DE3044717C2

DE3044717C2 -

Info

Publication number: DE3044717C2
Application number: DE3044717A
Authority: DE
Inventors: Pol Fontaine L'eveque Be Baudin; Pierre Collignon; Claude Charleroi Be Gillieaux
Original assignee: BFG GLASSGROUP PARIS FR
Current assignee: BFG GLASSGROUP PARIS FR
Priority date: 1979-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1993-05-19
Also published as: FR2470003A1; BE886278A; GB2074090B; FR2470003B1; US4362587A; IT8068782A0; JPS632776B2; DE3044717A1; GB2074090A; ES497777A0; ES8202287A1; IT1129885B; JPS5686747A; SE8008284L; SE446252B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers mit wenigstens einer Schicht aus thermoplastischem Material, welche die Außenschicht des Schichtkörpers bildet.

Erfindungsgemäß hergestellte Produkte sind besonders ge eignet zur Verwendung als Windschutzscheiben in Kraftfahr zeugen. In diesen Fällen ist der Schichtkörper lichtdurch lässig und besteht normalerweise aus einer einzelnen Glas scheibe und einer einzelnen Plastikfolie; er wird normaler weise so eingebaut, daß die Plastikseite zur Innenseite des Fahrzeugs zeigt. Der Zweck einer solchen Plastikfolie ist wohlbekannt und besteht darin, Glasbruchstücke miteinander zu verbinden, falls ein Unfall geschieht, so daß die Gefahr einer Verletzung durch herumfliegende Glasstücke oder Be rührung mit der Windschutzscheibe für Fahrer und Passagiere minimal gemacht wird. Es ist offensichtlich, daß ein sol ches Schichtprodukt so gute optische Qualitäten aufweisen soll, wie dies bei realistischen Verkaufspreisen möglich ist.

Die Erfindung kann jedoch auch für die Herstellung von licht undurchlässigen Schichtkörpern eingesetzt werden, z. B. von Spiegeln. Ein solcher Spiegel kann z. B. unter Verwen dung einer getönten Plastikfolie oder einer getönten Glas scheibe gebildet werden, so daß unterschiedliche Reflexions eigenschaften hergestellt werden, die davon abhängen, von welcher Seite der Spiegel betrachtet wird. Auch hier hält im Falle eines Glasbruchs die Plastikfolie die Bruchstücke fest.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit Schichtkörpern die eine hohe und dauerhafte optische Qualität aufweisen.

Optische Fehlstellen können durch eine Anzahl von Umständen verursacht werden. Ein Hauptgrund ist, daß die Schichten nicht einwandfrei zusammengefügt werden. Dadurch wiederum kann Luft zwischen den Schichten eingefangen werden. Aus diesem Grunde werden die Schichten der Schichtanordnung nach dem Aufeinanderfügen entgast, bevor die Verbundbildung er folgt. Um den Entgasungsschritt zu unterstützen, kann die wenigstens eine thermoplastische Schicht eine strukturierte Oberfläche erhalten. Dies mag zunächst paradox erscheinen, da Unregelmäßigkeiten der Dicke einer oder mehrerer Schichten der Schichtanordnung ein weiterer Hauptgrund für das Auftreten von optischen Fehlstellen sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch eine solche Strukturierung erreichten Vorteile während des Entgasungsschrittes ihre Nachteile überwiegen. Wenn ein Aufbau zur Bildung eines zweischichtigen Schicht körpers betrachtet wird, der aus einer Glasschicht und einer thermoplastischen Schicht besteht, so kann die Struk turierung an der später in Verbund gebrachten Oberfläche der thermoplastischen Schicht, an ihrer freibleibenden Ober fläche oder auf beiden Oberflächen Anwendung finden. Wenn die strukturierte Oberfläche mit einer glatten Oberfläche der Glasscheibe in Berührung gelangt, kann die Strukturierung Kanäle bilden, längs welchen die Gase leicht beim Entgasen der Anordnung entweichen können. Damit die Strukturierung nicht sichtbar ist bzw. bei dem Endprodukt nicht mehr zu sehen ist, wird eine glatte Formplatte aus Glas, welche die gewünschte Ebenheit bzw. Krümmung aufweist, gegen die freiliegende Oberfläche der thermoplastischen Schicht gedrückt, während die Entgasungs- und Verbundbildungsschritte erfolgen. Wäh rend der Verbundbildung wird die thermoplastische Schicht zwischen der Formplatte und der Glasscheibe zusammenge preßt, so daß die Strukturierung verschwindet, und dies führt im allgemeinen zu einem Produkt mit anfänglich guter optischer Qualität. Die Spannungen in der thermoplastischen Schicht, die dadurch entstehen, daß sie zwischen der Formplatte und der Glasscheibe zusammengepreßt wird, sind jedoch am Ende des Verbundbildungsschrittes gewöhnlich nicht vollstän dig abgebaut, so daß im verlaufe von wenigen Monaten eine weitere Entspannung des thermoplastischen Materials auf tritt, so daß seine freiliegende Oberfläche oft deformiert wird. Es wird angenommen, daß dies auf den Bedingungen be ruht, unter welchen die Schichtanordnung entgast und in Verbund gebracht wird.

Aus der DE-OS 24 24 085 ist ein Verfahren zur Bildung von Schichtkörpern durch Evakuieren der Schichten des Schichtaufbaus, Evakuieren des Innenraums und Verbinden der schichten unter Wärme und Druckbedingungen bekannt, wobei jedoch nicht die Kunststoffolie benetzt wird, um sie an das Glas zu binden, sondern ein Klebstoff benutzt wird und eine gummielastische Membran durch äußeren Druck auf die Kunststoffolie gedrückt wird.

Die DE-AS 20 06 655 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundscheiben aus Glas oder einem Kunststoffmaterial unter Anwendung von Wärme und Überdruck, die mittels Zwischenschichten aus thermoplastischem Material miteinander verbunden werden und diese Zwischenschichten dienen als Klebemittel.

