DE953193C

DE953193C - Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenglases

Info

Publication number: DE953193C
Application number: DEK10028A
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Walter Kuehl
Original assignee: GEORG WALTER KUEHL DR
Current assignee: GEORG WALTER KUEHL DR
Priority date: 1951-05-22
Filing date: 1951-05-22
Publication date: 1956-11-29

Description

Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenglases Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenglases mit einer ihre optischen Eigenschaften bei Änderung der Temperatur und/oder der Beleuchtungsstärke oder des magnetischen oder elektrischen Feldes reversibel verändernden Zwischenschicht.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtengläsern bekanntgeworden, bei denen die Zwischenschicht Anzeigestoffe enthält, die bei einer bestimmten Temperatur reversibel aus dem Sol- in den Gelzustand übergehen. Den Anzeigestoffen sind hierbei zur Einstellung des Umschlagspunktes auf eine bestimmte Temperatur ein oder mehrere den Solzustand begünstigende oder hemmende Stoffe zugesetzt worden. Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenglases mit einer Zwischenschicht, deren Lichtdurchlässigkeit sich bei Änderungen der Temperatur und/oder der Beleuchtungsstärke oder des, elektrischen oder magnetischen Feldes auf andere Weise als durch Übergang.aus dem Sol- in den Gelzustand reversibel verändert. Es besteht darin, daß der Zwischenschicht wahlweise folgende Substanzen zugesetzt werden: a) kristallwasserhaltige Salze, die mit Änderung ihres Wassergehaltes ihre Farbe wechseln, b) ein Gemisch von Indikatoren und Salzen mit temperaturabhängigem pH-Wert, c) ein Gemisch von Stoffen mit temperaturabhängigem Gehalt an Kristallwasser oder kolloidchemisch gebundenem Wasser und Stoffen mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen, d) ein Gemisch von heterogenen Stoffen mit einem bei einer bestimmten Temperatur gleichen Brechungsvermögen, jedoch verschiedenen Temperaturkoeffizienten der Brechungsindices, e) ein oder mehrere Stoffe, deren Löslichkeit in einem oder mehreren Bestandteilen der Zwischenschicht bei Temperaturerhöhung abnimmt bzw. bei Temperaturrückgang steigt, f) im Magnet- oder elektrischen Feld sich ausrichtende Körper.
Erfindungsgemäß wird durch die vorgenannten Maßnahmen eine Änderung der Lichtdurchlässigkeit bei Wechsel der Temperatur, der Beleuchtungsstärke oder des elektrischen oder des magnetischen Feldes erreicht, wobei entweder Farbumschlag oder Trübung bzw. Dunkelwerden der Zwischenschicht erfolgt. Den Mehrschichtengläsern, welche bisher lediglich für Sicherheitszwecke als sogenanntes Sicherheitsglas Verwendung fanden, werden dadurch eine große Anzahl von neuen Verwendungsmöglichkeiten erschlossen.
Zur Erzielung eines Farbumschlages werden der Zwischenschicht ein oder mehrere kristallwasserhaltige Salze zugesetzt, die im wasserfreien und wasserhaltigen Zustand verschiedene Farbe haben sowie ferner ein oder mehrere mit Wasser mischbare Lösungsmittel, wie z. B. Methylalkohol, Äthylalkohol, Diacetonalkohol, Polyglykolbutyläther. Bei Temperaturänderung geht das Wasser reversibel entweder zum Lösungsmittel oder zum Salz, wobei die Zwischenschicht die Farbe des wasserfreien bzw. des wasserhaltigen Salzes bzw. eine Mischfarbe aus beiden annimmt. Als Salze, welche im kristallwasserhaltigen und wasserfreien Zustand eine verschiedene Farbe haben, können z. B. Kobaltchlorid, Nickelchlorid, Nickelnitrat, Kupferchlorid oder Gemische derselben verwendet werden.
Eine Zwischenschicht, welche bei Temperaturänderung einen Farbwechsel zeigt, kann ferner dadurch hergestellt werden, daß in diese Indikatoren mit hohem Temperaturkoeffizienten und ferner Salze eingebracht werden, deren pH-Wert sich mit der Temperatur ändert.
Bei beiden Ausführungsformen können die temperaturempfindlichen Stoffe in einen filmbildenden Stoff, der z. B. aus Acetal bestehen kann, eingearbeitet werden.
