind die Werte, die einer Probe entsprechen, die keiner Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur (900C und darüber)
unterworfen worden ist, mit einer durchgehenden Linie dargestellt, während die gestrichelten Kurven die Werte
angeben, die nach einer Behandlung bei 9O0C und darüber erhalten wurden. Diesbezüglich sei darauf
hingewiesen, daß oberhalb eines bestimmten Temperaturschwellenwertes in der Größenordnung von 90° C die
erhaltenen Werte als Funktion der Temperatur nur geringfügig variieren und daß infolgedessen die
gestrichelte Kurve ausreicht, um das Phänomen zu zeigen, unabhängig von der Wärmebehandlungstemperatur.
Wenn diese Temperatur oberhalb 90°C liegt, ist die Zeitspanne, nach welcher die angegebene Steifigkeit
auftritt, lediglich kürzer als bei 90°C, die Endwerte der beobachteten physikalischen Werte sind jedoch praktisch
die gleichen.
Aus der Fig. 1 ist zu ersehen, daß nach einer Wärmebehandlung oberhalb 900C die Reißfestigkeit
deutlich ansteigt, sobald das Verhältnis der Bestandteile oberhalb 1,1 liegt, während zwischen den charakteristischen
Werten der Erfindung, d.h. zwischen 0,9 und 1,1, die Wärmebehandlung keinen Einfluß auf die Reißfestigkeit
hat.
Die Reißdehnung in der F i g. 2 wurde ebenfalls nach der DIN-Norm 53 455 bestimmt. Diese Figur zeigt, daß
der optimale Wert von 100% Dehnung beim Reißen oder gegebenenfalls höhere Werte nur bei Werten des
Verhältnisses der Bestandteile in der Nähe von 1 erhalten werden können. Die Reißdehnung nimmt sehr
schnell ab, wenn das Verhältnis d=r Bestandteile in bezug auf diesen Wert zunimmt oder abnimmt. Die
Weiterreißfestigkeit wurde in der Fig.3 entsprechend
der DIN-Norm 53 515 bestimmt. Die Kurven dieser Figur haben, wie zu erwarten war, den gleichen Verlauf vt
wie diejenigen der Fig. 1. In diesem speziellen Fall ergäbe das stöchiometrisch^ Verhältnis der Bestandteile
(entsprechend einem Gewichtsverhältnis von 1,28) bessere Beständigkeitswerte, dies jedoch auf Kosten der
anderen Eigenschaften, wie aus den Fig. 1, 2 und 4 hervorgeht.
Es wurde nun jedoch festgestellt, daß die für Verhältnisse der Bestandteile von 0,9 bis 1,1 erhaltenen
Weiterreißfestigkeitswerte akzeptabel bleiben für die Verwendung dieser Schichten als Überzug einer *'>
Sicherheitsverglasung.
Die Kurven der F i g. 4 zeigen schließlich auf deutliche Weise den durch das erfindungsgemäße
Verfahren erzielten Vorteil. Sobald nämlich das Verhältnis der Bestandteile den Wert I übersteigt, sieht
<■"· man, daß die Krat; festigkeit sehr stark vermindert
werden kann durch eine Wärmebehandlung und in keinem Falle v. urde das stöchiomctrische Verhältnis
(entsprechend dem Gewichtsverhältnis von 1,28) als zufriedenstellend angesehen werden.
Die Gesamtheit der obigen Ergebnisse zeigt, daß für
Sicherheitsverglasungen, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind oder sein können, das Gewicht;verhältnis der Bestandteile in der Polyurethanschicht zwischen
0,9 und 1,1, vorzugsweise ganz in der Nähe von 1 liegen muß. Man kann annehmen, daß der so definierte Bereich
auch dann vorteilhaft ist, wenn die Schicht keiner Behandlung bei erhöhter Temperatur unterworfen
worden ist Es ist nämlich bekannt, daß eine Erhöhung der Temperatur die Alterungsphänomene beschleunigt,
die auch ohne Wärmebehandlung, jedoch viel langsamer, auftreten können.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten weisen nun, wie leicht verständlich ist, eine bessere Alterungs
beständigkeit auf. Bei der Herstellung der Polyurethan schicht aus den Bestandteilen 1 und i1 ist es von Vorteil,
einen Beschleuniger, z. B. eine organische Zinnverbindung, vorzugsweise Dibutylzinndilaurat, einzuführen.
