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Verbundsicherheitsscheiben
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gegebenenfalls gekrümmten oder/und gefärbten Glasplatte und einer klar durchsichtigen, gegebenenfalls gekrümmten oder/und gefärbten Platte aus hochmolekularem Polycarbonat zweiwertiger Phenole, die mit einer klar durchsichtigen Klebeschicht gleitfähig miteinander verbunden sind, bestehen, wobei die andere Oberfläche der Polycarbonatplatte gegebenenfalls mit einer aufgedampften, klar durchsichtigen Schicht aus Sioux, wobei x einen Wert zwischen 1 und 2 hat, versehen ist, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Glasplatte etwa 2,5 bis etwa 7 mm, vorzugsweise etwa 2, 8 bis etwa 3, 5 mm dick, vor- zugsweise beidseitig geschliffen und poliert und gegebenenfalls vorgespannt, die Polycarbonatplatte et- wa 0,5 bis höchstens etwa 2 mm, vorzugsweise etwa 0,7 bis etwa 1,
5 mm dick und die Klebeschicht etwa 0, 05 bis etwa 1 mm dick ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Gebrauchswert derartiger Sicherheitsscheiben für viele Verwendungs- zwecke, so insbesondere für Verglasungen von Fahrzeugfenstern, z. B. als Windschutzscheiben bei Kraft- fahrzeugen, grösser ist als derjenige der vorgenannten, bekannten Sicherheitsscheiben, u. zw. aus meh- reren 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 Bruchteil 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 Verwendung der Verbundscheiben, z. B. als Windschutzscheiben in Automobilen, auch deshalb von Bedeutung, weil nach neueren unfallmedi- zinischen Erkenntnissen die Gefahr von z. B. lebensgefährlichen Kopfverletzungen 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 Poly- carbonatfolie allen praktisch bei derartigen Scheiben vorkommenden Stossbelastungen überraschender- weise ebenso gewachsen wie die Sicherheitsscheiben, die im wesentlichen aus einer dickeren Polycar- bonatplatte bestehen, d. h.
auch sie werden nicht durchstossen, Ist der Schlag stark genug, um die ver- gleichsweise dicke Glasplatte zu zerbrechen, so wird die übrige Schlagenergie auch von der dünnen
Polycarbonatfolie noch vollkommen aufgenommen, nun aber nicht durch Rückfederung, sondern über- raschenderweise dadurch, dass die Folie an der Stelle der Schlagbelastung infolge eines Verstreckungs- vorganges, durch den die Energie vernichtet wird, deformiert, obgleich die Polycarbonate normaler- weise wesentlich unterhalb der Einfriertemperatur nur schwer und nur begrenzt verstreckbar sind.
Möglicherweise führt die auf einen engen Raum auftreffende Schlagenergie zu einer hinreichenden lo- kalen Erwärmung des Polycarbonats, so dass die Einfriertemperatur an dieser Stelle überschritten und die
Folie, wie erwähnt, unter Verstreckung deformiert wird.
Wäre die Glasplatte und/oder die Polycarbonatplatte zu dünn, so würde durch den Bruch der Glas- platte und die Deformation der Polycarbonatplatte nicht alle Energie verbraucht, die Scheibe könnte durchstossen werden und sich damit ähnlich verhalten, wie die bekannten Verbundscheiben. Wäre die
Glasplatte zu dick, so würde sie nicht springen, und es träte die erwähnte Rückfederung auf. Wäre an- derseits die Polycarbonatplatte zu dick, so käme es nicht zu deren Deformation und daher wieder zur
Rückfederung.
Erfindungsgemäss sind also die Dicke der Glasplatte und die Dicke der Polycarbonatplatte so ausge- wählt, dass die durch die Verkittung daraus entstandene Verbundscheibe geringfügigeren Stössen unver- ändert standhält, dass sie jedoch höhere Stossenergien vernichtet unter Ausschluss der Gefahr von Schnitt- verletzungen und des Pendeltraumas. Innerhalb der erfindungsgemässen Dickengrenzen kann man die
Stossgrenze, bis zu der die Scheibe unbeschädigt bleibt, bis zu einem gewissen Grad nach Belieben ein- stellen, je nachdem, ob man eine dünnere oder dickere Glas-und/oder Polycarbonatplatte wählt. Meist ist es günstig, eine dünnere Glasplatte mit einer dickeren Polycarbonatplatte zu kombinieren oder umgekehrt oder beide Platten mitteldick zu nehmen.
Hervorzuheben ist, dass die erwähnte bleibende Deformation der Polycarbonatplatte durch die be-
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Sinne plastisch verformbar 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 Streckvorganges.
Weiterhin ist das Absorptionsvermögen des Polycarbonats für Ultraviolett-und Infrarotstrahlen so gross, dass auch eine dünne Folie noch genügt, um diese Strahlen durch die Sicherheitsscheiben prak-
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tisch 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 Spiegelglasplatten zurückgreifen kann.
