DE3032211C2

DE3032211C2 - Zwischenschicht aus Polyurethan für eine mehrschichtige Glas-, Glas-Kunststoff- oder Kunststoffplatte und deren Verwendung

Info

Publication number: DE3032211C2
Application number: DE3032211A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. 5100 Aachen Krämling; Ludwig Linden; Achim 5120 Herzogenrath Müller; Helmar Dr. 5100 Aachen Rädisch
Original assignee: Vereinigte Glaswerke 5100 Aachen De GmbH; Vereinigte Glaswerke 5100 Aachen GmbH
Current assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1979-09-03
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1984-02-23
Also published as: FR2464139B1; EP0026123B1; US4556600A; JPS5637253A; FR2464139A1; DE3064941D1; DE3032211A1; EP0026123A1

Description

gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Isocyanat- Glas und/oder Kunststoff, die aus derartigen Polyuretha-

gruppen zu den Hydroxylgruppen In der Mischung nen bestehen, sind aus der DE-AS 15 94 164 bekannt.

0,25 bis 0,45 beträgt. 20 Zwar können zur Herstellung dieser bekannten Polyiire-

3. Zwischenschicht nach Anspruch 1 oder 2, thane Mischungen mit einem geringen Überschuß der dadurch gekennzeichnet, daß die mehrfunktlonellen Polyolkomponente verwendet werden, doch wird emp-Polyoie ein mittleres Molekulargewicht zwischen 250 fohlen, bevorzugt Mischungen zu verwenden, die einen -und 4000 aufweisen. geringen Überschuß der Isocyanatkomponente aul'wel-

4. Zwischenschicht nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 25 sen.

gekennzeichnet, daß als mehrfunktlonelle Isocyanate Zwischenschichten aus diesen bekannten Polyurethan-

Hexamethylendilsocyanat, Trlmethylhexamethylendi- zusammensetzungen haben verschiedene nachteilige

isocyanat, m-Xylylendllsocyanat, 4.4'-Methylen- Eigenschaften. So zeigt z. B. die Verklebung eine gewisse

bls(cyclohexyllsocyanat), Isophorondllsocyanat oder Terriperaturabhänglgkeit, d<e In manchen Fällen uner-

deren tri- oder mehrfunktlonelle Biurete, Isocyanurate 30 wünscht Ist. Bei niedrigen Temperaturen nimmt ferner

oder dgl. verwendet werden. die plastische Verformbarkeit der Zwischenschicht ab, so

5. Zwischenschicht nach Anspruch 1 bis 4, dadurch daß bei Anordnung dieser bekannten Zwischenschicht gekennzeichnet, daß sie aus einer Mischung aus 75,5 zwischen einer Glas- und einer Kunststoffplatte die bis 70,3 Gew.-% eines durch Kondensation von 1.2- durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten

'Propylenoxld mit 2.2-Bis(hydroxymethyl-l-butanol) 35 von Glas und Kunststoff auftretenden Scherspannungen

oder 1.2.3-Trihydroxypropan hergestellten Polyäther- nicht vollständig absorbiert v/erden, sondern Verformun-

polyols mit einem Molekulargewicht von etwa 450 gen der Verbundplatte hervorrufen. Außerdem läßt die

und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von 10,5 bis Fähigkeit, kleinere Bruchstücke festzuhalten, zu wün-

12%, und 29,7 bis 24,5 Gew.-% eines Biurets von 1.6- sehen übrig. Darüber hinaus sind stöchlometrische ί

Hexandiisocyanat mit einem Gehalt an freien NCO- 40 Mischungen aus Isocyanat und Polyol, oder gar

Gruppen von 21 bis 24% hergestellt ist. Mischungen mit einem Überschuß der Isocyanatkompo-

6. Zwischenschicht nach Anspruch 1 bis 5, dadurch nente verhältnismäßig teuer.

gekennzeichnet, daß sie nach der Polymerisation in Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ZwI-

sltu eine Shore-Härte von weniger als 20, und vor- schenschtcht aus Polyurethan der eingangs genannten

zugsweise von weniger als 10, aufweist. 45 Art zu schaffen, die eine erhöhte Klebewirkung sowohl