Solche Verklebungen haben nicht die gewünschten optischen Qualitäten wie sie jetzt gefordert werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines mehrschichten Schichtkörpers gemäß Anspruch 1 mit wenigstens einer Schicht aus thermoplastischem Material, bei dem das Auftreten von optischen Verzerrungen vermindert und/oder hinausgeschoben bzw. sogar völlig verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem gemäß der Erfindung

- die einzelnen Schichten aufeinandergefügt werden, die thermoplastische Außenschicht mit einer harten Formplatte in Kontakt gebracht
- und die Gesamtheit der zusammengefügten Schichten einem Umgebungsdruck von höchstens 20 kPa (150 Torr) ausgesetzt wird, während der Raum zwischen den Schichten dem an den Rändern der Schichtanordnung wirkenden Unterdruck (im folgenden "Randdruck" genannt) ausgesetzt wird, um die Anordnung zu entgasen, wobei dieser Randdruck und dieser Um gebungsdruck auf Werten derart gehalten werden, daß sie zu einer Trennung der Schichten der Anordnung führen und der mittlere Druck des Gases des Raumes zwischen den Schichten höher liegt als der Um gebungsdruck, während die Schichtenanordnung auf eine Temperatur erwärmt wird, die geringer ist als diejenige, bei der das effektive Haften zwischen dem thermoplastischen Material und der benachbarten Schicht beginnt,
- bei dem anschließend die entgaste Schichtenanordnung auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher ist als jene, bei der die Schichten sich miteinander zu verbinden beginnen, während sie einem Randdruck ausgesetzt bleibt, der geringer als der atmos phärische Druck ist
- und bei dem dann die Anordnung Bedingungen von er höhter Temperatur und erhöhtem Druck ausgesetzt wird, die eine feste Haftung der Schichten unter einander hervorrufen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine bessere Ent gasung der Anordnung erreicht, und dies führt zu einem besse ren Verbund zwischen der bzw. jeder thermoplastischen Schicht und der darauf aufliegenden Schicht bzw. Schichten. Es wird angenommen, daß dies teilweise auf den Umstand zurückzu führen ist, daß die Anordnung erhitzt wird, während sie einem in der Umgebung herrschenden Unterdruck von 20 KPa (150 Torr) oder weniger und einem unter Atmosphärendruck lie genden Randdruck ausgesetzt ist, so daß nicht nur die Luft aus den Zwischenräumen während des Entgasungsschrittes ent fernt wird, sondern auch in einer oder mehreren Struktur schichten adsorbiertes Gas freigesetzt und entfernt wird.

Die Einwirkung des Unterdrucks auf die Anordnung kann vor oder nach Beginn der Erwärmung beginnen (oder natürlich auch gleichzeitig), vorausgesetzt, daß eine ausreichende Zeit spanne zur Verfügung steht, während welcher die Anordnung wohl erhitzt als auch dem Unterdruck ausgesetzt wird, so daß die Entgasung stattfinden kann.

Wenn die Schichten aufeinandergefügt werden, kann die thermoplastische Schicht über ihre Fläche hinweg gleich mäßig unter Spannung gesetzt werden, und es ist keineswegs unmöglich, daß eine solche Schicht an einer Stelle unter Spannung steht, während sie an einer anderen Stelle des Aufbaus unter Druck ist. Wenn der Randdruck so gewählt wird, daß der mittlere Gasdruck zwischen den Schichten größer ist als der Umgebungsdruck, derart, daß eine Trennung der Schich ten auftritt, so kann die bzw. jede thermoplastische Schicht zwischen den daran angrenzenden Schichten bzw. zwischen der daran angrenzenden Schicht und der Formplatte schweben. Die ses durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichte Schweben der thermoplastischen Schicht zwischen den an sie angrenzen den Oberflächen ermöglicht eine Entspannung der Schicht, so daß die Gefahr einer Verbundbildung der thermoplastischen Schicht, während diese ungleichmäßige Spannungen aufweist, vermindert wird; bei dem in Verbund gebrachten Schichtkörper hat daher die wenigstens eine freiliegende thermoplastische Schicht eine geringere Neigung zum Kaltfließen, so daß opti sche Unregelmäßigkeiten aufgrund dieser Spannungen ebenfalls vermindert werden.

Ein weiterer Vorteil geht aus der folgenden Erläuterung hervor. Es ist offensichtlich, daß für eine gute Entgasung der Anordnung die Gase zwischen den Schichten zirkulieren müssen, damit sie an den Rändern der Anordnung abgesaugt werden können. Es wurde bisher als notwendig erachtet, thermoplastische Folien mit strukturierter Oberfläche zu verwenden, wie be reits erwähnt wurde, so daß die Gase längs Kanälen abgesaugt werden können, die durch diese Strukturierung gebildet sind. Zwar können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch struktu rierte thermoplastische Schichten verwendet werden, da je doch die Schichten während des Entgasens voneinander getrennt werden, ist es auch möglich - gemäß einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung - eine oder mehrere glatte, also unstrukturierte thermoplastische Schichten zu verwenden. Auf diese Weise wird jegliche Gefahr vermieden, daß die Struk turierung der thermoplastischen Schicht beim Altern der Scheibe erneut in Erscheinung tritt.

Um optimale Ergebnisse zu erreichen, wird der verminderte Druck, der auf die Ränder des Aufbaus einwirkt, während wenigstens 10 Minuten aufrechterhalten.

Um die für das Entgasen erforderliche Zeit abzukürzen, folgt die Einwirkung des unter Atmosphärendruck liegenden Randdrucks und Umgebungsdruckes unmittelbar auf den Beginn der Erwärmung des Aufbaus. Dies kann leicht erreicht werden, indem der Aufbau in eine erwärmte Behandlungskammer eingebracht wird, die dann verschlossen und auf den gewünschten Druck evakuiert wird.