Durch den an sich bekannten Zusatz eines Stoffes mit komplementärer Farbe, bei Kobaltchlorid z. B. durch Zusatz von Nickelnitrat oder Naphtholgrün oder Chromchlorid, kann die Eigenfarbe des wasserhaltigen Salzes kompensiert werden, so daß dann bei Zimmertemperatur statt Rosa ein kaum ins Auge fallendes Grau erzielt wird, wobei die Umschlagsfarbe bei Temperaturerhöhung dann Grün ist.
Die Komplementärfarben aufweisenden Stoffe können in einer besonderen, zweiten Zwischenschicht des Glases angeordnet sein, wobei entweder beide Stoffe oder nur einer derselben die Eigenschaft hat, die Farbe durch Wärmeeinfluß zu ändern.
Die Empfindlichkeit der Reaktion sowie die Farbintensität können bei Verwendung von Kobalt chlorid als färbendem Salz durch einen geringen Zusatz von Rhodanammonium erhöht werden.
Für die Erzielung eines reversiblen Trübungseffektes wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zwischenschicht ein Gemisch von Stoffen mit temperaturabhängigem Gehalt an Kristallwasser oder kolloidchemisch gebundenem Wasser und Stoffe mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen zugesetzt. Als Stoffe mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen können hierbei auch die filmbildenden polymeren Stoffe selbst, sofern sie diese Eigenschaft haben, dienen, z. B. Halbacetale, Polyacrylate usw., gegebenenfalls mit Zusatz hydrophiler und/oder hydrophober Weichmacher. Die Veränderung der Lichtdurchlässigkeit kommt bei der so zusammengesetzten Zwischenschicht dadurch zustande, daß beim Erwärmen das aus den wasserbindenden Stoffen frei werdende Wasser in dem Stoff bzw. den Stoffen mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen reversibel dispergiert wird, wodurch eine starke Streuung und Reflexion des Lichtes bewirkt wird.
Bei diesem Verfahren kann die Zwischenschicht auch aus mehreren Lagen bestehen, d. h. über einer Schicht, die aus den wasserhaltigen Stoffen selbst besteht oder in der diese enthalten sind, wie z. B. Silica-Gel oder ein kristallwasserhaltiges Salz, z. B. Calciumchlorid oder Kobaltchlorid, wird eine zweite Schicht mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen angeordnet.
Eine Ausbildung der Zwischenschicht in mehreren Lagen ist erfindungsgemäß auch dann vorgesehen, wenn die Veränderung der Lichtdurchlässigkeit durch die Veränderung des Polarisationsvermögens einer Schicht erzielt wird. In diesem Falle enthält die eine Teilschicht Stoffe, die unter Wärmeeinfluß reversibel kolloiddispers ausgeschieden. werden, wie z. B. Polyvinylmethyläther, Halbacetale usw., während eine darüber angeordnete Schicht in an sich bekannter Weise polarisierend ausgebildet ist, z. B. als gereckte Polyvinylalkoholfolie oder als Kunststoffolie, in die ausgerichtete Kristalle einer Jodchininverbindung eingearbeitet sind. Natürlich können die beiden Schichten auch durch einen neutralen Kunststoff oder auch durch Glas voneinander getrennt sein.
Eine reversible Änderung der Lichtdurchlässigkeit unter dem Einfluß von Temperaturänderungen kann auch dadurch erreicht worden, daß in die Zwischenschicht ein Gemisch von heterogenen Stoffen mit einem bei einer bestimmten Temperatur gleichen Brechungsvermögen, jedoch verschiedenen Temperaturkoeffizienten der Brechungsindices eingebracht werden oder daß die Zwischenschicht als solche aus solchen Stoffen hergesteflt wird, wobei dann bei Änderung der Temperatur die Brechungswerte verschiedene Größen annehmen und so die Streuung-und Reflexion des Lichtes beeinflussen.
Eine reversible Änderung der Lichtdurchlässigkeit unter dem Einfluß von Wärme kann ferner dadurch erzielt werden, daß in dem Zwischenschichtmaterial ein oder mehrere Stoffe gelöst werden, deren Löslichkeit in einem oder mehreren Bestandteilen desselben bei Temperaturerhöhung abnimmt bzw. bei Temperaturrückgang steigt: Ein solcher Stoff ist z. B. buttersaures Calcium, das sich je nach der Temperatur in größerer oder kleinerer Menge reversibel ausscheidet und damit zu einer mehr oder weniger starken Streuung und Reflexion des Lichtes führt.
