CH480945A - Verbundsicherheitsscheibe - Google Patents

Description

      Verbundsicherheitsscheibe       Die handelsüblichen     Verbundsicherheitsscheiben    be  stehen normalerweise aus zwei etwa 2     bis    4, vorzugs  weise etwa 3 mm dicken Glasplatten, die durch eine  etwa 0,05 bis 1,0, vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,5 mm  dicke Schicht aus einem elastischen Klebemittel, in der  Regel     weichrnacherhaltigem        Polyvinylbutyral,    mitein  ander verkittet     sind.     



  Diese Verbundscheiben halten bei Raumtemperatur  im allgemeinen Stössen mit     einer    Energie bis zu etwa  1,5     mkp    stand. Bei stärkeren Belastungen werden sie  durchstossen. In einem solchen Fall ist es der Vorteil  dieser Scheiben, dass die Hauptmenge der dabei ent  stehenden Glassplitter nicht abspringt, sondern von der  Klebeschicht festgehalten wird und der Rest energielos  herunterfällt. Erfolgt der Durchstoss aber durch einen       menschlichen    Körperteil, z. B. den Kopf, etwa bei einer       Automobil-Windschutzscheibe,    so besteht für diesen  Körperteil dennoch die Gefahr schwerer Schnittver  letzungen, nämlich durch Bildung der sogenannten   Halskrause .  



  Es sind auch schon Sicherheitsscheiben vorgeschla  gen worden, die aus einer mindestens etwa 2 mm dicken  Platte aus hochmolekularem, linearem     Bisphenol-Poly-          carbonat    bestehen, die ihrerseits mit kratzfesten Ober  flächenschichten versehen     ist.    Bei einer Ausführungs  form dieser Sicherheitsscheiben besteht die eine     kratz-          feste    Oberflächenschicht aus einer mit der     Polycarbonat-          platte    durch eine etwa 0,1 mm dicke Klebeschicht ver  bundenen, bevorzugt höchstens etwa 1,5 mm dicken  Glasplatte,

   während die andere Oberfläche gegebenen  falls mit einer aufgedampften Schicht aus     Si0"    wobei  x einen Wert zwischen 1 und 2 hat, versehen ist. Bei  diesen Sicherheitsscheiben macht die     Polycarbonatplatte     den überwiegenden Teil der Gesamtmasse aus, da die  Glasplatte nur dazu dient, der     Polycarbonatplatte    eine  kratzfeste Oberfläche zu geben. Die übrigen Eigen  schaften dieser Sicherheitsscheiben werden daher fast    ausschliesslich durch die Eigenschaften der     Polycar-          bon.atplatte    bestimmt.  



  So besteht der wichtigste Vorteil dieser Sicherheits  scheiben     darin,    dass sie dank der hohen Schlagfestigkeit  der     Polycarbonatplatte    selbst durch heftige Schläge nicht  durchstossen werden; höchstens die     Glasabdeckplatte     zerspringt, wobei aber praktisch keine Glassplitter ab  gestossen werden, da sie an der Klebeschicht haften  bleiben. Die gefürchtete  Halskrause  kann nicht auf  treten.  



  Ein weiterer Vorteil dieser Scheiben liegt in dem  günstigen Absorptionsverhalten der     Polycarbonate    ge  genüber Lichtstrahlen, so dass kaum Verluste im sicht  baren Spektrum eintreten, während die meist uner  wünschten Ultraviolett- und Infrarotstrahlen praktisch  vollständig zurückgehalten werden. Erwähnt sei auch  die bessere Wärmeisolierung gegenüber Scheiben, die  nur aus Glas bestehen, der es unter anderem auch im  wesentlichen zu verdanken ist, dass diese Scheiben bei  Temperaturdifferenzen weniger leicht beschlagen als  Glasscheiben.  