Die Menge der adsorbierten Gase, die von den Schichten der Anordnung freigesetzt werden, hängt u. a. von der Temperatur ab, auf die die Anordnung während des Entgasens gebracht wird, und folglich ist es günstig, die Temperatur nahe an die jenige Temperatur heranzubringen, bei der eine ausreichende Erwärmung des thermoplastischen Materials für den Beginn der Verbundbildung auftritt.

Es ist jedoch wesentlich, das thermoplastische Material wäh rend des Entgasungsschrittes nicht übermäßig zu erhitzen, denn wenn dies geschähe, so könnte ein verfrühter Verbund erfolgen, so daß die thermoplastische Schicht sich nicht in geeigneter Weise entspannen könnte, und dann würde ein wei teres Entgasen behindert bzw. sogar verhindert. Die Tempera tur, bei der eine gute Haftwirkung zwischen der thermoplasti schen Schicht und der daran angrenzenden Schicht beginnt, hängt von einer großen Anzahl von Faktoren ab. Als solche Faktoren können genannt werden:
1. die Art der thermoplastischen Schicht;
2. die Art der daran angrenzenden Schicht;
3. Verwendung einer die Haftwirkung unterstützenden Grundie rung;
4. jegliche sonstige Oberflächenbehandlung.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird daher eine Probe vorgeschlagen, die auf ASTM D 903-49 beruht und dazu be stimmt ist, die Temperatur zu bestimmen, bei der eine wirk same Verbundwirkung beginnt. Ein Streifen des Materials, aus dem die freiliegende thermoplastische Schicht gebildet wird, wird mit einer Breite von 4 cm abgeschnitten. Das thermopla stische Material wird auf eine Scheibe aufgelegt, aus der die angrenzende Schicht der Schichtanordnung gebildet wird, und dann wird eine Formplatte mit der anderen Seite der thermoplastischen Schicht in Berührung gebracht. Auf diesen Aufbau wirken dann die Temperatur- und Druckbedingungen der Entgasungsstufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein. Nach dem Entgasen und vor einer weiteren Temperaturerhöhung wird das Probestück entfernt. Zwischen der thermoplastischen Schicht und der daran angrenzenden Strukturschicht kann eine leichte, nicht dauerhafte Verbundbildung aufgetreten sein. Die Anordnung wird dann auf einen Träger unter zwei Rollen ge legt, und ein Ende des thermoplastischen Streifens wird zwischen den Rollen aufgenommen und in den Spannbacken der Prüfmaschine befestigt. Der Streifen wird dann von der Strukturschicht abgeschält und unter einem Winkel von 900 zur Strukturschicht gegen eine der Rollen gelegt. Diese Rolle hat einen Durchmesser von 28 mm. Für das erfindungs gemäße Verfahren wird angenommen, daß eine wirksame Verbund bildung bei einer Abschälfestigkeit von 0,247 N/cm (25 g/cm) beginnt.

Die Gasmenge, die zwischen den Schichten der Anordnung ent fernt wird, hängt u. a. von dem Absolutdruck, dem die Anordnung während des Entgasungsschrittes ausgesetzt wird, ab. Zwar werden gute Ergebnisse erreicht, wenn die Anordnung einem Umgebungsdruck von 20 kPa oder weniger (150 Torr) ausge setzt wird, während der Aufbau auf eine Temperatur erhitzt wird, die unter derjenigen liegt, bei der eine Haftwirkung zwischen dem thermoplastischen Material und der daran angren zenden Schicht auftritt, es werden jedoch bessere Ergebnisse innerhalb kürzerer Zeit erreicht, wenn der Druck einen Absolut wert von 13,3 kPa (100 Torr) oder weniger aufweist bzw. auf diesen Wert vermindert wird, während die Entgasung statt findet. Noch bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn der Umgebungsdruck auf einen Absolutwert von 3,99 kPa (30 Torr) oder weniger vermindert wird, während die Anordnung auf eine Temperatur erhitzt wird, die unter derjenigen Temperatur liegt, bei der die Haftwirkung zwischen dem thermoplastischen Material und der daran angrenzenden Schicht beginnt, und um optimale Ergebnisse zu erreichen, hat der Umgebungsdruck einen Absolutwert von 1,33 kPa (10 Torr) oder weniger bzw. wird auf diesen Wert reduziert, während die Erhitzung er folgt.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung haben der Umgebungsdruck und der Randdruck einen Absolutwert von 1,33 kPa (10 Torr) oder weniger bzw. werden auf diesen Wert vermindert, während die Erhitzung stattfindet.

Bevor die feste Verbundbildung erfolgt, wird vorzugsweise der Umgebungsdruck freigegeben, während der Randdruck auf einem Wert unterhalb Atmosphärendruck verbleibt. Wenn der Randdruck gleichzeitig oder vor Freigabe des Umgebungsdruckes freigegeben würde, so wäre es möglich, daß unter gewissen Umständen Luft in die Ränder der Anordnung eindringen könnte, was unerwünscht ist, da Bläschen an den Rändern des fertigen Schichtproduktes auftreten können.

Wenn die Freigabe des Umgebungsdruckes bei einer geeigneten Temperatur erfolgt, insbesondere wenn dieser Vorgang abrupt erfolgt, so kann dadurch die Verbundbildung ausgelöst wer den. Vorzugsweise wird daher der Umgebungsdruck freigegeben, wenn sich die Temperatur der Anordnung innerhalb eines Be reiches von 10°, vorzugsweise 5°C um diejenige Temperatur herum befindet, bei der eine feste Verbundbildung beginnt.

Vorzugsweise wird der Randdruck freigegeben, während die Temperatur der Anordnung weiter erhöht wird.