7. Zwischenschicht nach Anspruch 1 bis 6, dadurch zu Silikatglas wie zu Kunststoffen wie Polycarbonat, und gekennzeichnet, daß Ihre Dicke wenigstens 0,5 mm außerdem Insbesondere bei niedrigen Temperaturen eine beträgt. erhöhte plastische Verformbarkeit bei gleichzeitiger BeI-

8. Verwendung einer Zwischenschicht nach behaltung der Klebewirkung aufweist.

Anspruch 1 bis 7 zur Hersteilung einer erhöhte Ein- 50 Ausgehend von der eingangs genannten Zusammenbruchhemmung aufweisenden Verbundglasscheibe setzung der Mischung der das Polyurethan bildenden aus einer oder mehreren Silikatglasscheiben und einer Komponenten zeichnet sich die erfindungsgemäße ZwI- oder mehreren Polycarbonatplatten, wobei die zwl- schenschicht dadurch aus, daß das Verhältnis der Isocyaschen einer Glasscheibe und einer Polycarbonatplatte natgruppen zu den Hydroxylgruppen in der Mischung 0,2 angeordnete, als Klebeschicht dienende Zwischen- 55 b|_S o,6 beträgt.

schicht eine Schichtdicke von wenigstens 1,5 mm, Das nach der in situ erfolgenden Polymerisation ent-

und vorzugsweise von mehr als 2 mm aufweist. stehende Reaktionsprodukt dieser erfindungsgemäßen

9. Verwendung einer Zwischenschicht nach Zusammensetzung ist kein Polyurethan Im eigentlichen Anspruch 1 bis 7 zur Herstellung einer erhöhten Sinne, sondern aufgrund des hohen Überschusses der die Durchschußfestigkeit aufweisenden Verbundglas- 60 Hydroxylgruppen enthaltenden Komponente eher als ein scheibe mit in Schußrichtung gesehen folgender »Polyurethangruppen enthaltendes Polyol« zu bezeich-Schlchtenfolge: 3 mm dicke Glasscheibe - 1,5 mm nen. Es weist eine Reihe von Eigenschaften auf, aufdicke Polyvlnylbutyralschlcht - 8 mm dicke Glas- grund deren es für bestimmte Zwecke den bekannten scheibe - 2 mm dicke Zwischenschicht - 2 mm dicke Poiyurethanzwlschenschlchten überlegen 1st. Zu diesen Polycarbonatplatte. ⁶⁵ vorteilhaften Eigenschaften gehören:

10. Verwendung einer Zwischenschicht nach

Anspruch 1 bis 7 zur Herstellung einer erhöhten - eine erhöhte Haftung an der Silikatglasoberfläche·

Schalldämmung aufweisenden Verbundglasscheibe, Infolge des Überschusses an OH-Gruppen, die eine

besonders gute Bindung mit der Glasobßrfläche elrjehen;

- eine geringe Vlskoelastizltat, so daß entstehende Spannungen leichter absorbiert werden,

- eine weitgehende Temperaturunabhängigkeit der welchelastischen Eigenscharten;

- gute Gießeigenschaften der Mischung;

- eine (./höhte Fähigkeit, auch kleine Glassplltter nach einem Bruch der Glasscheibe festzuhalten;

- erhöhte schalldämmende Wirkung Infolge höherer vlskoelastlscher Energieverluste Innerhalb der Klebeschicht;

- wesentlich preisgünstigere Herstellung des Klebers, da die Polyolkomponente wesentlich preiswerter Ist als die Isocyanatkomponente.

