DE69509572T2

DE69509572T2 - Glassmehrschichtstoff mit einer ersetzbaren Opferschicht

Info

Publication number: DE69509572T2
Application number: DE69509572T
Authority: DE
Inventors: John Robert Kramer; Larry Vance Young
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2015-02-23
Also published as: JPH07308986A; US5443877A; EP0671258A2; CN1109821A; EP0671258B1; TW334397B; ES2131270T3; EP0671258A3; JP3727970B2; DE69509572D1; CN1071629C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Das von Unternehmen städtischer Verkehrssysteme überwiegend verwendete Verglasungsmaterial ist getempertes oder laminiertes Glas. Wo das Brechen Sache ist, werden kostspieligere Kunststoffverglasungsmaterialien, wie z. B. Polycarbonatscheiben, verwendet, weil diese so klar wie Glas und praktisch unzerbrechlich ist. Die Kosten einer Polycarbonatverglasung können das 4- oder 5fache von den Kosten ähnlicher Stärken aus Glas betragen. Während eine Kunststoffverglasung im allgemeinen weniger als eine Verglasung mit Glas zerbrechlich ist, ist sie gegenüber einer Verunstaltung durch Kratzer und Vandalismus empfindlicher als eine Verglasung mit Glas. Da die Kratzer schwerlich zu vertuschen sind und danach die Sicht stören, müssen verkratzte und mutwillig beschädigte Kunststoffverglasungen ersetzt werden. Die Verwendung von Verglasungslaminaten auf Glasgrundlage für Transportanwendungen ist keine akzeptable Alternative, insofern als, wenn die Verglasung gebrochen ist, der Bus oder Zug, worin das Verglasungsmaterial derart beschädigt ist, unmittelbar aus dem Verkehr gezogen werden muss, um das beschädigte Fenster oder Verglasungsmaterial zu ersetzen und reparieren. Infolgedessen sprechen die Belange der öffentlichen Sicherheit und Zweckmäßigkeit für weniger zerbrechliche Verglasungsmaterialien.
Verbundgläster sind bekannt und werden für die verschiedensten Anwendungen benutzt. Ein Beispiel ist Kraftfahrzeugsicherheitsglas, welches typischerweise zwei Schichten oder Platten aus Glas umfasst, die durch eine Zwischenschicht aus zähem transparenten Kunststoff, wie z. B. weichgemachtem Polyvinylacetal, getrennt sind. Laminate, weiche Polycarbonatfolien in Berührung mit weichgemachten Polyvinylacetalfolien umfassen, sind in den U.S.-Patenten 3.406.086, 3.539.442 und 4.121.694 beschrieben. Ein neueres U.S.-Patent, 5.126.208, beschreibt ein unsymmetrisches Glas-Kunststoff-Laminat, bei dem der Kunststoff ein Polycarbonat oder Polyacrylat sein kann. Demgemäß können die Laminate entweder symmetrisch oder unsymmetrisch bezüglich des Substrats sein, das aus einem von mehreren verschiedener optischer Materialien, wie z. B. Glas, Polycarbonat, Polyacrylat und dergl., bestehen kann. Die auf das Substrat zu laminierenden Materialien müssen sowohl akzeptable optische Eigenschaften als auch Haltbarkeit besitzen, und diese Kriterien müssen auch für die zur Bewirkung der Bindungen zwischen den laminaren Schichten benutzten Klebstoffe gelten.
U.S.-Patent. 5.002.326 offenbart ein laminiertes, auf seiner Rückseite mit einem Klebstoff versehenes Polycarbonatharzsystem zum Schutz der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, welches eine Mehrfachschicht aus dünnem Polycarbonatfilm, der nicht dauerhaft an der gesamten Oberfläche der Windschutzscheibe aus Glas des Fahrzeugs gebunden ist, umfasst. Beim Gebrauch ist ein Wachsfilm oder ein anderer Schutz für den Klebestoff von einer ersten Schicht aus Polycarbonat entfernbar, wodurch der Klebstoff für die erste Schicht freigelegt wird. Eine Person kann sodann, vorzugsweise durch ein haftklebstoffartiges Mittel die Klebstoffoberfläche der ersten Schicht aus Polycarbonat auf die Außenfläche der Windschutzscheibe des Fahrzeugs aufbringen. Da die oberste Schicht des Polycarbonatschichtsystems, welche direkt den Elementen ausgesetzt ist, infolge der Benutzung des Automobils tagaus tagein abgenutzt wird, kann man nach einer vernünftigen Zeit die oberste (letzte) Schicht des Polycarbonatfilms abziehen, um eine neue Schicht aus Polycarbonatfilm freizulegen.