Während des Verbundbildungsschrittes wird die Anordnung vor teilhafterweise auf eine Maximaltemperatur erhitzt, die in einem Bereich von 20-80°C oberhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der eine feste Verbundbildung beginnt.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Anordnung innerhalb eines Bereiches von 5°C der Maximaltempe ratur während wenigstens 5 Minuten gehalten, bei einigen bevorzugten Ausführungsformen gar während wenigstens 20 Mi nuten. Jedes dieser Merkmale trägt zur Verwirklichung eines guten Verbundes bei und ermöglicht einen gewissen Spannungs abbau in dem thermoplastischen Material. Die Maximaltempe ratur, die für das Material zulässig ist, ohne daß Ver färbungen auftreten, hängt natürlich von dem jeweiligen Mate rial ab, und allgemein kann gesagt werden, daß die Verträglichkeit für hohe Temperaturen umso geringer ist je größer der Gehalt an Plastifiziermitteln ist. Es ist besonders wichtig, daß die Temperatur der Anordnung während wenigstens 20 Minuten auf diesem Wert gehalten wird, wenn strukturierte thermoplastische Folien verwendet werden.

Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird, so zeigt sich, daß der fertige Schichtkörper ohne weitere Behandlung einen ausreichend festen Verbund aufweist. In manchen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Haupt oberflächen der Anordnung in einer anschließenden Stufe einem Überdruck auszusetzen.

Offensichtlich kann jede thermoplastische Schicht der Schichtanordnung ein- oder mehrlagig aus demselben thermo plastischen Material ausgeführt werden. Auch können Schich ten aus verschiedenen thermoplastischen Stoffen in einem erfindungsgemäß hergestellten Schichtkörper vorhanden sein. Wenn unterschiedliche thermoplastische Stoffe vorhanden sind, so ist als Temperatur, bei der eine feste Verbundbildung beginnt, die niedrigere bzw. niedrigste Temperatur zu wäh len, bei der zwischen aneinander angrenzenden Schichten der Anordnung eine feste Verbundbildung beginnt.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung besteht der Schichtkörper aus zwei oder mehr thermoplastischen Lagen, vorzugsweise ist jedoch eine dieser Lagen bzw. Schichten aus einer Glasscheibe gebildet. Dies ergibt ein Produkt mit einer Oberfläche, die eine höhere Abriebfestigkeit aufweist.

Vorzugsweise wird die bzw. wird jede Glasscheibe vor dem Aufeinanderfügen mit einem Überzug aus einer Grundierung versehen, welche die Haftwirkung in bezug auf die daran an grenzende thermoplastische Schicht unterstützt, vorzugsweise eine Grundierung aus einem Silizium-organofunktionellen Silan. Die jeweils verwendete Grundierung kann ein Gemisch aus Silanen sein, so daß die Stärke der Haftwirkung gewünschten falls für spezielle Anwendungszwecke reguliert werden kann.

Die Formplatte bzw. jede Formplatte muß eine glatte Ober fläche aufweisen und hart sein und darf nicht an der freiliegenden thermo plastischen Schicht anhaften. Um dies zu erreichen, ist gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die Formplatte eine Glasscheibe, die mit einer Substanz überzogen ist, welche das Auftreten einer Haftwirkung zwischen der Scheibe und der thermoplastischen Schicht verhindert, z. B. ein Silizium-funktionelles Silan.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Formplatte ein Bestandteil einer Wandung einer Umhüllung, in die die in Verbund zu bringende Anordnung so eingeführt wird, daß die Ränder der Anordnung und ihre Hauptflächen unterschiedli chen Unterdrücken ausgesetzt werden können. Eine solche Umhüllung kann aus Silikonharz sein, und ihr Formteil kann ausreichend dick sein, um das angestrebte Ergebnis zu er reichen.

Die Anwendung einer solchen Form bzw. Umhüllung ist besonders vorteilhaft, wenn gekrümmte Schichtkörper hergestellt wer den, z. B. Windschutzscheiben für Fahrzeuge. Bei der Her stellung von Windschutzscheiben für Fahrzeuge ist die Re produzierbarkeit der Krümmung, die durch herkömmliche Biege verfahren geschaffen wird, unbefriedigend. Natürlich reicht die Reproduzierbarkeit für Windschutzscheiben aus, die für die jeweiligen Fahrzeugmodelle bestimmt sind, damit sie in solche Fahrzeugmodelle passend eingebaut werden können; zwischen nacheinander gekrümmten Scheiben ist die Krümmung jedoch nicht identisch. Daher werden z. B. bei der Herstellung von herkömmlichen Glas-Plastik-Glas-Windschutzscheiben die beiden Glasscheiben dieser Windschutzscheibe gemeinsam in die erforderliche Krümmung gebogen. Wenn eine dieser Scheiben bricht oder in sonstiger Weise beschädigt wird, ist es üblich, auch die andere Scheibe nicht weiter zu verwerten. Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird und eine Formplatte aus Glas bei der Verbundbildung einer gekrümmten Schichtanordnung, die eine Strukturschicht aus Glas umfaßt, verwendet wird, so werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Formplatte und die wenigstens eine Strukturschicht aus Glas gemeinsam in die erforderliche Krümmung gebogen werden. Die Formplatte aus Glas kann nach ihrem ersten Ge brauch verworfen werden. Diese offensichtliche Verschwendung kann jedoch vermieden werden, wenn eine Formplatte aus synthetischem Plastikmaterial verwendet wird, z. B. eine solche, die einen Teil der Wandung einer bei der Entgasung verwendeten Umhüllung bildet, wobei dieses Plastikmaterial eine ausreichende Härte aufweist, damit der angestrebte Form effekt, während es ausreichend ,flexibel ist, um alle an gängigen Krümmungstoleranzen des Schichtaufbaus abzufangen.