Die Menge des Beschleunigers sp/.'lt ebenfalls eine
Rolle für die Stabilität der Schicht nach der Wärmebehandlung. Diese Menge darf erfindungsgemäß 0.1
Gew.-% nicht übersteigen und sie sollte vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,07 Gew.-%, bezogen auf den
Bestandteil 1, liegen. Der Wert von 0,05 Gew.-°/o ist der vorteilhafteste.
Es ist bekannt, daß es von Vorteil ist, in diese Zusammensetzungen zusammen mit dem Beschleuniger
ein stabilisierendes Anti-Oxydationsmiuel, beispielsweise
aus der Klasse der Polyalkylphenole, die eine sterische Hinderung aufweisen, insbesondere 2,6-ditert.-butyl-p-kresol,
einzuführen. Der Prozentsatz des Stabilisierungsmittels liegt zweckmäßig zwischen 1 und
5, vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 Gew.-%, bezogen auf den Bestandteil 1.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethaiischicht
wurden bei einer Temperatur von 20 bis 500C 1000 g eines durch Kondensation von Propylenoxyd
mit Trimethyloipropan hergestellten Polyglykolät'ner
mit einem Molekulargewicht von etwa 450 und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von 10,5 bis 12%,
denen 23 g 2,6-di-tert.-butyl-p-kresol als Stabilisator und 0,t<
g Dibutylzinndilaurat als Beschleuniger zugegeben worden waren, mit !00Og Biuret von 1,6-Hexamethyleridiisocyanat
mit einem Isocyanatgruppengehalt von 21 bis 22% gemischt. Das Mischen wurde unter
Vermeidung der Bildung von Luftblasen so lanpe
durchgeführt, bis eine homogene Mischung erhalten wird, η war.
Diese Mischung wurde anschließend beispielsweise auf einen Glasträger gegossen, auf dem sie polymerisierte.
um ihre Endstruktur anzunehmen. Die Trocknungszeit betrug 24 Stunden bei 20 C, sie kann jedoch
durch Erwärmen auf 140°C auf 15 Minuten verkürzt werden. Wenn die Schicht von ihrem Träger abgehoben
werden soll, kann die Glasoberfläche vorher mit einem Formtrennmittel, wie z. B. Magnesiumsteara», beschichtet
werden. Diese Schicht weist die folgenden physikalischen Eigenschaften auf:
Reißfestigkeit l°0bis HOkp'cm2
Reißdehnung 100 bis 135%
Weiterreißfestigkeit 15 kg/cm
Kratzfestit;keit 25 bis 30 e.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung beruht auf der Viskosität der erhaltenen Mischungen:
Wenn man das stöchiometrische Verhältnis (entsprechend dem Verhältnis 128 :100) anwendet, ist es sehr
schwierig, diese Mischungen wegen ihrer sehr hohen Viskosität ohne Losungsmittel zu handhaben. Die
Mischung der Bestandteile in dem Gewichtsverhältnis von 128 : 100 weist eine Viskosität bei 200C von 460OcP
auf. während die Viskosität bei der gleichen Temperatur bis auf 2800 cP abnimmt, wenn die Bestandteile in dem
Verhältnis von 1: ί vorliegen. Man kann natürlich die
Viskosität durch Verwendung von Lösungsmitteln herabsetzen, dies führt jedoch zu anderen Nachteilen,
wie z. B. zu einer längeren Trocknungsdauer, der Verwendung einer größeren Trocknungseinrichtung,
einem höheren Energieverbrauch und höheren Kosten für die Rückgewinnung des Lösungsmittels. Außer
diesen die Handhabung betreffenden Nachteilen kann man davon ausgehen, daß Lösungsmittelreste nicht
vollständig entfernt werden können, was zu Schwierigkeiten
bei den späteren Behandlungen bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei der Verklebung, führt.
Hierzu 1 Riad Zeichnungen
Claims (1)
1. Sicherheitsglasscheibe mit transparentem, gegen Verkratzungen unempfindlichem Überzug aus
schwach vernetzten!, aliphatischem Polyurethan, der
aus einer homogenen Mischung folgender Komponenten besteht:
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