Um bei Lichteinwirkung auch bereits dann einen Farbumschlag oder einen Trübungseffekt zu erzielen, wenn die Temperaturänderung nicht erheblich ist, kann den neuen Zwischenschichten ein das Licht absorbierender Stoff, z. B. ein Kupfer- oder Nickelsalz oder auch ein Farbstoff, zugesetzt werden.
Auch durch Einwirkung magnetischer Kräfte kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine reversible Änderung der Lichtdurchlässigkeit von Mehrschichtenglas erreicht werden. Ein derartiges Mehrschichtenglas ist z. B. in der Weise ausgebildet, daß in dem Zwischenraum der einerseits durch zwei Glasscheiben, andererseits durch einen zwischen diesen .angeordneten ringförmigen aus vielen Windungen eines dünnen, isolierten Drahtes bestehenden Leiter begrenzt wird, Paraffinöl eingebracht ist, in welchem Eisenfeilspäne fein dispergiert sind. Beim Anlegen eines Stromkreises an diesen Leiter entsteht ein senkrecht zur Glasebene stehendes magnetisches. Kraftlinienfeld, welches eine Richtwirkung auf die Eisenteilchen ausübt und damit eine Aufhellung bewirkt. Naturgemäß kann eine derartige Scheibe nur kleine Ausmaße haben und nur in horizontaler Lage verwendet werden; sie ist daher für spezielle Anwendungen geeignet. Zwischenschichten mit Farbumschlag Zur Herstellung von Zwischenschichten mit Farbumschlag kann beispielsweise folgendermaßen verfahren werden: In 2oo ccm Äthylalkohol (spez. Gewicht o,8Io) werden I25 g Polyvinylbutyral sowie I6 g kristallwasserhaltiges Kobaltchlorid (Co C12 . 6 H20) gelöst. Die so erhaltene viskose Lösung wird in bekannter Weise auf einer Glasscheibe zu einem Film ausgegossen und dieser Film nach dem Trocknen mit lösungsmittelhaltigem Weichmacher, z. B. Polyglykolbutyläther mit einem Zusatz von Io% Methanol und mehr oder weniger Wasser (je nach dem gewünschten Umschlagspunkt), angequollen und zwischen zwei Scheiben bei einer Temperatur von etwa 4o bis 5o° verpreßt. An Stelle von Polyglykolbutyläther und Methanol kann auch ein höhersiedender Alkohol, z. B. Diacetonalkohol, in Verbindung mit Wasser verwendet werden. Es entsteht ein im kalten Zustand schwachrosa gefärbtes, in warmem Zustand mehr oder weniger intensivblau gefärbtes Verbundglas.
Gemäß einem abgewandelten weiteren Ausführungsbeispiel werden 2oo ccm Äthylalkohol (spez. Gewicht o,8Io), I25g Polyvinylbutyral sowie I6 g kristallwasserhaltiges Kobaltchlorid (Co C12 ₧ 6 H20) im Wasserbad am Rückflußkühler gelöst. Die erhaltene viskose Flüssigkeit wird in bekannter Weise auf einer Glasscheibe zu einem Film ausgegossen und dieser Film nach dem Trocknen mit lösungsmittelhaltigem Weichmacher, z. B. Polyglykolbutyläther mit einem Zusatz von Io% Methylalkohol und einem sich nach dem gewünschten Umschlagspunkt richtenden Wasserzusatz (z. B. Io%), zwischen zwei Glasscheiben bei einer Temperatur von 4o bis 5o° verpreßt. Es wird auf diese Weise ein Mehrschichtenglas erhalten, das in kaltem Zustand schwachrosa, in warmem Zustand je nach der Höhe der Temperatur mehr oder weniger intensivblau gefärbt ist.
Eine Zwischenschicht mit Indikatoren und Salzen, deren pH-Wert sich bei Temperaturschwankungen ändert, wird z. B. folgendermaßen hergestellt: In einer Lösung von 5o Teilen Polyvinylbutyral, Io Teilen Diacetonalkohol und 5 Teilen Wasser in 5o Teilen Methylalkohol werden 3 Teile Natriumbicarbonat gelöst. Zu dieser Lösung werden o,o5 0/0 Indikator, z. B. Phenolphthalein, hinzugefügt. Ein aus der so vorbereiteten Lösung in bekannter Weise gegossener und getrockneter . Film wird mit 85%igem Methyl- oder Äthylalkohol als Quellflüssigkeit zwischen zwei Glasplatten mit mäßigem Druck bei einer Temperatur von 35° verpreßt.