GB-A-2048167 offenbart eine transparente Verbundplatte aus synthetischem Harz zur Verglasung von Fahrzeugen, umfassend eine transparente Substratplatte aus synthetischem Harz, vorzugsweise von annähernd konstanter Dicke; mindestens einen transparentem Film aus synthetischem Harz, wahlweise an der Oberfläche, die von der Substratplatte entfernt ist, mit einer wetter- und/oder kratzfesten synthetischen Harzschicht versehen; und mindestens eine transparente Schicht aus Klebstoffharz zwischen der Substratplatte und dem synthetischen Harzfilm, welche an dem synthetischen Harzfilm fester als an der Harzplatte haftet, wodurch die Klebstoffharzschicht zusammen mit dem synthetischen Harzfilm von der Substratplatte abtrennbar ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vorliegende Erfindung betrifft Laminate, bei denen eine oder mehrere der Schichten zweckmäßigerweise ersetzt werden kann. Infolgedessen umfasst die Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung ein Substrat und einen Film, die austauschbar aneinander haften, wodurch ein zweckmäßiger Ersatz des Films erleichtert wird. Wenn das Substrat kein homogenes Material sondern vielmehr selbst ein Laminat oder ein Verbundwerkstoff ist, wird es im folgenden als ein Kernlaminat bezeichnet. Wenn der Film kein homogenes Material, sondern vielmehr selbst ein Laminat oder Verbundwerkstoff ist, wird er im folgenden als Filmlaminat bezeichnet.
Bei einer Ausführungsform vorliegender Erfindung besitzen die zur Bildung des erfindungsgemäßen Laminats ausgewählten Materialien entweder eine ausreichende Durchsichtigkeit oder Lichtdurchlässigkeit, um als Verglasungsmaterial brauchbar zu sein. Bei einer besonderen Ausführungsform vorliegender Erfindung führt die austauschbare Art der Filmschicht zu einem leicht reparierbaren Verglasungsmaterial, wenn ein derartiges Verglasungsmaterial beschädigt oder verunstaltet wurde, wobei die Begriffe " beschädigen und verunstalten" synonym benutzt werden. Da das Filmlaminat austauschbar an dem Substrat oder Kernlaminat haftet, wird hiermit ein neues Verfahren zum Laminieren eines Verglasungsverbundstoffs offenbart. Die austauschbare Art des Filmlaminats, umfassend das erfindungsgemäße Laminat, ermöglicht auch ein Verfahren zur Reparatur dieses Laminats, wenn es beschädigt oder verunstaltet ist, oder wenn es anderweitig für seinen beabsichtigten Gebrauch ungeeignet gemacht wurde.
Vorliegende Erfindung stellt ein Laminat zur Verfügung, das im wesentlichen besteht aus:
(a) einem Substrat, das ein Kernlaminat ist und umfasst:
(i) ein Polycarbonatsubstrat; und
(ii) ein Hardcoat, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus einem Allylharz, Polyestermelamin, Acrylmelamin und Organopolysiloxanhardcoats; und
(b) einem Film, der ein Filmlaminat ist und umfasst:
(i) einen Polycarbonatfilm; und
(ii) ein aus der Gruppe ausgewähltes Hardcoat, die besteht aus Allylharz, Polyestermelamin, Acrylmelamin und Organopolysiloxan- Hardcoats; und
(c) einem Haftklebstoff, um den Film ersetzbar an das Substrat zu kleben, wobei durch Austausch des Films das Laminat repariert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht des Verglasungslaminats gemäß der Erfindung, die ein auf ein Filmlaminat laminiertes Kernlaminat zeigt.
Fig. 1a ist eine Querschnittsansicht des Verglasungslaminats, welche ein Kernlaminat und ein Filmlaminat vor dem Zusammenfügen zum erfindungsgemäßen Verglasungslaminat zeigt.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Verglasungslaminats gemäß vorliegender Erfindung, welche ein auf ein Filmlaminat laminiertes Kernlaminat zeigt, wobei das Kernlaminat zusätzliches, auf eine Außenfläche laminiertes Material aufweist.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Verglasungslaminats gemäß der Erfindung, welche ein auf ein Filmlaminat laminiertes Kernlaminat zeigt, wobei das Kernlaminat sowohl auf die Innen- als auch Außenfläche des Kernlaminats laminierte derartige Filmlaminate aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei einer, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst ein Substrat, 4, mit einer wahlweisen Grundierungsschicht, 5, und einer Hardcoat-Schicht, 6, ein Kernlaminat, das ein landbarer Verbund ist, welcher auf einen zweiten lamellaren Verbund zu laminieren ist; der zweite lamellare Verbund ist ein Filmlaminat, 8, das wahlweise auf einer Seite eine Grundierungsschicht, 9, und eine Hardcoat Schicht, 10, und auf der anderen Seite einen Haftklebstoff, 7, aufweist, welcher das Substrat oder Kernlaminat an den Film oder das Filmlaminat bindet. Bei dieser Ausführungsform kann der Film entweder als Innen- oder Außenfläche des erfindungsgemäßen Verglasungslaminats verwendet werden.