  Soweit diese Sicherheitsscheiben aus einer klardurch  sichtigen     Polycarbonat-    und einer klardurchsichtigen  Glasplatte bestehen und auch die Klebeschicht klar  durchsichtig gewählt ist, können diese Scheiben z. B.  im Fahrzeugbau, insbesondere bei Kraftfahrzeugen und  bei Schienenfahrzeugen, verwendet werden. Als Wind  schutzscheiben sind sie jedoch weniger geeignet, da  beim Aufschlagen etwa des Kopfes eines Wageninsassen  eine Rückforderung erfolgt, die zu einer schweren Ge  hirnerschütterung (Pendeltrauma), wenn nicht gar zu  einem     Halswirbelbruch    führen kann.  



  Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nun       Verbundsicherheitsscheiben,    die dadurch gekennzeich  net sind, dass sie, in Abwendung von dem für die vor  stehend erwähnten, bekannten Sicherheitsscheiben we  sentlichen Grundgedanken, aus einer dickeren Glas  platte, auf die     eine    vergleichsweise dünne Polycarbonat-           folie    aufgeklebt ist, bestehen, d. h.

   dass sie aus einer  gegebenenfalls gekrümmten 2,5 bis 7 mm, vorzugs  weise 2,8 bis 3,5 mm, dicken,     klardurchsichtigen,    ge  gebenenfalls gefärbten, gegebenenfalls vorgespannten  Glasplatte, die vorzugsweise beidseitig geschliffen und  poliert ist, bestehen, auf die eine 0,5 bis höchstens  2 mm,     vorzugsweise    0,7 bis 1,5 mm, dicke, klardurch  sichtige, gegebenenfalls gefärbte Folie aus hochmole  kularem     Polycarbonat    zweiwertiger     Phenole    mittels  einer 0,05 bis 1,0 mm dicken, klardurchsichtigen  Klebeschicht gleitfähig aufgeklebt ist, wobei die der  Glasplatte     abgekehrte    Oberfläche der Folie gegebenen  falls wiederum mit einer aufgedampften, klardurchsich  tigen Schicht aus     SiOt,

      wobei x einen Wert zwischen  1 und 2 hat, versehen ist.  



  Es hat sich gezeigt, dass der Gebrauchswert der  artiger Sicherheitsscheiben für viele Verwendungs  zwecke, so insbesondere für Verglasungen von Fahr  zeugfenstern, z. B. als Windschutzscheiben bei Kraft  fahrzeugen, grösser ist als derjenige der vorgenannten  bekannten Sicherheitsscheiben, und zwar aus mehreren  Gründen.  



  Diese neuen Scheiben zeichnen sich gegenüber  den bekannten, aus zwei etwa gleich dicken, mit  einander verkitteten Glasplatten bestehenden zunächst  durch eine geringere Masse pro Flächeneinheit aus,  da die Dicke der     Polycarbonatplatte    nur einen Bruch  teil derjenigen der Glasplatte ausmacht und ausserdem  das spezifische Gewicht des     Polycarbonats    erheblich  geringer ist als dasjenige des Glases. Das bedeutet nicht  nur eine Gewichtsersparnis, sondern ist für die Ver  wendung der Verbundscheiben, z. B. als Windschutz  scheiben in Automobilen, auch deshalb von Bedeutung,  weil nach neueren unfallmedizinischen Erkenntnissen  die Gefahr von z. B. lebensgefährlichen Kopfverletzun  gen mit zunehmender Masse pro Flächeneinheit der  Scheibe, gegen die der Anprall erfolgt, stark ansteigt.  



  Anderseits ist eine solche Sicherheitsscheibe trotz der  vergleichsweise nur geringen Dicke der     Polycarbonat-          folie    allen praktisch bei derartigen Scheiben vorkommen  den Stossbelastungen überraschenderweise ebenso ge  wachsen wie die Sicherheitsscheiben, die im wesent  lichen aus einer dickeren     Polycarbonatplatte    bestehen,  d. h. auch sie werden nicht durchstossen.

