DE9202424U1

DE9202424U1 - Schweißerschutzglas

Info

Publication number: DE9202424U1
Application number: DE9202424U
Authority: DE
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1992-04-23
Anticipated expiration: 2002-02-26

Description

Schweißerschutzglas

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Schweißerschutzglas aus Silikatglas mit einem auf der dem Werkstück zugewandten Oberfläche angeordneten Überzug aus einem transparenten Polymer.

Die Standzeit von Schweißerschutzgläsern aus Silikatglas ist dadurch begrenzt, daß die beim Schweißvorgang entstehenden Schweißspritzer aus Eisenoxid- und Schlacketeilchen in die Glasoberfläche einbrennen und die Durchsicht unter Umständen bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit erheblich vermindern. Um die verhältnismäßig teuren Filtergläser vor Schweißspritzen zu schützen, werden häufig Schutzgläser aus farblosem Silikatglas vor der Filterglasscheibe angeordnet, so daß nur diese Schutzgläser ausgewechselt zu werden brauchen.

Es ist auch bekannt, Schweißerschutzgläser mit einer Überzugsschicht aus einem transparenten Lack zu versehen (GM 1.959.201). Durch den Lacküberzug wird die Standzeit der Silikatglasscheibe um das Mehrfache der Standzeit einer nichtbeschichteten Silikatglasscheibe erhöht. Transparente Lacküberzüge haben nämlich die Eigenschaft, daß sie antiadhäsiv wirken, das heißt spritzerabweisend, so daß die die Standzeit bestimmende Durchsichtminderung durch eingebrannte Schweißspritzer hierdurch wesentlich verbessert wird.

Als geeignete Materialien für derartige Kunststoffüberzüge auf Schweißerschutzgläsern sind in der DD-PS 124.847 Polyvinylacetat, Polyvinylester, Zelluloseacetate, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Polykarbonate, Silikone und modifizierte Polyäthylenverbindungen

genannt, wobei insbesondere die Polyvinylacetat, und zwar speziell das Polyvinylformal, besonders geeignet sein sollen.

Es hat sich gezeigt, daß die für diesen Zweck bekannten Polymere sich nach einiger Zeit oberflächlich eintrüben, und zwar auch solche Polymere, die zunächst als besonders geeignet erschienen. Die oberflächliche Trübung beruht auf einer an der Oberfläche vor sich gehenden Oxidation. Um diese Eintrübung, die bereits nach kurzer Schweißzeit eintreten kann, zu verhindern, ist es aus der DD-PS 195.347 bekannt, für den Überzug Polymere zu verwenden, die Polyin- und/oder Polyin-en-Strukturelemente besitzen. Zwar wird hierdurch die Eintrübung weitgehend verhindert, doch weisen solche Überzüge eine leichte gelb-braune Färbung und im Mittel einen hohen Streulichtanteil auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Polymerüberzüge für Schweißerschutzgläser zu finden, die sich unter der Wirkung der UV-Strahlung beim Schweißvorgang und infolge einer Oxidation an der Oberfläche nicht eintrüben, und die eine hohe Transparenz und einen sehr niedrigen Streulichtanteil aufweisen. Außerdem sollen die Polymere eine gute Haftung an der Glasoberfläche und eine hohe Kratzfestigkeit, sowie insgesamt gute Gebrauchseigenschaften und gleichzeitig die Eigenschaft aufweisen, bezüglich der Schweißspritzer in hohem Maße spritzerabweisend zu sein. Selbstverständlich müssen die mit dem Polymerüberzug versehenen Schweißerschutzgläser darüber hinaus alle in den DIN 4646 "Sichtscheiben für Augenschutzgeräte" und DIN 4647 "Schweißerschutzfilter" festgelegten Bedingungen bezüglich der Lichttransmission, der Brechkraft und des zulässigen Streulichtanteils erfüllen.

