DE1115452B

DE1115452B - Sicherheitsverbundglas

Info

Publication number: DE1115452B
Application number: DEP19431A
Authority: DE
Inventors: Wilbert Lee Gore; Alva Lewis Herman; Stanley Hiram Munger
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1956-10-18
Filing date: 1957-10-07
Publication date: 1961-10-19

Description

Sicherheitsverbundglas Es ist bekannt, Polyester aus Glykolen und Cyclohexan-1,4-dicarbonsäuren, gegebenenfalls im Gemisch mit Terephthalsäure, oder Polyester aus Glykolen und einem Gemisch von acyclischen Dicarbonsäuren und Terephthalsäure als Zwischenschichten für Sicherheitsglas zu verwenden.
Gewöhnlich besteht aber das Sicherheitsglas, dessen hauptsächlicher Verwendungszweck die Verglasung von Fahrzeugen ist, aus zwei Glasplatten, die durch eine Zwischenschicht von Polyvinylbutyralharz zu einem Verbundkörper zusammengefügt sind. Auf diese Art von Verbundglas bezieht sich die vorliegende Erfindung. Die Dicke der Glasschichten beträgt normalerweise etwa 3,2 mm, diejenige der Harzzwischenschicht 0,4 mm. Auf Grund der gesteigerten Geschwindigkeit der modernen Fahrzeuge und dem zunehmenden Verkehr wird die Gefahr immer größer, daß das bisher bekannte Sicherheitsglas bricht, wenn durch die Wucht eines Aufpralls die im Fahrzeug Sitzenden gegen das Sicherheitsglas geworfen werden. Ein Umherfliegen von Splittern und Glasstücken ist zwar beim Brechen des modernen Sicherheitsglases wirksam unterbunden, aber der Kopf oder ein anderer Körperteil einer gegen das Sicherheitsglas geworfenen Person kann das Glas durchstoßen. Dabei können gezackte Glasfragmente, die - an der Harzzwischenschicht haften, tödliche oder mindestens schwere Verletzungen verursachen. Untersuchungen von Kraftfahrzeugunfällen haben die Häufigkeit solcher Vorfälle erwiesen. Zur Verstärkung des Sicherheitsglases ist eine gewisse Elastizität an Stelle einer Härte erforderlich; so daß beim Auftreffen des menschlichen Schädels auf das Sicherheitsglas eine Verminderung der Wirkung des Aufpralls erfolgt.
Das erfindungsgemäße Sicherheitsverbundglas besitzt eine erhöhte Bruchfestigkeit. Diese Erhöhung der Bruchfestigkeit erfolgt durch eine elastische, Bewegungsenergie aufnehmende Schicht. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung richtet sich auf ein für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen geeignetes Sicherheitsglas, das fünf Schichten aufweist, deren eine aus biaxial orientiertem Polyäthylenglykolterephthalat besteht. Eine andere Ausführungsform betrifft ein für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen geeignetes dreischichtiges Sicherheitsglas, dessen eine Schicht aus biaxial orientiertem Polyäthylenglykolterephthalat besteht Das Sicherheitsverbundglas gemäß der Erfindung aus Glas und Polyvinylbutyral ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine zur Verbesserung der ; Haftfestigkeit in an sich bekannter Weise oberflächlich vorbehandelte, aus biaxial orientiertem Polyäthylenglykolterephthalat bestehende Schicht mit der Polyvinylbutyralschicht verbunden ist: Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Seite einer Polyvinylbutyralschicht mit der Polyäthylenglykolterephthalatschicht und ihre andere Seite mit einer Glasschicht verbunden. Eine besonders gute Ausführungsform weist fünf Schichten auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten der die Mittelschicht darstellenden Polyäthylenglykolterephthalatschicht mit je einer Polyvinylbutyralzwischenschicht verbunden sind, welche ihrerseits mit je einer Glasschicht als Außenschicht verbunden sind.
Die Schichten des Verbundkörpers können bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung unterschiedliche Stärke haben. Zum Beispiel kann die Polyäthylenglykolterephthalatschicht sehr dünn (0;013 mm) oder dick (0,254 mm oder mehr) sein, was von der gewünschten Erhöhung der Bruchfestigkeit abhängt, wenn auch für die meisten Anwendungszwecke auf dem Kraftfahrzeugsektor 0,02 bis 0,13 mm. die -bevorzugte Stärke darstellen. In gleicher Weise können die Schichten aus dem Polyvinylbutyralharz und die Glasplatten unterschiedliche Dicke haben, wenn auch für Kraftfahrzeugzwecke die Stärke der Harzschichten vorzugsweise 0,25 bis 2,54 mm und des Glases 1,59 bis 6,35 mm beträgt: Für andere Anwendungszwecke, wie kugelsichere Fensterscheiben, Industrieausrüstungen, Glastüren, Tafeln für Glaskonstruktionen und Schaubehälter, kann die Stärke der verschiedenen Bestandteile des Verbundkörpers je nach dem Verwendungszweck den bevorzugten Bereich über- oder unterschreiten. Es ist ziemlich schwierig, eine gute Haftung zwischen Polyäthylenglykolterephthalat und Polyvinylbutyral zu erzielen. Nach der bevorzugten- Arbeitsweise, bei welcher man die beste Haftfestigkeit erhält, wird die Fläche des Polyäthylenglykolterephthalates- eine ausreichende Zeit direkt finit einer Gasflamme in Kontakt gebracht, um ihre Oberflächeneigenschaften zu ändern, jedoch nicht so lange, daß die Dimensionen des Materials verändert-werden. Das allgemeine Verfahren und eine Vorrichtung zu dieser Flammbehandlung sind für Polyäthylen in den USA.-Patentschriften 2 632 921, 2 648 097, 2 .683 894 und 2 704 382 beschrieben. Eine wertvolle Abänderung dieser Verfahren besteht darin, daß man den Film oder die Platte zwei- oder mehrmals der direkten Einwirkung der Flamme unterwirft, und zwar jedesmal kürzere Zeit, als wenn der Film oder die Platte der Flammeneinwirkung nur einmal unterworfen wird.
Es gibt andere bekannte Verfahren, um die Flächen von z. B. Polyäthylengegenständen so zu behandeln, daß sie bedruckt werden können oder einen Klebstoff' annehmen, aber die meisten dieser Verfahren scheinen, wie die folgenden Versuchsergebnisse zeigen, für Polyäthylenglykolterephthalat unwirksam zu sein. Darüber hinaus sind andere polymere Stoffe als Material für die Mittelschicht des erfindungsgemäßen Sicherheitsglases untersucht worden, aber keiner dieser Stoffe besitzt die Kombination von optischer Klarheit, Fähigkeit zur festen" Bindung an Polyvinylbutyral, Elastizität und Zähigkeit.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung Beispiel 1-Es wird ein Sicherheitsverbundglas nach der Erfindung hergestellt. Der hierbei verwendete Film aus Polyäthylenglykolterephthalat wird vor der Einfügung in den Verbundkörper auf beiden Seiten flammbehandelt. Die Flammbehandlung erfolgt, indem man den Polyäthylenglykolterephthälatfilm auf einer von innen gekühlten, drehbaren Trommel aus rostfreiem Stahl befestigt und dann durch Drehen der Trommel unter einer Reihe ortsfester Gasbrenner hinwegführt. Die Brenner werden mit einem Gemisch von Methan und Luft im Raumverhältnis von etwa 0,110 zu 0,133 gespeist und sind etwa 1 cm von der Filmoberfläche entfernt angeordnet. Der Film wird mit einer linearen Geschwindigkeit von 76 m/Min. durch die Gasflamme geführt.
Die Herstellung des Verbundkörpers erfolgt, indem man seine Bestandteile zusammenfügt und den erhaltenen--Schichtkörper zuerst 0,03 Minuten bei 7 kg/cm2 und 30°C, dann 0,03 Minuten bei 7 kg/cm2 und 60°C und schließlich 0,03 Minuten bei 7 kg/cm2 und-90'C preßt und hierauf in einem Autoklav in Öl einbringt und in diesem etwa 7 Minuten bei 16 at und 135°'C beläßt. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Verbundkörper sind in Tabelle I angegeben.