   Ist der Schlag  stark genug, um die vergleichsweise dicke Glasplatte  zu zerbrechen, so wird die übrige Schlagenergie auch  von der dünnen     Polycarbonatfolie    noch vollkommen  aufgenommen, nun aber nicht durch     Rückfederung,    son  dern     überraschenderweise    dadurch, dass die Folie an  der Stelle der Schlagbelastung infolge eines     Verstrek-          kungsvorganges,    durch den die Energie vernichtet wird,       deformiert,    obgleich die     Polycarbonate    normalerweise  wesentlich unterhalb der     Einfriertemperatur    nur schwer  und nur begrenzt     verstreckbar    sind.

   Möglicherweise  führt die auf einen engen Raum auftreffende Schlag  energie zu einer hinreichenden lokalen Erwärmung des       Polycarbonats,    so dass die     Einfriertemperatur    an dieser  Stelle überschritten und die Folie, wie erwähnt, unter       Verstreckung    deformiert wird.  



  Wäre die Glasplatte oder/und die     Polycarbonatplatte     zu dünn, so würde durch den Bruch der Glasplatte  und die Deformation der     Polycarbonatplatte    nicht alle  Energie verbraucht, die Scheibe könnte durchstossen  werden und sich damit ähnlich verhalten wie die be  kannten Verbundscheiben. Wäre die Glasplatte zu dick,  so würde sie nicht springen, und es träte die erwähnte  Rückfederung auf. Wäre anderseits die Polycarbonat-    platte zu dick, so käme es nicht zu deren Deformation  und daher wiederum zur Rückfederung.  



  Erfindungsgemäss sind also die Dicke der Glas  platte und die Dicke der     Polycarbon.atplatte    so ausge  wählt, dass die durch die     Verkittung    daraus entstandene  Verbundscheibe geringfügigeren Stössen     unverändert     standhält, dass sie jedoch höhere Stossenergien ver  nichtet unter Ausschluss der Gefahr von Schnittver  letzungen und des Pendeltraumas.

   Innerhalb der er  findungsgemässen Dickengrenzen kann man die Stoss  grenze, bis zu der die Scheibe unbeschädigt bleibt, bis  zu einem gewissen Grad nach Belieben einstellen, je  nachdem, ob man eine dünnere oder dickere     Glas-          oder/und        Polycarbonatplatte    wählt.     Meist    ist es günstig,  eine dünnere Glasplatte mit einer dickeren     Polycar-          bonatplatte    zu kombinieren oder umgekehrt oder beide  Platten mitteldick zu nehmen.  



  Hervorzuheben ist, dass die erwähnte bleibende  Deformation der     Polycarbonatplatte    durch die besondere  Eigenschaft gerade der     Polycarbonate        bedingt    ist, dass  sie einerseits unterhalb der     Einfriertemperatur,    die  durchweg sehr hoch und z.

   B. beim     Polycarbonat    aus       Bisphenol    A     (2,2-Bis-(phenylol)propan)    bei etwa 140  C  liegt, sehr steif sind, keinen kalten Fluss zeigen und  damit auch nicht im eigentlichen Sinn plastisch ver  formbar sind - andernfalls wären die Platten auf die  Dauer nicht     formbeständig    -, anderseits aber unter  gewissen Bedingungen     verstreckbar    sind. Die bleibende  Deformation ist hier also eine Folge eines erhebliche  Energien aufnehmenden Streckvorgangs.  



  Weiterhin ist das Absorptionsvermögen des     Poly-          carbonats    für Ultraviolett- und     Infrarotstrahlen    so  gross, dass auch eine dünne Folie noch genügt, um  diese Strahlen durch die Sicherheitsscheiben praktisch  vollständig zurückzuhalten.     Bezüglich    der optischen  Eigenschaften kommt hinzu, dass Glasplatten mit einer  Dicke von etwa 2,5 und insbesondere etwa 2,8 mm  an aufwärts, im Gegensatz zu den dünneren Glasplatten,  beidseitig     geschliffen    und poliert werden können, so  dass man bevorzugt auf solche sogenannte Spiegelglas  platten zurückgreifen kann.