Alle genannten Bedingungen werden gemäß der Erfindung in zufriedenstellender Weise erfüllt, wenn der Polymerüber-

zug aus einem hochtransparenten weichelastischen Polyurethan besteht.

Es hat sich gezeigt, daß Überzüge aus weichelastischem Polyurethan, die als solche bekannt sind, sich überraschenderweise auch unter den bei Schweißvorgängen herrschenden extremen Bedingungen, nämlich der intensiven Einwirkung von UV-Strahlen, der hohen Temperatur und der aggressiven Gasatmosphäre, weder eintrüben noch einfärben, und daß sie ebenfalls eine sehr hohe antiadhäsive Wirkung gegenüber den Schweißspritzern aufweisen. Darüber hinaus kommt die an sich bekannte Eigenschaft solcher weichelastischer Polyurethanüberzüge, durch ihre sogenannten "selbstheilenden" Eigenschaften in hohem Maße widerstandsfähig gegen Kratzer und kratzerartige Eindrücke zu sein, bei Schweißerschutzgläsern in besonderer Weise zur Geltung, da Schweißerschutzgläser derartigen mechanischen Oberflächenbeanspruchungen besonders stark ausgesetzt sind. Schweißerschutzgläser mit dem erfindungsgemäßen Polymerüberzug sind daher den bekannten vergleichbaren Produkten in allen wesentlichen Punkten weit überlegen.

Als besonders zweckmäßig hat sich ein weichelastisches Polyurethan erwiesen, das das Reaktionsprodukt einer Reaktionsmischung ist, deren Isocyanatkomponente ein im wesentlichen trifunktionelles aliphatisches, auf der Basis von 1,6-Hexamethylendiisocyanat aufgebautes Polyisocyanat mit Biuret- oder Isocyanuratstruktur mit einem Gehalt an NCO-Gruppen von 12,6 bis 28 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 450 bis ca. 1000 g/mol enthält. Die Isocyanatkomponente kann überwiegend oder vollständig aus diesem Polyisocyanat bestehen.

Die Polyolkomponente der das weichelastische Polyurethan bildenden Reaktionsmischung besteht gemäß einer ersten Ausführungform aus einem trifunktionellen Polyol auf der

Basis von Trimethylolpropan und Propylenoxid mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 5,1 bis 12,8 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 400 bis ca. 1000 g/mol. Die Polyolkomponente kann wiederum teilweise oder vollständig aus diesem Polyol bestehen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die Polyolkomponente der das weichelastische Polyurethan bildenden Reaktionsmischung aus einem mehrfunktionellen Polyesterpolyol mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 3 bis 12 Gew.-%. Aus einer Reaktionsmischung mit einem solchen Polyesterpolyol gebildete Polyurethanschichten weisen eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit bei gleichzeitiger Einwirkung von Licht, Wärme und Feuchtigkeit auf. Die Polyolkomponente kann wiederum ganz oder teilweise aus einem solchen Polyesterpolyol bestehen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann die Polyolkomponente der das weichelastische Polyurethan bildenden Reaktionsmischung ein difunktionelles sulfoniertes bzw. sulfonatgruppenhaltiges Polyetherpolyol mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 1 bis 10 Gew.-% enthalten. Durch einen solchen Zusatz wird die Bildung von störendem Feuchtigkeitsbeschlag auf der Oberfläche des Überzugs verhindert bzw. verringert, ohne daß dadurch die übrigen mechanischen und optischen Eigenschaften des Überzugs beeinträchtigt werden.

Für besondere Zwecke läßt sich die beschlaghemmende Wirkung des Überzugs noch weiter verbessern, wenn die Polyolkomponente zusätzlich ein nichtionisches Copolymeres auf der Basis von in der Seitenkette polyoxyalkylenmodifiziertem Dimethylpolysiloxan (Dimethylsiloxan-Monomethylpolyethersiloxan-Copolymer) enthält. Durch einen solchen Zusatz bleibt die beschlaghemmende Wirkung auch bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen und auch nach längerem Kontakt mit Wasser unvermindert erhalten.

