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Verbundsicherheitsscheiben
Die handelsüblichen Verbundsicherheitsscheiben bestehen aus zwei etwa 2 bis 4, vorzugsweise 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 weichmacherhaltigem Polyvinylbutyral, miteinander 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 entstehenden 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 Schnittverletzungen, nämlich durch Bildung der sogenannten"Halskrause".
Es sind auch schon Sicherheitsscheiben vorgeschlagen worden, die aus einer mindestens etwa 2 mm dicken Platte aus hochmolekularem, linearem Bisphenol-Polycarbonat bestehen, die ihrerseits mit kratzfesten Oberflächenschichten versehen ist. Bei einer Ausführungsform dieser Sicherheitsscheiben bestehen beide kratzfesten Oberflächenschichten aus mit der Polycarbonatplatte durch eine etwa 0, 1 mm dicke Klebeschicht verbundenen, bevorzugt höchstens etwa l, 5 mm dicken Glasplatten.
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Gegenstand der Erfindung sind nun Verbundsicherheitsscheiben, die aus zwei, mehr als 2, 5 mm dikken klar-durchsichtigen, gegebenenfalls gekrümmten und/oder gefärbten Glasplatten bestehen, zwischen die eine klar-durchsichtige maximal 2 mm dicke, gegebenenfalls gefärbte Folie aus hochmolekularem Polycarbonat zweiwertiger Phenole mittels klar-durchsichtiger, gegebenenfalls gefärbter Klebeschichten mit einer Dicke unter 1 mm gleitfähig eingelegt ist, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Dicke der Glasplatten, die vorzugsweise beidseitig geschliffen und poliert und gegebenenfalls vor-
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50, 5, vorzugsweise 0, 7 mm, und die Dicke der Klebeschichten mindestens 0, 05 mm betragen.
Es hat sich gezeigt, dass der Gebrauchswert derartiger Sicherheitsscheiben für viele Verwendungszwecke, so insbesondere für Verglasungen von Fahrzeugfenstern, z. B. als Windschutzscheiben bei Kraftfahrzeugen, grösser ist als derjenige der vorgenannten bekannten Sicherheitsscheiben.
Eine solche Sicherheitsscheibe ist trotz der vergleichsweise nur geringen Dicke der Polycarbonatfolie allen praktisch bei derartigen Scheiben vorkommenden Stossbelastungen überraschenderweiseebenso gewachsen wie die Sicherheitsscheiben, die im wesentlichen aus einer dickeren Polycarbonatplatte bestehen, d. h. auch sie werden nicht durchstossen. Ist der Schlag stark genug, um die vergleichsweise dicken Glasplatten zu zerbrechen, so wird die übrige Schlagenergie auch von der dünnen Polycarbonatfolie noch vollkommen aufgenommen, nun aber nicht durch Rückfederung, sondern überraschenderweise dadurch, dass die Folie an der Stelle der Schlagbelastung infolge eines Verstreckungsvorganges, 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 Schlagenergie zu einer hinreichenden lokalen Erwärmung des Polycarbonats, so dass die Einfriertemperatur an dieser Stelle überschritten und die Folie, wie erwähnt, unter Verstreckung deformiert wird.
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Glasplatten technisch erheblich leichter durchzuführen, als eine praktisch bereits starre, dickere Polycarbonatplatte mit praktisch ebenfalls starren, wenn auch dünneren Glasplatten 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 Wärmeleitfähigkeit 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. 971777 und Nr. 971790 beschrieben. Aus diesen Polycarbonaten können die etwa 0, 5 bis 2 mm dikken 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 : 1 beträgt, sowie weichgestellte Epoxydharze, 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-30 C hinreichend erhalten bleibt.
Das Verkitten der drei Scheiben erfolgt in aus der Verbundscheibenherstellung her bekannten Wei- se.
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 Schnittver- letzungen 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 wer- den, dass die Glasplatte nach aussen und die Polycarbonatplatte nach innen zu liegen kommt.
Beispiel l : Auf eine 30 X 30 cm grosse, 2, 8 mm dicke Spiegelglasplatte wird eine ebenso grosse,
0, 5 mm dicke Klebefolie aus einem Mischpolymerisat aus 65 Gew.-o 2-Äthylhexylacrylat und 35 Gew.-o Methylmethacrylat der relativen Viskosität 1, 815, gemessen an einer Lösung von 0, 5 g Substanz in 100 ml Benzol bei 200C aufgelegt. Darauf wird eine 30 x 30 cm grosse, 0, 8 mm dicke Platte aus Bisphenol- - A-polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1, 32, gemessen an einer Lösung von 0, 5 g Substanz in 100 ml Methylenchlorid bei 250C, aufgelegt. Dann wird nochmals eine Klebefolie gleichen Ausmasses und gleicher Zusammensetzung und schliesslich eine Spiegelglasplatte gleichen Ausmasses daraufgelegt.