Es können verschiedene thermoplastische Stoffe zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Besonders vorteilhaft sind folgende Stoffe:

1. Polyvinylchlorid
- a) eine Polyvinylchloridsorte mit hoher Steifigkeit,
- b) plastifizierte Polyvinylchloride,
2. Polyurethane,
3. Polyvinylbutyral,
4. Polyvinylfluorid,
5. Polycarbonat,
6. Polyäthylenterephthalat,
7. Polyamid,

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; und

Fig. 3 bis 5 jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Druck- und Temperaturbedingungen, die bei dem Verfahren auf die Schichtanordnung einwirken.

Fig. 1 zeigt einen Druckbehälter oder Kessel 1, in dem sich eine Anordnung befindet, die eine Strukturschicht 2 aus Glas und eine Strukturschicht 3 aus thermoplastischem Material umfaßt, die miteinander in Verbund gebracht werden, um einen Schichtkörper zu bilden, dessen thermoplastische Schicht 3 die Außenlage bildet. Offensichtlich kann jede gewünschte Anzahl von miteinander abwechselnden thermoplastischen und Glasschichten zwischen den beiden in der Zeichnung gezeigten Schichten 2, 3 vorgesehen sein. Die Glasschicht 2 und jeg liche oder sämtliche weiteren ggf. vorgesehenen Glasschichten können auch durch eine starre thermoplastische Schicht er setzt werden. Eine Formplatte 4, die bei der gezeigten Aus führungsform aus Glas ist, wird mit der freiliegenden thermo plastischen Schicht 3 die Schichtanordnung in Berührung ge bracht. Die Strukturschichten 2, 3 und die Formplatte 4 sind zur besseren Erläuterung im Abstand voneinander gezeigt. Ein Endlosrohr 5 aus Elastomermaterial ist geschlitzt, um endlos durchgehende Ränder 6 zu bilden, die in Berührung mit den Rändern der Außenflächen der Glasschicht 2 und der Form platte 4 sind, so daß ein Raum 7 gebildet wird, der sich um die Ränder des Aufbaus 2, 3 herum erstreckt. Dieser Raum 7 kann durch eine (nicht gezeigte) Pumpe evakuiert werden, die über eine Leitung 8 mit dem Randrohr 5 verbunden wird. Der Innenraum 9 des Behälters 1 ist über eine Leitung 10 an eine Pumpe angeschlossen. Der Behälter ist mit (nicht ge zeigten) Heizeinrichtungen versehen.

Beispiel 1

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ist das zur Bildung der Schicht 3 verwendete Plastikmaterial ein Polyvinylchlorid, das unter der Handelsbezeichnung ASTRAGLAS geliefert wird. Die Temperatur, bei der eine feste Verbund bildung zwischen diesem Material und der Glasschicht unter den später angegebenen Entgasungsbedingungen beginnt, beträgt etwa 110°C.

Die Schicht 3 aus ASTRAGLAS hat eine Dicke von 1 mm und soll mit einer 3 mm dicken Scheibe 2 aus Floatglas in Verbund gebracht werden. Wie bereits erwähnt, hängt die Festigkeit eines Verbundes zwischen einer Plastikschicht und einer Glasscheibe unter anderem von jeglichen Ober flächenbehandlungen ab, die an dem Glas vorgenommen wurden. Bekanntlich ist bei der Herstellung von Floatglas eine Glasseite in Berührung mit einem Bad aus geschmolzenem Metall, üblicherweise Zinn, während die andere Seite (die als Luftseite bezeichnet wird), mit der Atmosphäre oberhalb des Bades mit der Kammer in Berührung ist. Die thermoplasti sche Schicht soll mit der Luftseite der Glasscheibe in Ver bund gebracht werden. Vor dem Aufeinanderfügen wird die Luftseite der Glasscheibe mit einer Grundierlösung be sprüht, die 10 Gew.-% plastifiziertes Polyvinylchlorid und 0,2 Gew.-% eines Gemisches aus Aminosilan und Chlor silan enthält, gelöst in einem Gemisch aus Dichloräthylen und Cyklohexanon.

Die Schichten 2, 3 des Schichtproduktes werden zusammenge fügt, und die Formplatte 4 wird in Stellung gebracht. Das Endlosrohr 5 wird aufgesetzt, und der gesamte Aufbau wird in den Behälter 1 eingebracht. Die Formplatte 4 ist aus Floatglas, deren Luftseite mit Dimethyldichlorsilan be handelt ist, und wird mit der thermoplastischen Schicht in Berührung gebracht.

Die Temperatur innerhalb des Behälters wird bei 200°C ge halten.

Beim Einbringen in den Behälter 1 werden der Aufbau 2, 3 und die Formplatte 4 sofort erhitzt. Der Behälter 1 wird verschlossen, und sein Innenraum 9 wird über die Leitung 10 evakuiert, um einen Umgebungsdruck P₉ innerhalb des Behälters zu erzeugen, der höchstens 20 kPa (150 Torr) beträgt. Fig. 3 zeigt die Temperatur- und Druckbedingungen für die hier betrachtete Ausführungsform. Der Umgebungsdruck P₉ wird innerhalb von etwa 2 Minuten nach Verschließen des Behälters auf etwa 0,133 kPa (1 Torr) reduziert. Gleichzeitig wird der Raum 7 um die Ränder der Anordnung 2, 3 herum über die Leitung 8 evakuiert, um einen Randdruck P₇ zu schaffen, dessen Wert so gewählt ist,daß er zu einer Trennung der Schichten 2, 3 der Anordnung führt, die darauf zurückzuführen ist, daß der mittlere Druck zwischen den Schichten höher ist als der Umgebungsdruck. Es ist schwierig, einen solchen Druck zwischen den Schichten in der Praxis zu messen, und es ist auch schwierig, den Randdruck P₇ genau zu messen. Tatsächlich wird der Druck P₈ innerhalb der Leitung 8 außer halb des Behälters 1 überwacht. Der mittlere Druck zwi schen den Schichten muß natürlich höher sein als der mittlere Randdruck P₇₁ der wiederum höher sein muß als der Druck P₈ in der Leitung 8, wenn eine Gasströmung aus dem Raum zwi schen den Schichten 2, 3 längs der Leitung stattfinden soll. Diese Bedingung muß natürlich erfüllt werden, damit eine Ent gasung des Raumes zwischen den Schichten stattfinden kann. Unter gewissen Bedingungen kann daher der überwachte Druck P₈ in der Leitung niedriger sein als der Umgebungsdruck P₉, während der Druck zwischen den Schichten höher ist als der Umgebungsdruck, wie dies zur Trennung der Schichten voneinan der erforderlich ist. Bei der hier betrachteten Ausführungs form wird das Randrohr 5 auf einen Leitungsdruck von 1,33 kPa (1 Torr) evakuiert, und zwar innerhalb von etwa 2 Minuten nach Verschließen des Behälters.