Besonders bewährt hat sich die Verwendung von Mischungen, bei denen das Äquivalentverhältnis der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen 0,25 bis 0,45 beträgt, was einem Vernetzungsgrad von 25 bis 4596 beim ausgehärteten Produkt entspricht.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden als Polyolkomponente mehrfunktlonelle Polyole, Ins- ^w besondere Pclyesterpolyole oder Polyätherpolyole mit einem Molekulargewicht zwischen 250 und 4000 allein oder In Mischung miteinander verwendet, wie sie durch Reaktion von Wasser oder mehrfunktlonellen Alkoholen wie Äthylengiykol, Butandlol-1,4, Glycerin, Trlmethylolpropan, Hexantriol, Pentaerythrit, Sorbit und dgl. mit aliphatischen Dicarbonsäuren wie Adipinsäure oder mit cyclischen Äthern wie Äthylenoxid, Propylenoxld oder Tetrahydrofuran erhalten werden. Als Isocyanatkomponente werden bevorzugt mehrfunktionelle Isocyanate wie Hexamethylendllsocyanat, Trlmethylhexamethylendiisocyanat, m-Xylylendllsocyanat, 4.4'-MethyIenbls(cyclohexylisocyanat), Isophorondllsocyanat oder deren trioder mehrfunktlonelle Biurete, Isocyanurate oder dgl. verwendet.

Vorteilhafterweise wird die Klebermischung In einer Dicke von wenigstens 0,5 mm, und vorzugsweise von mehr als 1 mm, aufgetragen bzw. zwischen die zu verklebenden Platten eingebracht. Je nach dem gewünschten Anwendungszweck kann die Schichtdicke bis zu 12 mm und ggf. mehr betragen.

Als brauchbares Maß für die notwendige Welchelastlzltät bzw. Verformbarkeit der Kleberschicht kann die Shor:-Härte angesehen werden. Die erfindungsgemäßen Kleber erfüllen die an sie gestellten Forderungen dann in besonderem Maße, wenn ihre Shore-Härte kleiner als 20, und vorzugsweise kleiner als 10 1st.

Versuche haben gezeigt, daß die schalldämmenden Eigenschaften, die mit einer mehrschichtigen Glasscheibe mit einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht erreicht werden, besser sind als bei einer entsprechenden Glasscheibe mit einer Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Klebermischung bzw. für verschiedene Arten von Mehrschichtengläsern mit den erfindungsgemäßen Zwischenschichten wiedergegeben.

Beispiel 1

-1850 g eines durch Kondensation von 1.2-Propylenoxld mit 2.2-Bls-(hydroxylmethyl-l-butanol) hergestellten Polyätherpolyols mit einem Molekulargewicht von etwa 450 und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von ' 11,596,

- 0,19 g Dlbutyizinndllaurat, und

- 716 g eines Biurets von 1 6-Hexandllsocyanal mit einem Geholt an freien NCO-Gruppen von 229t

werden unter Vermeidung der Bildung von Luftblasen durch Entgasen bei Unterdruck homogen gemischt. Die gleßfählge Masse wird auf eine Silikatslasscheibe von ■ 8 mm Dicke In einer Schichtdicke von 4 mm aufgetragen. Auf die Kleberschicht wird eine 4 mm dicke Glasscheibe aufgelegt. Die Kleberschicht wird bei einer Temperatur von 313 K innerhalb einer Zelt von 3,5 Stunden so weit ausgehärtet, daß der Schichtkörper aus der waagerechten Lage entfernt werden kann. Nach vollständigem Aushärten weist der Kleber entsprechend dem Äquivalentverhülmls der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen einen Vernetzungsgrad von etwa 30% auf. Die Shore-Härte Ist geringer als 10. Die Shore-Härte, und damit eile elastische bzw. plastische Verformbarkeit der Kleberschicht, bleibt in (ierr> Interesslerenden Temperaturbereich von 258 bis 353 K unverändert.

Für diese Scheibe wurde nach DIN 52 210 ein Schalldämmwert von 38 dB (R_w) gemessen. Im Vergleich hierzu wird bei einer Mehrschichtenscheibe mit gleichem Aufbau, jedoch einer Zwischenschichtzusammensetzung, bei der das Verhältnis der Isocyanatgruppen zu den Polyolgruppen einem Vernetzungsgrad von 8096 entspricht, ein Schalldämmwert R_w von nur 35 dB gemessen.