In Fig. 1a ist die Ausführungsform gemäß Fig. 1 vor dem Laminieren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats dargestellt; dargestellt ist speziell ein Filmlaminat, das zusätzlich eine Schicht aus Haftklebstoff umfasst, bevor dieses austauschbar an das Kernlaminat geklebt ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist das in Fig. 1 gezeigte Kernlaminat zusätzlich eine äußere Grundierungsschicht, 11, und eine äußere Hardcoat-Schicht, 12, auf. Bei dieser Ausführungsform ist der Film oder das Filmiaminat als an der Innenfläche des erfindungsgemäßen Verglasungslaminats liegend dargestellt.
Bei einer dritten Ausführungsform vorliegender Erfindung, die in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt das in Fig. 1 gezeigte Verglasungslaminat zusätzlich an einer Außenseite eine äußere Grundierung, 13, ein äußeres Hardcoat, 14, das auf einen äußeren Film, 16, laminiert ist, eine wahlweise äußere Filmgrundierung, 17, und ein äußeres Hardcoat, 18, das auf die Außenfläche des Verglasungslaminats mittels einer Schicht aus Haftklebstoff, 15, gebunden ist. Der äußere Film, 16, die wahlweise äußere Grundierung, 17, und das äußere Hardcoat, 18, umfassen ein Filmlaminat, wie im vorliegenden weiter oben definiert. Als Folge der Definition von Innen- und Außenflächen wird der Film, 8, ein innerer Film, die wahlweise Grundierung für den Film, 9, wird eine wahlweise innere Grundierung für den Film, und das hardcoat für den Film, 10 wird ein inneres Hardcoat für den Film. Die wahlweisen inneren und äußeren Filmgrundierungen können identisch oder unterschiedlich sein. Die inneren und äußeren Filmhardcoats können ebenso identisch oder unterschiedlich sein. Auch die zur Bildung der inneren und äußeren Filmlaminate an das Substrat verwendeten Haftklebstoffe können identisch oder verschieden sein.
Die in den Abbildungen veranschaulichten verschiedenen Ausführungsformen sollen den Umfang der Patentansprüche nicht begrenzen; vielmehr veranschaulichen sie lediglich die verschiedensten Anwendungen, welche für ein Verglasungslaminat mit einer ersetzbaren, verlustig gehenden Schicht denkbar sind.
Bei Anwendungen, wo eine brauchbare optische Klarheit erwünscht ist, sollten die Materialien hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften ausgewählt werden. Zusätzlich sollten, wenn Klarheit von Belang ist, wenn ein Haftklebstoff zur ersetzbaren Haftung des Films oder Filmlaminats am Substrat oder Kernlaminat verwendet wird, der Haftklebstoff auf den Film oder das Filmlaminat derart aufgebracht werden, dass, wenn der Film oder das Filmlaminat vom Substrat oder der Kernlaminat entfernt wird, auch der Haftklebstoff vom Substrat oder Kernlaminat entfernt wird, was ein Säubern und/oder Polieren des Substrats oder Kernlaminats vor dem ersetzbaren Verkleben eines neuen oder Ersatzfilms oder Filmlaminats mit dem Substrat oder Kernlaminat ermöglicht. Wenn die Lichtdurchlässigkeit oder Klarheit für die erwünschte Anwendung des erfindungsgemäßen Laminats nicht so kritisch ist, dann kann der Haftklebstoff als eine auf das Substrat oder Kernlaminat laminierte Schicht verbleiben.
Das Substrat, 4, von dem das Kernlaminat hergestellt wird, ist Polycarbonat, und es kann erwünscht sein, dem Polycarbonat Stabilisatoren zuzusetzen, um es vor nachteiligen Wirkungen von Ultraviolettstrahlen zu schützen, oder zum Schutz vor Ultraviolettlicht in Hardcoat und/oder eine wahlweise Grundierung des Stabilisatoren einzubeziehen, wie im U.S.-Patent 4.278.804 gelehrt wird.
Die wahlweise Grundierung ist eine bekannte Komponente, die es ermöglicht, dass das Hardcoat an das Substrat unter Berücksichtigung der Unterschiede des Wärmeausdehnungskoeffizienten gebunden wird. In solchen Fällen, wo es keine gute Übereinstimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Hardcoat und dem Substrat gibt, wird die wahlweise Grundierung erwünscht, weil sie die Haftung zwischen den beiden Schichten fördert. Derartige Grundierungen (primers) sind Gegenstand der Lehren und Offenbarungen in folgenden U.S.-Patenten: 4.313.979; 4.395.463; 4.477.499 und 4.559.271. Neuerdings richtet sich das U.S.-Patent 5.041.313 auf ein Verfahren zur Herstellung von Siliconhardcoatverbundstoffen und Grundierungszusammensetzungen hierfür, wobei die Grundierung und das Hardcoat auf ein aromatisches thermoplastisches Substrat aufgebracht werden. Polycarbonat ist ein derartiger aromatischer Thermoplast.