Wenn die Temperatur der Anordnung auf etwa 110°C erhöht ist, nämlich die Temperatur, bei der eine feste Verbundbildung zwischen den Schichten 2, 3 der Anordnung beginnt, so wird der Umgebungsdruck P₉ innerhalb des Behälters freigegeben, so daß sich der Druck P₉ an den Atmosphärendruck angleicht.

Diese Druckfreigabe bzw. -erhöhung, die etwa eine halbe Minute dauern kann, erfolgt zwischen 10 und 15 Minuten nach Verschließen des Behälters. In dieser Phase kann die Anordnung aus dem Behälter entfernt werden, wenn geprüft werden soll, ob eine feste Verbundbildung begonnen hat, die einer Ab schälfestigkeit von 0,247 N/cm (25 g/cm) entspricht. Eine kurze Zeit, z. B. 4 oder 5 Minuten, nach Freigabe des Umge bungsdruckes P₉ wird auch der Randdruck P₇ auf Atmosphären druck zurückgebracht. Bis zu diesem Verfahrensschritt wird die in Verbund zu bringende Anordnung weiter erhitzt, so daß ihre Temperatur etwa 150°C beträgt. Nach Rückkehr des Randdrucks und des Umgebungsdrucks auf Atmosphärendruck wird die Anordnung weiter während z. B. 5 Minuten erhitzt, so daß ihre Temperatur 180°C erreicht. Dadurch wird eine feste Verbundbildung der Anordnung gewährleistet. Der in Verbund gebrachte Schichtkörper wird dann abgekühlt, und die Formplatte wird entfernt.

Die Tatsache, daß während des Entgasens der Anordnung 2, 3 einem Randdruck unterhalb Atmosphärendruck und einem eben solchen Umgebungsdruck ausgesetzt wird, deren Relativwerte zu einer Trennung der Schichten führen, während gleichzeitig die Anordnung sich auf erhöhter Temperatur befindet, die jedoch noch unter der Temperatur liegt, bei der eine fest Verbund bildung beginnt, führt zu einer Anzahl von wichtigen Vorteilen. Die erhöhte Temperatur ermöglicht, daß eine größere Gasmenge, die von der thermoplastischen Schicht absorbiert wurde, abge führt werden kann. Die Schichten 2, 3 haften nicht aufeinander, so daß die Entgasung nicht durch einen vorzeitigen Verbund der Schichten behindert wird. Die thermoplastische Schicht 3 kann in den entweichenden Gasströmen schweben, so daß Rest spannungen darin (z. B. aufgrund von nicht einwandfreiem Aufeinanderliegen der Schichten 2, 3) abgebaut werden können, bevor die Verbundbildung zwischen den Schichten eintritt. Die Trennung der Schichten voneinander ermöglicht ferner, daß der Raum zwischen ihnen sehr leicht entgast werden kann. Dieser letzte Umstand ist sehr wichtig, denn er ermöglicht das Entfallen von strukturierten thermoplastischen Schichten; hingegen kann eine glatte, unstrukturierte Schicht verwendet werden.

Es wurde bisher als unumgänglich angesehen, eine oberflächen strukturierte Schicht zu verwenden, um Kanäle für das Ent weichen des Gases zwischen den Schichten zu schaffen.

Wenn der fertige Schichtkörper dem zuvor beschriebenen Haft wirkungstest unterzogen wird, so wird eine Abschälfestigkeit von 5 bis 10 N/cm (0,5-1,0 kg/cm) gefunden, je nach den verwendeten Anteilen von Aminosilan und Chlorsilan Bei einer anderen Ausführungsform ist die Formplatte 4 aus einem harten synthetischen Plastikmaterial.

Beispiel 2

Eine 0,6 mm dicke Folie 3 wird aus Polyurethan gebildet und mit der Luftseite einer 3 mm dicken Floatglasscheibe 2 in Verbund gebracht. Um die Haftwirkung zwischen den Schichten 2, 3 zu begünstigen, wird eine Seite des Polyurethanmaterials mit einem Überzug aus einer Lösung von Aminosilan in Isopropylalkohol versehen. Die Luftseite einer Formplatte aus Floatglas, die mit Dimethyldichlor silan behandelt wurde, wird gegen die thermoplastische Scheibe gelegt.

Der Aufbau 2, 3, die Formplatte 4 und das Randrohr 5 werden in einen Behälter 1 eingebracht, und die Druck- und Tempera turbedingungen gemäß Fig. 4 wirken auf die Anordnung ein. Der Druck P₈ in dem Randrohr und der Umgebungsdruck P₉ werden innerhalb von etwa 2 Minuten beide auf etwa 0,13 kPa (1 Tor reduziert, während der Aufbau erhitzt wird. Wenn die Anordnung eine Temperatur von 90°C erreicht, bei welcher eine feste Ver bundbildung zwischen dem Polyurethan und der Glasscheibe 2 beginnt, wird der Umgebungsdruck P₉ auf Atmosphärendruck zurückgebracht. Dies geschieht etwa 10 Minuten nach Einbrin gen der Anordnung in den Behälter. Der niedrige Randdruck wird während einer weiteren Zeitspanne von 7 Minuten aufrechter halten, wobei die Temperatur der Einheit ungefähr 125°C be trägt. Der Randdruck wird auf Atmosphärendruck zurückge bracht. Gleichzeitig wird die Anordnung weiter erhitzt, bis ihre Temperatur nach weiteren 13 Minuten etwa 150°C erreicht hat. Die in Verbund gebrachte Einheit wird dann abgekühlt, und die Formplatte wird entfernt.