Beispiel 2

Es wird eine gteßfähige Mischung v/le in Beispiel 1 hergestellt. Die gießfähige Masse wird auf eine waagerecht liegende Silikatglasscheibe von 3 mm Dicke In einer Schichtdicke von 2 mm aufgetragen. Auf diese Kleberschicht wird eine 5 mm dicke Polycarbonatplatte aufgelegt, auf die Ihrerseits wiederum eine 2 mm dicke KIeberschlcht aufgetragen wird. Auf diese Klebeschicht wird eine 3 mm dicke Silikatglasplatte aufgelegt. Bei einer Temperatur von 313 K härtet der Kleber innerhalb einer Zelt von 3,5 Stunden so weit aus, daß der Schichtkörper aus der waagerechten Lage entfernt werden kann. Nach vollständigem Aushärten weist der Kleber entsprechend dem Äquivalentverhältnis der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen einen Vernetzungsgrad von etwa 30%, und eine Shore-Härte von < 10 auf. Die Shore-Härte, und damit die elastische bzw. plastische Verformbarkeit der Kleberschicht, bleibt In dem Interessierenden Temperaturbereich von 258 bis 353 K unverändert.

Eine Verbundglasscheibe mit diesem Aufbau eignet sich ausgezeichnet als einbruchhemmende Verbundglasscheibe. Bei Schlagversuchen mit der spitzen Seite eines 8 kg schweren Hammers kann die Verbundglasscheibe nicht durchschlagen werden. Auf der Stoßseite werden die Glasbruchstücke in die »klebrige« Verbindungsschicht gedrückt, die die Splitter festhält und verhindert, daß die Kunststoffschicht freigelegt wird.

Beispiel 3

- 73,9 g eines durch Kondensation von 1.2-Propylenoxld mit 2.2-Bls(hydroxylmethyI-l-butano!) hergestellten Polyäthers mit einem Molekulargewicht von etwa 450 und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von 11,5%,

- 0,074 g Dlbutylzinndilaurat, und

- 25,3 g Isophorondllsocyanat mit einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 37,5%

werden unter Vermeidung der Bildung von Luftblasen unter Unterdruck homogen gemischt. Die Mischung weist ein Äquivalentverhältnis der NCO-Gruppen zu den OH-Gruppen von 0,45 auf, so daß der auspolymerlsierte

Kleber einen entsprechenden Vernetzungsgrad von 45% aufweist. Die Mischung wird bei Raumtemperatur zwischen die zu verbindenden Glas- und Polycarbonatschelben eingebracht und be! einer Temperatur von etwa 313 K ausgehärtet. Der Kleber Ist In seinen Eigenschaften vergleichbar mit dem In Beispiel ! beschi !ebenen Kleber.

Beispiel Ί

Es wird eine Reakiionsmischung wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Mischung wird bei Umgebungstemperatur zwischen eine Slllkatglasschelbe und eine Polycarbonatplatte In einer Dicke von 2 mm eingebracht und anschließend bei einer Temperatur von etwa 313 K ausgehärtet. Die Zwischenschicht zeigt Eigenschaften, die mit denen der In Beispiel 3 beschriebenen Zwischenschicht vergleichbar sind.

Beispiel 5

- 422,6 g Polytetramethylen-äther-dlol mit einem MoIe- ψ[Χ kulargewlcht von etwa 650 und einem Gehalt an freien ⁴/4 OH-Gruppen von 5,3%,
ff \~ 0,274 g Dibutylzlnndllaurat, und

- 125 g eines Biurets von 1.6-Hexandllsocyanat mit

" einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 23,2%

' werden zur Vermeidung der Bildung von Luttblasen unter Unterdruck homogen gemischt. Die Mischung weist ein Äqu'ivalentverhältnls der NCO-Gruppen zu den _r OH-Gruppen von 0,52 und der ausgehärtete Kleber entsprechend einen Vernetzungsgrad von etwa 52% auf. Die Mischung wird in einer Schichtdicke von 2 mm zwischen eine Silikatglasscheibe und eine mit dieser zu verbindende Polycarbonatplatte eingebracht. Der Kleber ist nach etwa 60 Minuten be! einer Temperatur von etwa 40 Grad Celsius vollständig ausgehärtet.