* Die Werte geben die Kraft in Kilogramm an, die notwendig ist, um eine Polyvinylbutyralschicht von dem die Mittelschicht bildenden Film abzuschälen, d. h. die Haftfestigkeit. Zu dieser Prüfung wurden Proben von 7,6 cm Breite verwendet, die Abstreifkraft wurde mittels eines Kreuzkopfes ausgeübt, der sich mit einer Geschwindigkeit von 25 cm/min. bewegte.
** Die Prüfung erfolgte nach der American Standards Association Test Specification Z 26.1-1950 mit der Ausnahme, daß an Stelle eines Balls von 0,23 kg ein solcher von 0,91 kg verwendet wurde.

*** Die Prüfung erfolgte nach der ASTM-Prüfnorm D 1003. Zum Vergleich mit den in diesem Beispiel beschriebenen Sicherheitsverbundgläsern werden zwei Kontrollproben nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellt, die jedoch nur aus je zwei Glasschichten und einer Zwischenschicht von 0,381 bzw. 0,762 mm Stärke aus Polyvinylbutyral bestehen, ferner eine 5schichtige Kontrollprobe mit zwei Außenschichten aus Glas, zwei Zwischenschichten von 0,381 mm Stärke aus Polyvinylbutyral und der Mittelschicht von 0,076 mm Stärke aus einem unbehandelten Polykondensationsprodukt von Hexamethylendiamin undAdipinsäure. Die Ergebnisse dieser gemäß Beispiel l durchgeführten Vergleichsversuche sind in Tabelle I a zusammengestellt.