Zum Ausgleich der Farbe der Zwischenschicht kann z. B. zu der Lösung nach dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel so viel Naphtholgrün zugesetzt werden, daß die blaßrosa Färbung der kalten Lösung in eine Graufärbung übergeht. Auf diese Weise wird ein fast farblos erscheinendes Mehrschichtenglas erhalten, das beim Erwärmen eine blaugrüne Farbe annimmt.
Ebenso kann dem nach :dem vorigen Ausführungsbeispiel hergestellten Film zum Ausgleich der Farbe ein zweiter mit Naphtholgrün angefärbter Acetalfilm - gegebenenfalls unter Zwischenschalten eines Celluloseacetatfilms - überlagert werden. Die Dichte der Einfärbung wird jeweils so gewählt, daß die rosa Färbung des ersten Films gerade kompensiert wird. Auch auf diese Weise entsteht ein praktisch farblos wirkendes Glas.
Zwischenschicht mit polarisierender Wirkung Zur Herstellung einer Zwischenschicht mit polarisierender Wirkung werden zwei Teilschichten zu einer Zwischenschicht vereinigt. Die eine Teilschicht enthält als polarisierenden Stoff die in an sich bekannter Weise. aus Jod und Chinin gebildeten dichromatischen Kristalle. Diese Kristalle werden in Polyvinylalkohol eingebracht. Die hieraus gewonnene Folie wird zur Ausrichtung der Kristalle in üblicher Weise gereckt. Diese Teilschicht wird mit einer zweiten, Polyvinylmethyläther enthaltenden Teilschicht vereinigt. Der Polyvinylmethyläther wird bei Wärmeeinwirkung reversibel kolloidal ausgeschieden, so daß durch die mehr oder weniger starke Polarisation des Lichtes durch das ausgeschiedene Kolloid eine entsprechende Lichtschwächung der gesamten Zwischenschicht erfolgt.
Zwischenschicht mit zwei Stoffen von bei Temperaturänderung verschiedenem Brechungsvermögen Zur Herstellung von Zwischenschichten bzw. Scheiben mit zwei heterogenen Stoffen, deren Brechungsindex sich bei Temperaturänderung in verschiedener Weise ändert und damit zu einer verschiedenen - Lichtstreuung bzw. -reflektion führt, kann beispielsweise folgendermaßen verfahren werden: Ioo Teile Acrylsäuremethylester werden mit o,oo5 Teilen Benzoylperoxyd versetzt, gekocht und während des Kocheis unter Umrühren so viel Glaspulver (Brechungsindex I,5o, Körnung etwa o,o5 bis 0,07 mm) zugefügt, daß eine noch gut fließbare Mischung entsteht. Diese wird in an sich bekannter Weise in eine aus zwei Glasscheiben bestehende Kammer mit einem Scheibenabstand von etwa z bis 3 mm eingefüllt. Hierauf wird in waagerechter Stellung bei etwa 8o bis Ioo° polymerisiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zwei Mattglasscheiben, die eine davon mit feiner, die andere mit gröberer Körnung, mit Hilfe von Abstandhaltern und Papierklebestreifen derart zu einer Kammer vereinigt, daß die matten Seiten der Scheiben einander mit einem Abstand von etwa o,I bis o,2 mm gegenüberstehen. In die so gebildete Kammer wird eine gut verrührte Mischung von Ioo Teilen Methacrylsäuremethylester, o,o5 Teilen Benzoylperoxyd und so viel Oxychinolin oder Nitrobenzol eingefüllt, daß der Brechungsindex der polymerisierten Mischung bei I5° dem des verwendeten Glases entspricht (in einem Vorversuch zu bestimmen). Die Mischung wird hierauf durch Einschieben der gefüllten Kammer in einen Ofen in waagerechter Lage bei etwa 8o bis Ioo° polymerisiert. Nach Beendigung der Polymerisation wird die entstandene Mehrschichtenglasscheibe, die nach dem- Abkühlen klar durchsichtig wird, in die gewünschte Form zugeschnitten.