Selbstverständlich können die das Polyurethan bildenden Reaktionsmischungen darüber hinaus die üblichen Additive enthalten, nämlich einen Reaktionskatalysator wie Dibutylzinndilaurat, ein Verlaufsmittel wie ein SiIikonöl, ein Silikonharz oder einen fluorierten Alkylester, ein Lichtschutzmittel wie Bis(1,2,2,6,6,-pentamethy1-4-piperidyl)Sebazat und UV-Absorptionsmittel wie substituierte Benzotriazole.

Es kann vorteilhaft sein, die der Schweißflamme zugewandte Oberfläche des Schweißerschutzglases, das heißt die entsprechende Oberfläche der Filterglasscheibe und/oder der davor angeordneten Schutzglasscheibe, zunächst mit einer IR-reflektierenden Beschichtung zu versehen. Hierfür eignen sich insbesondere korrosionsbeständige abriebfeste Schichten wie z.B. Schichten aus Titannitrid. Der erfindungsgemäße Überzug aus weichelastischem Polyurethan wird in diesen Fällen auf dieser IR-reflektierenden Schicht aufgebracht.

In der Zeichnung ist der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Schweißerschutzfilterglasscheibe im Schnitt dargestellt. Die Glasscheibe 1 aus Silikatglas ist eine übliche Filterglasscheibe bekannter Zusammensetzung. Sie ist auf derjenigen Seite, die beim Schweißvorgang der Schweißflamme zugewandt ist, mit einem etwa 0,2 mm dicken Überzug 2 aus einem weichelastischen Polyurethan versehen.

Anhand einiger Beispiele werden im folgenden verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schweißerschutzgläser einschließlich der an Musterscheiben erzielten Versuchsund Meßergebnisse beschrieben:

■ Beispiel 1

Eine Schweißerschutzfilterglasscheibe mit den Abmessungen 108 &khgr; 83 mm² und einer Dicke von 2,7 bis 2,8 mm wird nach einer Vorbehandlung mit einem silanhaltigen Primer einseitig mit einer Reaktionsmischung aus 50 Gew.-% eines im wesentlichen trifunktionellen biuretgruppenhaltigen PoIyisocyanats auf Basis des 1,6-Hexamethylendiisocyanats mit 15 bis 25 Gew.-% freier NCO-Gruppen und einem mittleren Molekulargewicht von 450 bis 850 g/mol und 50 Gew.-% eines trifunktionellen Polyols auf Basis des Trimethylolpropans mit 10,5 bis 12 Gew.-% freier OH-Gruppen und einem mittleren Molekulargewicht von 500 g/mol beschichtet. Der Reaktionsmischung werden als Additive Dibutylzinndilaurat als Katalysator und fluorierter Akylester als Verlauf smittel zugegeben. Die Reaktionsmischung wird in einer Schichtdicke von 0,2 mm auf die Glasscheibe aufgetragen. Die Schicht läßt man bei einer Temperatur von 90 Grad Celsius während 3 0 Minuten auspolymerisieren.

Die Prüfung der mit diesem Überzug versehenen Filterglasscheibe ergibt, daß alle Bedingungen gemäß der hier zu beachtenden DIN-Normen erfüllt werden. Das gilt auch hinsichtlich der in der DIN 4647 Teil 7 vorgeschriebenen Tests bezüglich heißer Metallspritzer als auch für die in der DIN 4646 Teil 1 vorgeschriebenen Tests zur Gasdichtheit. Der Überzug ist völlig farblos. Der Streulichtanteil liegt wesentlich unter dem Streulichtanteil der bekannten Polymer-Überzüge. Verglichen mit einer unbeschichteten Schweißerschutzfilterglasscheibe mit einer Standzeit von etwa 3 Stunden im Realbetrieb betrug die Standzeit der beschichteten Filterglasscheibe im Realbetrieb mehr als 70 Stunden. Wegen der erhöhten Kratzfestigkeit weist die beschichtete Filterglasscheibe hervorragende Gebrauchseigenschaften auf. Außerdem bewirkt die auf der Glasoberfläche gut haftende Polyurethanschicht

eine hervorragende Splitterbindung im Fall eines Bruchs der Glasscheibe, so daß insoweit auch die Bedingungen der DIN 4646 Teil 3 bezüglich der Sicherheitsglaseigenschaften erfüllt werden.