Die Stärke der Haftverbindung des fertigen Schichtkörpers hängt von der Menge der verwendeten Silangrundierung ab. Wenn der Schichtkörper in der beschriebenen Weise getestet wird, so können Abschälfestigkeitswerte zwischen 17,5 und 75 H/cm (1,75 und 7,5 kp/cm) erreicht werden.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Anordnung während einer Zeitspanne von etwa 10 Minuten auf ihre Maximaltempe ratur von etwa 150°C gehalten, bevor die Abkühlung beginnt.

Bei einer weiteren Abwandlung dieses Beispiels ist die ver wendete Grundierung eine Lösung aus Epoxysilan in Isopropyl alkohol.

Beispiel 3

Bei einer Abwandlung des Beispiels 2 wird die Glasscheibe 2 durch ein vorgeformtes Schichtteil ersetzt, das aus einer Polyurethanzwischenschicht von 0,6 mm Dicke und zwei Glas scheiben von 2,6 bzw. 1,5 mm Dicke besteht, die durch die Zwischenschicht in Verbund gebracht sind. Eine Polyurethan folie wird durch das Verfahren nach Beispiel 2 mit der dünneren dieser beiden Glasscheiben in Verbund gebracht.

Das vorgefertigte Glas-Polyurethan-Glas-Schichtteil ist nach herkömmlichen Verfahren hergestellt.

Bei einer Variante dieses Beispiels ist das beschriebene Schichtteil durch ein anderes vorgefertigtes Schichtteil er setzt.

Beispiel 4

Eine dreilagige Einheit soll in Verbund gebracht werden, um einen Schichtkörper herzustellen. Es wird eine 3 mm dicke Floatglasscheibe verwendet, deren Luftseite mit einer 0,1%-igen Lösung von Aminosilan in Chlorothen-(1,1,1-Trichlor äthan) grundiert wird (Volumenanteile). Eine 0,4 mm dicke Folie aus plastifiziertem Polyvinylchlorid wird auf eine 0,72 mm dicke Folie eines Copolymers aus Polyvinylchlorid und Glycidyl-Methacrylat aufgelegt, die zuvor auf die grun dierte Glasscheibe-Methacrylat aufgelegt wurde. Die Luftseite einer Formplatte aus Floatglas, die als Trennmittel mit Dimethyl dichlorsilan beschichtet wurde, wird auf die freie Oberfläche des Polyvinylchloridfilms aufgelegt, und die gesamte Einheit wird in einem Behälter unter den in Fig. 5 gezeigten Druck- und Temperaturbedingungen behandelt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, werden sowohl der Umgebungs druck P₉ als auch der Druck P₈ in dem Randrohr etwa 5 Minuten nach Einbringen des Aufbaus in den Behälter auf etwa 133 kPa (1 Torr) reduziert. Der Behälter befindet sich anfangs auf Raumtemperatur, und die Anordnung wird nicht erwärmt, bis der artig niedrige Drücke erreicht sind. Nach 6 Minuten wird die Anordnung dann erwärmt. Nach weiteren 12 Minuten hat ihre Tempe ratur 130°C erreicht (die Temperatur, bei der eine feste Ver bundbildung des plastifizierten Polyvinylchloridfilms beginnt), und dann wird der Umgebungsdruck P₉ auf Atmosphärendruck zu rückgebracht. Wenn etwa 2 Minuten später die Temperatur der Anordnung 140°C erreicht hat, wird der Randdruck auf Atmosphären druck zurückgebracht. Die Temperatur der Anordnung wird weiter auf etwa 160°C gesteigert. Dies dauert etwa 8 Minuten, und die Anordnung wird während weiterer 20 Minuten bei dieser Tempe ratur belassen, woraufhin die in Verbund gebrachte Einheit abgekühlt wird.

Zwischen dem Glas und dem thermoplastischen Material wird eine Abschälfestigkeit in der Größenordnung von 10 N/cm (1 kp/cm) erreicht.

Beispiel 5

Eine PVC-Schicht von 1,5 mm Dicke wird mit einer getemperten Glasscheibe von 3,5 mm Dicke durch das anhand von Fig. 1 be schriebene Verfahren in Verbund gebracht, um eine Fahrzeug- Windschutzscheibe zu bilden. Die getemperte Glasscheibe wird zuvor mit einem Überzug versehen, und zwar aus einer Lösung, die 10 Gew.-% Polyvinylchlorid enthält, das in einem Lösungsmittel gelöst ist, welches aus gleichen Volumenteilen Dichloräthylen und Dimethylformamid hergestellt ist, wozu eine Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das gelöste Polyvinylchlorid, Silizium-organofunktionelles Aminosilan zugefügt wird (die Silane A 1100 und A1120 sind geeignet). Der Überzug wird mit einer Dicke zwischen 1 und 7 µm aufgesprüht.

Allgemein gilt, daß je dicker der Überzug ist und je mehr Silikon-organofunktionelles Silan vorhanden ist, der Verbund zwischen der Glasscheibe und dem Polyvinylchlorid umso fester ist. Eine genaue Regulierung der Dicke ist jedoch bei Serien herstellung schwierig. Bei Fahrzeugwindschutzscheiben wird eine Verbundfestigkeit mit relativ geringen Toleranzen ge fordert, die ausreichen muß, um bei normaler Verwendung eine Schichtablösung zu verhindern, jedoch niedrig genug, um Verletzungen bei Unfällen zu verhindern.