Wenn es eine genügend gute Übereinstimmung im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Hardcoat und dem Substrat gibt, wird die wahlweise Grundierung weniger erwünscht oder unnötig. Das anzuwendende Kriterium bei der Bestimmung der Erwünschtheit einer Benutzung der wahlweisen Grundierung ist dasjenige, ob zwischen dem Substrat und dem hardcoat eine derart ausreichende Haftung vorliegt, dass die wahlweise Grundierung nicht erforderlich ist, um eine gute Haftung zu gewährleisten. Die gleichen Erwägungen gelten für das Hardcoat und die wahlweise Grundierung, die auf dem Film benutzt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass, da der Film ein Polycarbonat umfasst, vorzugsweise Ultraviolettstabilisatoren entweder dem Hardcoat oder der wahlweisen Grundierung, oder aber beiden zugesetzt werden sollte.
Das Hardcoat kann eines der verschiedenen bekannten Hardcoats sein. U.S.-Patent 4.478.876 offenbart ein Verfahren zum Beschichten eines festen Substrats, wie z. B. von Polycarbonaten, Polyestern, Polymethylmethacrylat, Polyacrylaten und Polyamiden mit einem verschleißfesten Hardcoat aus Silikon. U.S.-Patent 3.707.397 offenbart ein Organopolysitoxanhardcoat für Polycarbonat. U.S.-Patent 3.843.390 offenbart Hardcoats aus Polyestermelamin und Acrylmelamin. U.S.-Patent 2.332.461 offenbart Hardcoats aus Allylharz.
Das Mittel zum ersetzbaren Kleben des Films oder Filmlaminats an das Substrat oder Kernlaminat macht von einem Haftklebstoff Gebrauch. Der Haftklebstoff kann einer von verschiedenen bekannten Haftklebstoffen sein. Haftklebstoffe auf Acrylbasis sind in den U.S.-Patenten RE 24.906; 3.558.574, 3.535.293 und 3.299.010 offenbart und möglich gemacht. Haftklebstoffe auf Silikonbasis sind in den U.S.-Patenten 2.857.356; 2.736.721 und 2.814.601 offenbart und möglich gemacht. U.S.-Patent 4.370.358 offenbart ein unter Ultraviolettlicht härtbares Silikon, das zu einem Haftklebstoff aushärtet. U.S.-Patent 4.791.163 offenbart eine wässerige Emulsion eines organischen Haftklebstoffs und einen Haftklebstoff auf Silikonbasis. Neuerdings offenbart U.S.-Patent 5.190.827 eine lösungsmittelfreie Organopolysiloxanzusammensetzung, welche zu einer Haftklebstoffzusammensetzung aushärtet.
Ein Laminat gemäß vorliegender Erfindung, bei dem die Materialien für das Substrat und den Film Formen von Polycarbonat waren, und das Mittel zum ersetzbaren Kleben ein Haftklebstoff war, wurde hergestellt und bei einer Transportverglasungsanwendung über 120 Tage getestet. Die Filmlaminatschicht des erfindungsgemäßen Laminats wurde durch die Testpersonen einer Beschädigung unterworfen und erlitt keinen Durchbruch. Deshalb wurde das Substrat oder Kernlaminat durch das Filmlaminat geschützt. Infolgedessen befriedigt diese neue Laminatsstruktur ein lange bestehendes Bedürfnis für eine Transportverglasung, die bei Beschädigung oder Verunstaltung leicht reparierbar ist, die aber nicht wie Glas zerbrechlich ist. Das Glaslaminat wurde aus dem Verkehr gezogen, das Filmlaminat vom Substrat oder Kernlaminat entfernt, und ein neues Filmlaminat wurde mit dem Substrat oder Kernlaminat ersetzbar verklebt, und das reparierte Laminat wurde wieder in Dienst gestellt.
Zusätzlich wurde ein erfindungsgemäßes Laminat, das mit demjenigen, das im tatsächlichen Gebrauch getestet wurde, identisch war, einem beschleunigten Bewitterungstest unterzogen. Nach einem Testzeitraum unter Bedingungen, die in ihrer Härte einem einjährigen tatsächlichen Gebrauch äquivalent waren, wurde das Laminat untersucht. Es wurde kein Verlust der optischen Eigenschaften oder eine Verfärbung beobachtet. Das Laminat erlitt keinen Verlust seiner Integrität, d. h. es wurde keine Schichtentrennung beobachtet. Es trat keine Veränderung der Eigenschaften des Klebstoffs auf, der zur ersetzbaren Verklebung des Filmlaminats mit dem Substrat oder Kernlaminat benutzt wurde.