Beispiel 2

Eine Schweißerschutzfilterglasscheibe mit einer Dicke von 2,7 bis 2,8 mm und den Flächenabmessungen 108 &khgr; 83 mm² wird auf beiden Seiten mit einem Polyurethanüberzug versehen. Die Reaktionsmischung für die Herstellung des Überzugs besteht aus 51,5 Gew.-% eines im wesentlichen trifunktionellen lsocyanuratgruppenhaltigen Polyisocyanats auf der Basis von 1,6-Hexamethylendiisocyanat mit einem Gehalt von 21,5 Gew.-% freier NCO-Gruppen und einem mittleren Molekulargewicht von 195 g/mol, und 48,5 Gew.-% eines trifunktionellen Polycaprolactons mit einem Gehalt von 9,3 Gew.-% freier OH-Gruppen und einem mittleren Molekulargewicht von 183 g/mol. Dem Polycaprolacton wurden zuvor als Additive 0,015 Gew.-% Dibutylzinndilaurat als Katalysator, 0,1 Gew.-% eines fluorierten Alkylesters als Verlaufsmittel und 1 Gew.-% Bis(l,2,2,6,6,-pentamethyl-4-piperidyl)sebazat als Lichtschutzmittel zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird erst auf der einen Seite in einer etwa 0,25 mm dicken Schicht aufgebracht und auspolymerisiert, und anschließend auf der anderen Seite.

Die Prüfung der beidseitig beschichteten Filterglasscheibe ergab, daß alle Anforderungen an die optischen Eigenschaften gemäß aller genannten DIN-Normen erfüllt werden. Die Standzeit im Realbetrieb betrug wiederum mehr als 70 Stunden. Zusätzlich zeigte die Prüfung auf erhöhte mechanische Festigkeit mit Hilfe des Kugelfall-Tests gemäß DIN 4646 Teil 3, daß beim Bruch der Probe keinerlei Splitterabgang auftritt, so daß sie als splittersicher bezeichnet und mit der Kennzeichnung "S" versehen werden kann. Im Vergleich mit den bekannten Polymer-Überzügen

ist auch dieser Polyurethan-Überzug völlig farblos, der Streulichtanteil liegt wesentlich niedriger und die Kratzfestigkeit und die übrigen Gebrauchseigenschaften sind erheblich besser als bei den bekannten Filterglasscheiben mit Überzug.

Beispiel 3

Es wird eine Schweißerschutz-Vorsatzscheibe aus 2,0 mm dickem farblosem Floatglas einseitig mit einer weichelastischen Polyurethanschicht beschichtet. Die zu der Polyurethanschicht auspolymerisierende Reaktionsmischung hat folgende Zusammensetzung: 51,5 Gew.-% eines im wesentlichen trifunktionellen biuretgruppenhaltigen PoIyisocyanats auf Basis des 1,6-Hexamethylendiisocyanats mit einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 23 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 550 g/mol; 26 Gew.-% eines trifunktionellen Polyols auf Basis des Trimethylolpropans mit einem Gehalt an freien OH-Gruppen von 11 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 500 g/mol; 8 Gew.-% eines difunktionellen sulfonatgruppenhaltigen Polyether-1,3-diols mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 2,6 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 1300 g/mol; 5 Gew.-% Dimethylsiloxan-Monomethylpolyethersiloxan-Copolymer mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 700 g/mol und 8 Gew.-% eines ethoxylierten Fettalkohols mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 350 g/mol und einem Gehalt an OH-Gruppen von 4,9 Gew.-%. Als Additive enthält die Reaktionsmischung 0,05 Gew.-% Dibuthylzinndilaurat als Katalysator und 1,45 Gew.-% eines sterisch gehinderten Amins als Lichtschutzmittel.