Beispiel 6

- 261 g eines aus 1.2.3-Trlhydroxypropan und 1.2-Propylenoxid hergestellten Polyäthers mit einem Molekulargewicht von etwa 450 und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von 12%,

- 0,026 g Dibutylzlnndllaurat, und

- 100 g eines Biurets von 1.6-Hexandllsocyanat mit einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 23,2%

werden homogen gemischt und wie in den voraufgehenden Beispielen beschrieben als Zwischenschicht zwischen zwei Sillkatglasscheiben angeordnet. Das Verhältnis der NCO-Gruppen zu den OH-Gruppen der Mischung beträgt 0,3, waj bei einem Vernetzungsgrad des auspolyfnerislerten Klebers von 30% entspricht. Die so erhaltene Mehrschichtscheibe weist gute schalldämmende Eigenschaften auf.

Beispiel 7

Es wird eine Mischung wie In Beispiel 6 beschrieben hergestellt, und mit dieser Masse als Zw!.. /enschlcht • eine Verbundglasscheibe aus Silikatglas- und Polycarbonatplatten hergestellt.

Beispiel 8

Es wird eine Gießmasse wie In Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Gießmasse wird auf eine 8 mm dicke Glasscheibe in einer Dicke von 2 mm aufgetragen. Anschließend wird auf diese Schicht eine 5 mm dicke Polycarbonatplatte aufgelegt. Auf diese Polycarbonatplatte v/Ird wiederum eine 2 mm dicke Schicht der Gießmasse aufgebracht, und darauf eine Glasscheibe von 4 mm Dicke aufgelegt Der Vernetzungsgrad In den Zwischenschichten betragt na<:h dem Aushärten 30%.

Die so hergestellte Verbundglasscheibe welsi eine Schalldämmung H_u von 4OdB auf. Die Verwendung der Poiycarbonalplaue ha! mehrere Vorteile So wird ζ Β das Gewicht der Verbundglasscheibe !'.erabgeseui und die Herstellung von Verbundglasscheiben mit geringerer Gesamidicke ermöglicht Scheiben mit diesem Aufbau eignen sich Insbesondere als elnbruchhemmende Verbundglasscheiben.

Beispiel 9

Zur Herstellung einer beschußfesten Verbundglasscheibe, die auf Ihrer dem Beschüß abgewandlen Seite mit einer Splitterschulzschicht versehen Ist, die die Loslösung von Splittern beim Beschüß vollständig vermeldet, wird auf eine herkömmliche Panzerglasscheibe beispielsweise mit dem Aufbau 3 mm Glas - 0,76 mm Polyvinylbutyral - 8 mm Glas - 1.5 mm Polyvinylbutyral 8 mm Glas, auf diese letzte Glasscheibe eine 2 mm dicke Kleberschicht einer der In den vorangegangenen Beispielen beschriebenen Zusammensetzungen aufgetragen, und darauf eine 2 mm dicke Polycarbonatplatte aufgebracht Gegebenenfalls kann die Polycarbonatplalte auf Ihrer freien Oberfläche mit einer selbsthellenden Kratzfestbeschlchtung versehen werden nach einem Verfahren, wie es in den DE-AS 26 29 779 und DE-OS 27 29 229 beschrieben ist.