Dadurch erfüllen die neuen Sicherheitsscheiben in weit höherem Masse die sehr hohen Anforderungen, die an die optische Qualität namentlich von Windschutzscheiben bei Kraftfahrzeugen, die in der Regel gekrümmt ausgebildet sind, gestellt werden (vgl. hiezu z. B."Verkehrsblatt", Amtsblatt des Bundesministers für Verkehr der Bundesrepublik Deutsch- land, 19. Jahrg., 1965, Heft 3, S. 61 - 116, insbesondere S. 89, Abs. B, 25 (2) Ic) 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 Glasplatte zu verbinden.
Die Kombination dieser Eigenschaften ist bei keinem andern, bis jetzt bekannten Kunststoff anzutreffen. Erwähnt sei schliesslich auch noch, dass sich auch die vergleichsweise geringe Wärmeleitfähig- keit der Polycarbonate günstig auswirkt, indem die Neigung, bei Temperaturunterschieden zu beschlagen, dadurch stark vermindert ist. Deshalb eignen sich gerade die erwähnten Polycarbonate in Kombination mit Glas so besonders gut für die Verwendung von Verbundsicherheitsscheiben.
Die Herstellung der hochmolekularen, thermoplastischen Polycarbonate zweiwertiger Phenole, insbesondere Bisphenylolalkanen, ist bekannt und z. B. in den deutschen Patentschriften Nr. 1011178, Nr. 97J 777 und Nr. 971790 beschrieben. Aus diesen Polycarbonaten können die etwa 0, 5 - 2 mm dicken Platten in bekannter Weise aus der Schmelze durch Breitschlitzdüsen gegossen werden. Um diesen Platten praktisch vollständig planparallele Oberflächen und damit optische Isometrie zu verleihen, ist es im allgemeinen zweckmässig, sie, wieder 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-Styrolmischungen, vorzugsweise solche, bei denen das Mischungsverhältnis Polyester : Styrol mindestens etwa 4 : l, beträgt, sowie weichgestell- te Epoxydharz, ferner die von der Verbundscheibenherstellung her bekannten Polyvinyl-Butyral-Folien u. dgl.
Als besonders vorteilhaft haben sich die als Klebemittel an sich bekannten, mehr oder weniger weich eingestellten Polyacrylat-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 -300C hinreichend erhalten bleibt.
Das Verkitten der beiden Scheiben erfolgt in aus der Verbundscheibenherstellung her bekannter Weise.
Die neuen Verbundsicherheitsscheiben können überall da verwendet werden, wo es erwünscht ist, dass die Scheiben auch durch heftige Schläge nicht durchstossen werden und die Gefahr von Schnittverletzungen ausgeschlossen sein soll. Wegen der oben genauer beschriebenen, besonderen Eigenschaften der neuen Scheiben sollen sie insbesondere als Sicherheitsscheiben in Fahrzeugen aller Art, namentlich als Windschutzscheiben in Strassenfahrzeugen, verwendet werden, wobei die Scheiben so angebracht werden, dass die Glasplatte nach aussen und die Polycarbonatplatte nach innen zu liegen kommen.
Beispiel l : Auf eine 30 x30 cm grosse, 3, 0 mm dicke Siegelplatte wird eine 30 X 30cm grosse, 0, 5 mm dicke Folie aus einem Mischpolymerisat aus 65Gew.-% 2-AthyIhexylacrylat und 35 Gew. -0/0 Methylmethacrylat mit einer relativen Viskosität von 1, 815, gemessen an einer Lösung von
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Platte aus Bisphenol-A-polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1, 30, gemessen an einer 0, 51olgen Methylenchloridlösung bei 25 C, auf deren eine Seite eine 3, 5,dicke Quarzschicht aufgedampft ist, mit der nicht beschichteten Seite aufgelegt. Damit ein Gegeneinanderverschieben der drei Schichten bei dem nachfolgenden Arbeitsgang vermieden wird, wird das Laminat mittels Klammern zusammengehalten.
Es wird dann in einem Autoklaven bei einem Druck von 100 Torr auf 1300C erwärmt und danach während 60 min langsam auf Raumtemperatur abgekühlt, unter gleichzeitiger Erhöhung des Druckes auf Atmosphärendruck. Es wird eine klar durchsichtige Verbundscheibe erhalten.
Beispiel 2 : Man verfährt gemäss Beispiel 1, verwendet jedoch eine 5 mm dicke Platte aus vorgespanntem Spiegelglas.
Beispiel 3 : Man verfährt gemäss Beispiel l, verwendet jedoch eine Klebefolie gleichen Aus-
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masses aus einem Mischpolymerisat aus 65 Gew.-% Butylacrylat und 35 Gel.-% Methylmethacrylat der relativen Viskosität 1, 75.