Die Prüfung der mit einem 0,2 mm dicken Überzug versehenen Vorsatzscheibe unter dem Gesichtspunkt der verschiedenen DIN-Vorschriften zeigt die gleichen Ergebnisse wie im Beispiel 1. Die Standzeit der Vorsatzscheibe im

Realbetrieb beim Schweißen unter CO₂-Schutzgas beträgt
mehr als 70 Stunden. Der Streulichtanteil ist wesentlich geringer als bei den bekannten Polymerüberzügen, und die beschichtete Vorsatzscheibe ist völlig farblos. Die
Kratzfestigkeit und die sonstigen Gebrauchseigenschaften sind wesentlich besser als bei den bekannten Polymerüberzügen. Zusätzlich bleibt die Polyurethanschicht auch unter extremen Bedingungen frei von Feuchtigkeitsbeschlag.

Claims

Schutzansprüche

1. Schweißerschutzglas aus Silikatglas mit einem auf der der Schweißflamme zugewandten Oberfläche angeordneten Überzug aus einem transparenten Polymer, dadurchgekennzeichnet , daß der Überzug aus einem hochtransparenten weichelastischen Polyurethan besteht.

2. Schweißerschutzglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weichelastische Polyurethan aus einer Reaktionsmischung hergestellt ist, deren Isocyanatkomponente ein im wesentlichen trifunktionelles aliphatisches, auf der Basis von 1,6-Hexamethylendiisocyanat aufgebautes Polyisocyant mit Biuret- oder Isocyanuratstruktur mit einem Gehalt an NCO-Gruppen von 12,6 bis 28 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 450 bis ca. 1000 g/mol enthält.

3. Schweißerschutzglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weichelastische Polyurethan aus einer Reaktionsmischung hergestellt ist, deren Polyolkomponente ein trifunktionelles Polyol auf der Basis von Trimethylolpropan und Propylenoxid mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 5,1 bis 12,8 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 400 bis ca. 1000 g/mol enthält.

4. Schweißerschutzglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weichelastische Polyurethan aus einer Reaktionsmischung hergestellt ist, deren Polyolkomponente ein mehrfunktionelles Polyesterpolyol mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 3 bis 12 Gew.-%.

5. Schweißerschutzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weichelastische Polyurethan aus einer Reaktionsmischung hergestellt ist, deren Polyolkomponente ein difunktionelles sulfoniertes bzw. sulfonatgruppenhaltiges Polyetherpolyol mit einem Gehalt an OH-Gruppen von 1 bis 10 Gew.-% enthält.

6. Schweißerschutzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weichelastische Polyurethan aus einer Reaktionsmischung hergestellt ist, die zusätzlich ein nichtionisches Copolymeres auf der Basis von in der Seitenkette polyoxyalkylenmodifiertem Dimethylpolysiloxan (Dimethylsiloxan-Monomethylpolyethersiloxan-Copolymer) enthält.

7. Schweißerschutzglas nach eiern der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf der Filterglasscheibe angeordnet ist.

8. Schweißerschutzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf einer vor der Filterglasscheibe angeordneten Schutzscheibe aus Silikatglas angeordnet ist.

9. Schweißerschutzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug zusätzlich auf der dem Auge zugewandten Oberfläche der Filterglasscheibe als Splitterschutzschicht angeordnet ist.

10. Schweißerschutzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schweißflamme zugewandte Oberfläche der Filterglasscheibe oder der Schutzscheibe mit einer IR-reflektierenden Beschichtung, beispielsweise aus Titannitrid, und auf dieser Beschichtung mit dem Überzug aus weichelastischem Polyurethan versehen ist.