Es ist weiter möglich, eine doppelseitig mit feinkörniger Mattierung versehene Glasscheibe in der Stärke von etwa I,5 mm unter Verwendung eines dem Brechungsindex des Glases angepaßten Weichmachers, z. B. Benzylbenzoat oder einem Gemisch von Salicylsäuremethylester und Benzylalkohol, mit Hilfe von Polyacrylsäuremethylester- oder Polyvinylbutyralfolien auf der Walzenpresse mit je einer einseitig, grobkörnig mattierten Scheibe derart zu verbinden, daß die mattierten Seiten der beiden Deckscheiben nach innen zu liegen kommen. Bei richtiger Wahl des verwendeten Weichmachers ist die so hergestellte, aus drei Scheiben bestehende Mehrschichtenscheibe bei gewöhnlicher Temperatur klar durchsichtig, bei Erhöhung derselben wird sie trüb und schließlich undurchsichtig matt.
. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in einem kochenden Gemisch von Benzylalkohol und Benzylbenzoat so viel Mannit gelöst, daß nach dem Erkalten infolge Auskristallisierens des Mannits eine durchsichtige geleeartige Masse entsteht. Mit der durch Erhitzen der Masse gebildeten Lösung als Quellmittel werden zwei Glasscheiben unter Verwendung einer Polyvinylbutyralfolie miteinander verpreßt. In der Scheibe bilden die nach dem Erkalten in feinster Form auskristallisierenden Mannitkristalle die eine Komponente des heterogenen Systems.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenglases mit einer bei Veränderung der Temperatur in anderer Weise als durch Übergang vom Sol- in den Gelzustand sich reversibel verändernden Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenschichten verwendet werden, die enthalten a) kristallwasserhaltige Salze, die mit Änderung ihres Wassergehaltes ihre Farbe wechseln, b) ein Gemisch von Indikatoren und Salzen mit temperaturabhängigem pH-Wert, c) .ein Gemisch von Stoffen mit temperaturabhängigem Gehalt an Kristallwasser oder kolloidchemisch gebundenem Wasser und Stoffen mit begrenztem Wasseraufnahmevermögen, d) ein Gemisch von heterogenen Stoffen mit einem bei einer bestimmten Temperatur gleichen Brechungsvermögen, jedoch verschiedenen Temperaturkoeffizienten der Brechungsindices, e) ein Stoff, dessen Löslichkeit in einem oder mehreren Bestandteilen der Zwischenschicht bei Temperaturerhöhung abnimmt bzw. bei Temperaturrückgang steigt, f) im Magnet-oder elektrischen Feld sich ausrichtende Körper.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus mehreren Lagen bestehende Zwischenschicht verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen Ia und b und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht verwendet wird, der in an sich bekannter Weise ein Salz oder Farbstoff mit einer zu der Grundfarbe der Zwischenschicht komplementären Farbe zugesetzt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplementärfarben aufweisenden Stoffe in nur einer Teilschicht oder in allen Lagen vorhanden sind.
5. Verfahren nach den Ansprüchen Ic, 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht verwendet wird, die ein wasseranziehendes Lösungsmittel enthält, wie Diacetonalkohol, sowie ein kristallwasserhaltiges Salz, das in wasserfreiem und wasserhaltigem Zustand eine verschiedene Farbe hat, so daß das Wasser je nach der Temperatur zum Salz oder zum Lösungsmittel geht.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht verwendet wird, in die in an sich bekannter Weise ein lichtabsorbierender Stoff, z B. ein Farbstoff oder ein gefärbter anorganischer Stoff, eingebracht ist.
7. Verfahren nach Anspruch i e, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht mit einem Gehalt an buttersaurem Calcium verwendet wird, das sich je nach Temperatur in größerer oder kleinerer Menge ausscheidet. B.
Verfahren nach Anspruch i f, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht verwendet wird, in die magnetische Teilchen, insbesondere Eisenfeilspäne, eingebracht sind, dio unter Einwirkung eines magnetischen Felde,, das -vorzugsweise mit Hilfe eines stromdurchflossenen ringförmigen Leiters oder mittels eines Permanentmagneten erzeugt wird ihre Lage verändern.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilschicht in an sich bekannter Weise polarisierend ausgebildet ist, während die andere Teilschicht Stoffe enthält, die unter Wärmeeinfluß reversibel kolloiddispers ausgeschieden werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 683075, 721 095, 753:271.