Es wurde gefunden, daß es leichter ist, das Haftvermögen einzustellen, wenn Silizium-funktionelles Silan verwendet wird, das mit dem Silizium-organofunktionellen Silan ver mischt wird. In einer Lösung, die 0,2 Gew.-% Silan enthält, kann z. B. der Silangehalt zusammengesetzt sein aus 0,05-0,15% Silan vom Typ A 1100 und 0,15-0,05% Silan vom Typ A 143, wobei es sich um ein chloriertes Silan handelt. Dies ergibt eine Abschälfestig keit des Endproduktes zwischen 5 und TON/cm (0,5-1,0 kp/cm), wenn das Schichtprodukt in der zuvor erläuterten Weise ge testet wird.

Bei Abwandlungen dieses Ausführungsbeispiels ist das ver wendete Lösungsmittel: (a) Cklohexanon; (b) gleiche Volumen teile Cyklohexanon und Dichloräthylen; und (c) bis zu 40 Vol-% Toluol, gemischt mit einem der zuvor aufgeführten drei Lösungs mittel.

Beispiel 6

Eine Schicht aus Polyvinylbutyral wird mit einer Glas scheibe durch das oben beschriebene Verfahren in Verbund gebracht. Um die Haftwirkung zwischen dem Glas und dem Poly vinylbutyral zu verbessern, wird das Glas zunächst mit einer Lösung aus Polyvinylbutyral in Äthanol, das ein Silan vom Typ A 1100 enthält, besprüht. Die Ergebnisse sind gut.

Beispiel 7

Eine Polyurethanfolie wird durch das oben beschriebene Ver fahren mit einer Glasscheibe in Verbund gebracht. Um die Haftwirkung zwischen dem Polyurethan und dem Glas zu ver bessern wird das Glas zunächst mit einer Lösung besprüht, die in Cyklohexanon etwa 10 Gew.-% Polyurethan und 2 Gew.-% eines Epoxysilans enthält.

Beispiel 8

Um das Anhaften der freiliegenden thermoplastischen Schicht 3 (Fig. 1) an der Formplatte 4 zu verhindern, wird diese mit einem Überzug aus Silizium-funktionellem Silan versehen, das keine organofunktionelle Gruppe enthält. Beispiele für derartige Silane sind: A 143, chloriertes Silan, Propyltri äthoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Isopropyldimethoxyäthoxy silan und n-Butyl- oder Isobutyltriäthoxy- oder -trimethoxy silan.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Schichtanordnung und der Formplatte. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs form umfaßt die Anordnung 11 eine gekrümmte Strukturschicht 12 aus Glas und eine thermoplastische Schicht 13, die bei dem fertigen Schichtkörper freiliegen soll. Eine Formplatte 14 wird auf die freiliegende Seite der thermoplastischen Schicht 13 aufgelegt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Formplatte 14 ein Teil einer Umhüllung 15, die mit Wülsten 16 versehen ist, die ausreichend flexibel sind, damit sie über die Ränder der Anordnung 11 geführt werden können und auf der freien Hauptfläche der Glasscheibe 12 anliegen können, um einen Raum 17 zu be grenzen, der sich um die Ränder des Aufbaus herum erstreckt. Derjenige Teil der Umhüllung 15, der den Randraum 17 umgibt, ist mit einer oder mehreren (nicht gezeigten) Öffnungen ver sehen, so daß die so umschlossene Anordnung entgast werden kann, bevor sie in Verbund gebracht wird, z. B. wie zuvor unter Be zugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde. Die Formplatte 14 der Umhüllung 15 ist ausreichend hart, um eine Formoberfläche für die freiliegende Seite der thermoplastischen Schicht 13 zu bilden, ist jedoch ausreichend flexibel, um Krümmungs toleranzen der daran anschließenden Glasscheibe aufzufangen. Die Formplatte 14 und die Ränder 16 der Umhüllung 15 können einteilig ausgebildet sein, können jedoch auch aus verschie denen Stoffen sein, die miteinander verklebt sind. Die in Fig. 2 gezeigte einstückige Form bzw. Umhüllung kann zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der beschriebe nen Beispiele 1 bis 8 verwendet werden.

Als Werkstoff für die Herstellung von einstückigen Umhüllun gen sind Silikonharze geeignet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers mit wenigstens einer Schicht aus thermoplastischem Material, welche die Außenschicht des Schichtkörpers bildet, bei dem

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erhitzung der Anordnung während der Entgasung der Umgebungsdruck gleich einem Absolutwert von 13,30 kPa, vorzugsweise 3,99 kPa und insbesondere 1,33 kPa oder weniger ist bzw. auf diesen Wert vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erwärmung der Anordnung während der Entgasung der Randdruck und der Umgebungsdruck einen Absolutwert von 1,33 kPa oder weniger aufweisen bzw. auf diesen vermin dert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der festen Verbund bildung der Umgebungsdruck freigegeben wird, während der Randdruck auf, einem Wert unter Atmosphärendruck bleibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgebungsdruck aufgehoben wird, wenn die Temperatur der Anordnung in einem Bereich von 10°C um die Temperatur herum, bei der eine feste Verbundbildung beginnt, liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verbundbildungs schritt die Anordnung auf eine maximale Temperatur, zwischen 20 und 80°C oberhalb derjenigen Temperatur, bei der die feste Verbundbildung beginnt, erhitzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens als eine Schicht des Schichtkörpers eine Glasscheibe verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Glasscheibe vor dem Aufeinanderfügen mit einem Überzug grundiert wird, der die Haftwirkung zwischen der Scheibe und der thermoplastischen Schicht verbessert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundierung ein Silizium-organofunktionelles Silan verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Formplatte eine Glasscheibe verwendet wird, die mit einer Substanz überzogen ist, welche verhindert, daß zwischen der Glasscheibe und der thermoplastischen Schicht eine Haftwirkung auftritt.

11. Transparenter Schichtkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.