   Dadurch erfüllen die neuen  Sicherheitsscheiben in weit höherem Masse die sehr  hohen Anforderungen, die an die optische Qualität  namentlich von Windschutzscheiben bei Kraftfahrzeu  gen, die     in    der Regel gekrümmt ausgebildet     sind,    ge  stellt werden (vergleiche hierzu z. B.  Verkehrsblatt ,  Amtsblatt des Bundesministers für Verkehr der Bundes  republik     Deutschland,    19.     Jahrg.,   <B>1965,</B> Heft 3,  S. 61-116, insbesondere S. 89,     Abs.    B, 25 (2)     1c)    und  S. 91, linke Spalte, 3).  



  Nicht zuletzt ist auch die Herstellung grösserer,  namentlich gekrümmter Scheiben durch Aufkleben einer  dünnen, biegsamen     Polycarbonatfolie    auf eine dickere,  gegebenenfalls zuvor gekrümmte Glasplatte technisch  erheblich leichter durchzuführen als eine praktisch  bereits starre, dickere     Polycarbonatplatte    mit einer  praktisch ebenfalls starren, wenn auch dünneren Glas  platte zu verbinden.  



  Die Kombination dieser Eigenschaften ist bei  keinem anderen, bis jetzt bekannten Kunststoff anzu  treffen. Erwähnt sei schliesslich auch noch, dass sich  auch die vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit der       Polycarbonate    günstig auswirkt, indem die Neigung, bei  Temperaturunterschieden zu beschlagen, dadurch stark       vermindert    ist. Deshalb eignen sich gerade die     erwähn-          ten        Polycarbonate        in    Kombination mit Glas so be-      sonders gut für die Verwendung von Verbundsicher  heitsscheiben.  



  Die Herstellung der hochmolekularen thermopla  stischen     Polycarbonate    zweiwertiger     Phenole,    insbe  sondere     Bisphenylolalkanen,    ist bekannt und z. B. in  den deutschen Patentschriften     Nrn.   <B>1011178,</B> 971777  und 971790 beschrieben. Aus diesen     Polycarbonaten     können die etwa 0,5 bis 2 mm dicken Platten in be  kannter Weise aus der     Schmelze    durch Breitschlitz  düsen gegossen werden.

   Um diesen Platten praktisch  vollständig planparallele     Oberflächen    und damit optische  Isometrie zu verleihen, ist es im     allgemeinen    zweck  mässig, sie, wiederum in bekannter Weise, in einer  Plattenpresse oder einem     Kalander        nachzubehandeln.     



  Als Klebemittel eignen sich die bei den     vorerwähnten     bekannten Sicherheitsscheiben verwendbaren Kleber,  z. B.     Silikonkautschuk    und     härtbare        Polyester-Styrol-          mischungen,    vorzugsweise solche, bei denen das. Mi  schungsverhältnis Polyester :     Styrol    mindestens etwa  4 : 1 beträgt, sowie weichgestellte     Epoxidharze,    ferner  die von der     Verbundscheibenherstellung    her bekannten       Polyvinyl-Butyral-Folien    und dergleichen.

   Als besonders  vorteilhaft haben sich die als Klebemittel an sich be  kannten, mehr oder weniger weich     eingestellten        Poly-          acrylat-Kleber    erwiesen, da sie auch in vergleichsweise  dickeren Schichten besondere optische Klarheit, eine  ausgezeichnete Adhäsion an Glas und     Polycarbonat    und  eine für eine gleitfähige     Verkittung    geeignete Kohäsion  besitzen, die auch bis zu Temperaturen bis etwa -30  C  hinreichend erhalten bleibt.  