Beispiel 10

- 280 g Polypropylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 425 und einem Gehalt an freien OH-Gruppen von etwa 7,9%,

- 0,159 g Dibutylzlnndllaurat, und

- 117 g eines Biurets von 1.6-Hexandiisocyanat mit einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 22,2%

werden unter Anwendung von Unterdruck homogen gemischt. Die Mischung weist ein Äquivalentverhältnis der NCO-Gruppen zu den OH-Gruppen von 0,48 und dementsprechend nach dem Aushärten einen Vernetzungsgrad von 48% auf. Die Mischung wird als Zwischenschicht zwischen zwei Glasscheiben eingebracht. Nach dem Aushärten weist die so hergestellte Mehrschlchtenschelbe gute schalldämmende Eigenschaften auf.

Beispiel 11

Es wird eine schalldämmende Verglasung hergestellt, indem zwei übliche Verbundglasscheiben aus je zwei 3 mm dicken Glasscheiben und einer 0,76 mm dicken Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral miteinander über eine wenigstens 2 mm dicke Klebeschicht verbunden werden, die aus einer In den vorangehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzung besteht.

Beispiel 12

Eine schalldärnmende Verglasung mit extrem hoher Schalllsoiation wird hergestellt, Indem eine erste Verbundglasschelbe aus einer 6 mm dicken Glasscheibe, einer 2 mm dicken Zwischenschicht aus einer in de., vorangehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzung und einer 4 mm dicken Glasscheibe über einen Abstandshalterahmen mit einer zweiten Verbundglasscheibe aus zwei 4 mm dicken Glasscheiben und einer mm dicken Zwischenschicht ebenfalls aus einer In den vorangehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzung miteinander verbunden werden. Es entsteht ein Iso-

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lierglas, v/obei der Luftzwischenraum, der ggf. mit einem anderen Gas als Luft gefüllt werden kann, eine Dicke von 12 bis 24 mm aufweisen soll. Am Rand wird die Verglasungseinheit wie üblich abgedichtet. Derartige Verglasungen weisen eine Schalldämmung von 50 bis 53 dB auf.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Zwi

schenschicht auch für andere als die beschriebenen Ausführungsbeispieie Anwendung finden. Desgleichen beschränkt sich ihre Anwendung nicht auf das Verkleben von Glas und Polycarbonat, vielmehr kann die Zwischenschicht auch zum Verbinden von Glas mit anderen Kunststoffen, wie z. B. Cellulose-Acetobutyrat, verwendet werden.

Claims

wobei die Zwischenschicht eine Dicke von 1.5 bis Patentansprüche: 12 mm aufweist.

1. Zwischenschicht aus Polyurethan für eine mehr-

schichtige Glas-, GIe^-Kunststoff- oder Kunststoff- 5
platte, die aus einer Polyolkomponente aus einem

oder mehreren mehrfunktlonellen Polyolen, Insbeson- Die Erfindung betrifft eine Zwischenschicht aus PoIy-

dere aus. Polyesterpolyolen oder Polyätherpolyolen, urethan für eine mehrschichtige Glas-, Glas-Kunststoff

und aus einer Isocyanatkomponente aus einem oder oder Kunststoffplatte, die aus einer Polyolkomponente

mehreren mehrfunktlonellen Isocyanaten mit einem io aus einem oder mehreren mehrfunktlonellen Polyolen,

Überschuß der Polyolkomponente gegenüber dem für insbesondere aus Polyesterpolyolen oder Polyätherpolyo-

die Bildung von Polyurethan stöchlometrischen Ver- len, und aus einer Isocyanatkomponente aus einem oder

hältnis hergestellt 1st, dadurch gekennzeichnet, mehreren mehrfunktlonellen Isocyanaten mit einem

daß das Verhältnis der Isocyanatgruppen zu den Überschuß der Polyolkomponente gegenüber dem f^rsr die

Hydroxylgruppen In der Mischung 0,2 bis 0,6 be- 15 Bildung von Polyurethan stftchlometrlschen Verhältnis

trägt. hergestellt Ist.

2 Zwischenschicht nach Anspruch 1, dadurch , Zwischenschichten für mehrschichtige Platten aus