Beispiel 2 Es werden 5schichtige Verbundkörper hergestellt, die aus zwei Glasplatten, zwei 0,381 mm starken Polyvinylbutyralschichten und einer Mittelschicht aus Polyäthylenglykolterephthalat bestehen. Die Schichten werden allgemein wie im Beispiel l miteinander verbunden, mit der Ausnahme, daß die Verbesserung der Hafteigenschaften durch Behandlung der beiden Flächen der Polyäthylenglykolterephthalatschicht nicht durch Flammbehandlung erfolgt. Die Behandlung erfolgt vielmehr, indem man den Polyäthylenglykolterephthalatfilm bei Raumtemperatur bzw. bei 70°C 30 Sekunden in eine bei Raumtemperatur gesättigte wäßrige Chromsäurelösung taucht, dann wieder herausnimmt, mit destilliertem Wasser wäscht und in einem Luftofen 3 bis 5 Minuten trocknet. Für die Vorbehändlung der Zwischenschicht wird an dieser Stelle kein Schutz begehrt. Die so behandelten Filme werden dann mit den Polyvinylbutyralschichten und den Glasplatten zum Verbundkörper vereinigt und wie im Beispiel 1 auf ihre Adhäsion geprüft. Zu Vergleichszwecken werden zur Vorbehandlung des Polyäthylenglykolterephthalatfilms an Stelle der Chromsäurelösung auch verschiedene andere Flüssigkeiten verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Dabei sind die Haftfestigkeitseigenschaften von Verbundkörpern, die eine 0,076 mm starke behandelte Polyäthylenglykolterephthalatschicht besitzen, mit denjenigen von Verbundkörpern verglichen, die unter Verwendung von unbehandelten, 0,025 mm starken Polyäthylenglykolterephthalatschichten hergestellt sind. Die Ergebnisse vieler anderer Versuche haben gezeigt, daß die Stärke der Polyäthylenglykolterephthalatschicht die mit den Verbundkörpern erhaltenen Ergebnisse nicht beeinflußt.

Tabelle 1I

Adhäsion eines Adhäsion eines

Verbundkörpers, Verbundkörpers,

Temperatur der der eine behandelte, der eine unbehan-

Behandlungsflüssigkeit Konzentration Behandlungs- 0,076 mm starke delte, 0 025mm starke

flüssigkeit Polyäthylenglykol- Polyäthylenglykol-

terephthalatsöhicht terephthalatschicht

enthält** enthält**

° C kg kg

Salpetersäure .................. Raumtemperatur 0;41 0,41

Salpetersäure .................. 80 1,59* 0,36

Königswasser .................. konzentriert Raumtemperatur 0,50 0,45

Königswasser ..................

70 0,54 0,45

Kaliumpermanganat ............ Raumtemperatur 0,82 0,45

Kaliumpermanganat ............ bei Raum- 70 0,91 0,45

Chromsäure in Wasser .......... temperatur Raumtemperatur 1,81 0,41

Chromsäure in Wasser .......... gesättigte 70 2,72 0,41

Chromsäure in Schwefelsäure .... Lösung Raumtemperatur 0,91 0,45

Chromsäure in Schwefelsäure .... 70 2,27 0;41

* Der Polyäthylenglykolterephthalatfilm wird bei dieser Behandlung verzerrt und schrumpft.

** Die Werte geben die Kraft in Kilogramm an, die notwendig ist, um von dem die Mittelschicht bildenden Film eine Polyvinyl-

butyralplatte abzuschälen, d. h. die Haftfestigkeit. Die verwendeten Proben waren 7,6 cm breit, die Abziehkraft wurde mittels

eines Kreuzkopfes ausgeübt, der sich mit einer Geschwindigkeit von 25 cm/min bewegte.

Diese Ergebnisse zeigen, daß durch Behandlung mit Chromsäure die Festigkeit der Bindung zwischen Polyvinylbutyral und Polyäthylenglykolterephthalat erhöht wird, die anderen Behandlungen jedoch hierfür ungeeignet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Sicherheitsverbundglas mit Schichten aus Glas und Polyvinylbutyral, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine zur Verbesserung der Haftfestigkeit in an sich bekannter Weise oberflächlich vorbehandelte, aus biaxial orientiertem Polyäthylenglykolterephthalat bestehende Schicht mit der Polyvinylbutyralschicht verbunden ist.
2. Verbundglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite einer Polyvinylbutyralschicht mit der Polyäthylenglykolterephthalatschicht und ihre andere Seite mit einer Glasschicht verbunden ist.
3. Verbundglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten der die Mittelschicht darstellenden Polyäthylenglykolterephthalatschicht mit je einer Polyvinylbutyralzwischenschicht verbundne sind, welche ihrerseits mit je einer Glasschicht als Außenschicht verbunden sind.
4. Verbundglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäthylenglykolterephthalatschicht eine Stärke von etwa 0,02 bis 0,25 mm aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung des Sicherheitsverbundglases gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Gasflamme vorbehandelte Polyäthylenglykolterephthalatschicht über die Polyvinylbutyralschicht mit den Glasplatten verpreßt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 623 033; britische Patentschrift Nr. 605 106.