  Das Verkitten der beiden Scheiben erfolgt in aus  der     Verbundscheibenherstellung    her bekannten Weise.  Die neuen     Verbundsicherheitsscheiben    können über  all da verwendet werden, wo es     erwünscht    ist, dass die  Scheiben auch durch heftige Schläge nicht durchstossen  werden und die Gefahr von Schnittverletzungen ausge  schlossen sein soll. Wegen der oben genauer beschriebe  nen Eigenschaften der neuen Scheiben sollen sie ins  besondere als Sicherheitsscheiben in Fahrzeugen aller  Art, namentlich als     Windschutzscheiben    in Strassenfahr  zeugen, verwendet werden, wobei die Scheiben so an  gebracht werden, dass die Glasplatte nach aussen und  die     Polycarbonatplatte    nach innen zu liegen kommt.

    <I>Beispiel 1</I>  Auf eine 30 x 30 cm grosse, 3,0 mm dicke Spiegel  glasplatte wird eine 30 x 30 cm grosse, 0,5 mm dicke  Folie aus einem     Mischpolymerisat    aus 65 Gewichts  prozent     2-Äthylhexylacrylat    und 35 Gewichtsprozent       Methylmethacrylat    mit einer relativen Viskosität von  1,815, gemessen an einer Lösung von 0,5 g Substanz  in 100 ml Benzol bei 20  C, aufgelegt.

   Darauf wird  eine 30 x 30 cm grosse, 1,0 mm dicke Platte aus       Bisphenol-A-polycarbonat    mit einer relativen Viskosität  von 1,30, gemessen an einer 0,5     %        igen        Methylen-          chloridlösung    bei 25  C, auf deren eine Seite eine 3,5     ,u     dicke Quarzschicht aufgedampft ist, mit der nicht be  schichteten Seite aufgelegt.     Damit    ein Gegeneinander-    verschieben der drei Schichten bei dem nachfolgenden  Arbeitsgang vermieden wird, wird das     Laminat    mittels  Klammern zusammengehalten.

   Es wird dann in einem       Autoklav    bei einem Druck von 100     Torr    auf 130  C  erwärmt und danach während 60 Minuten langsam auf  Raumtemperatur abgekühlt unter gleichzeitiger Erhö  hung des Druckes auf Atmosphärendruck. Es wird eine  klardurchsichtige Verbundscheibe erhalten.  



  <I>Beispiel 2</I>  Man verfährt gemäss Beispiel 1, verwendet jedoch       eine    5 mm dicke Platte aus vorgespanntem Spiegelglas.  <I>Beispiel 3</I>  Man verfährt gemäss Beispiel 1, verwendet jedoch  eine Klebefolie gleichen Ausmasses aus einem Misch  polymerisat aus 65 Gewichtsprozent     Butylacrylat    und  35 Gewichtsprozent     Methylmethacrylat    der relativen  Viskosität 1,75.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verbundsicherheitsscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer 2,5 bis 7 mm dicken, klardurch sichtigen Glasplatte besteht, auf die eine 0,5 bis höch stens 2 mm dicke, klardurchsichtige Folie aus hoch molekularem Polycarbonat zweiwertiger Phenole mittels einer 0,05 bis 1 mm dicken, klardurchsichtigen Klebe schicht aufgeklebt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasplatte 2,8 bis 3,5 mm dick ist. 2. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasplatte gekrümmt ist. 3.

   Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasplatte beidseitig geschliffen und poliert ist. 4. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasplatte gefärbt ist. 5. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasplatte aus vorgespanntem Glas besteht. 6. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Polycarbonatfolie 0,7 bis 1,5 mm dick ist. 7. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Polycarbonatfolie gefärbt ist. B. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Klebeschicht aus einem Polyacrylat- Kleber besteht. 9.

   Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die der Glasplatte abgekehrte Oberfläche der Polycarbonatfolie mit einer aufgedampften, klar durchsichtigen Schicht aus SiO, versehen ist, wobei x einen Wert zwischen 1 und 2 hat. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungs bereich des Patentes massgebend ist.