Claims

1. Laminat im wesentlichen bestehend aus:

a) einem Substrat, welches ein Kernlaminat ist, aufweisend:

i) ein Polycarbonatsubstrat und

ii) ein Hardcoat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Allylharz, Polyestermelamin, Acrylmelamin und Organopolysiloxanhardcoats, und

b) einem Film, welches ein Filmlaminat ist, aufweisend:

i) ein Polycarbonatfilm und

c) ein Haftklebstoff für ersetzendes Kleben des Films an das Substrat, wobei das Laminat durch Ersatz des Filmes präpariert werden kann.

2. Laminat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernlaminat zusätzlich eine Grundierung aufweist.

3. Laminat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filmlaminat zusätzlich eine Grundierung aufweist.

4. Verfahren zum Zusammenfügen eines Laminats, im wesentlichen bestehend aus:

a) Auswählen eines Substrats, welches ein gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiertes Kernlaminat darstellt;

b) Auswählen eines Films, welches ein gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 3 definiertes Filmlaminat darstellt, und

c) ersetzendes Anheftes des Filmes an das Substrat wobei das Laminat durch Ersatz des Filmes repariert werden kann.

5. Verfahren zur Reparatur des Laminats gemäß einem der Ansprüche 1-3, aufweisend:

a) Entfernen eines am Substrat haftenden beschädigten Filmes vom Substrat

b) Ersetzen dieses beschädigten Filmes durch einen unbeschädigten Film und

c) ersetzendes Anheften des unbeschädigten Filmes an das Substrat durch einen Klebstoff.