Damit ein Gegeneinanderverschieben der fünf 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 wie bei Beispiel 1, verwendet jedoch zwei vorgespannte Spiegelglasplatten,
Beispiel 3 : Man verfährt wie bei Beispiel 1, verwendet jedoch als Klebefolie eine solche aus einem Mischpolymerisat aus 65 Gew. -0/0 Butylacrylat und 35 Gew.-o Methylmethacrylat der relativen Viskosität 1, 75.
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Composite safety panes
The commercially available composite safety panes consist of two approximately 2 to 4, preferably approximately 3 mm thick glass plates, which are covered by an approximately 0.05 to 1.0, preferably approximately 0.1 to 0.5 mm thick layer of an elastic adhesive, usually plasticized polyvinyl butyral, are cemented together.
These composite panes generally withstand impacts with an energy of up to about 1.5 mkp at room temperature. They are pierced when subjected to heavy loads. In such a case, the advantage of these panes is that the majority of the resulting glass splinters does not jump off, but is held in place by the adhesive layer and the rest falls down without energy. But if the puncture occurs through a human body part, e.g. B. the head, such as an automobile windshield, there is still the risk of severe cuts for this body part, namely through the formation of the so-called "ruff".
Safety panes have also already been proposed which consist of a plate of high molecular weight, linear bisphenol polycarbonate which is at least approximately 2 mm thick and which in turn is provided with scratch-resistant surface layers. In one embodiment of these safety panes, both scratch-resistant surface layers consist of glass plates, preferably at most about 1.5 mm thick, connected to the polycarbonate plate by an approximately 0.1 mm thick adhesive layer.
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The invention now relates to composite safety panes which consist of two more than 2.5 mm thick clear-transparent, optionally curved and / or colored glass plates, between which a clear-transparent, maximum 2 mm thick, optionally colored film made of high molecular weight polycarbonate of dihydric phenols is inserted in a slidable manner by means of clear-transparent, optionally colored adhesive layers with a thickness of less than 1 mm, which are characterized in that the thickness of the glass plates, which are preferably ground and polished on both sides and optionally pre-
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50.5, preferably 0.7 mm, and the thickness of the adhesive layers at least 0.05 mm.
It has been shown that the practical value of such safety panes for many purposes, so in particular for glazing of vehicle windows, z. B. as windshields in motor vehicles, is larger than that of the aforementioned known safety windows.
In spite of the comparatively small thickness of the polycarbonate film, such a safety pane is surprisingly able to withstand all of the impact loads that occur in practically such panes as are the safety panes, which essentially consist of a thicker polycarbonate sheet, i.e. H. they are not pierced either. If the impact is strong enough to break the comparatively thick glass plates, the remaining impact energy is also completely absorbed by the thin polycarbonate film, but not by springback, but surprisingly because the film is at the point of impact stress as a result of a stretching process, through which the energy is destroyed, deformed, although the polycarbonates are normally stretchable only with difficulty and to a limited extent below the freezing temperature.
The impact energy hitting a narrow space may lead to sufficient local heating of the polycarbonate so that the glass transition temperature is exceeded at this point and, as mentioned, the film is deformed while being stretched.
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Technically, glass plates are considerably easier to carry out than connecting a thicker polycarbonate plate that is practically already rigid with practically also rigid, albeit thinner, glass plates.
The combination of these properties cannot be found in any other plastic known up to now. Finally, it should also be mentioned that the comparatively low thermal conductivity of the polycarbonates also has a beneficial effect in that the tendency to fog up in the event of temperature differences is greatly reduced. This is why the aforementioned polycarbonates in combination with glass are particularly suitable for the use of laminated safety panes.
The production of high molecular weight thermoplastic polycarbonates of dihydric phenols, in particular bisphenylolalkanes, is known and z. B. in the German patents No. 1011178, No. 971777 and No. 971790. The approximately 0.5 to 2 mm thick sheets can be cast from these polycarbonates in a known manner from the melt through slot dies. In order to give these plates practically completely plane-parallel surfaces and thus optical isometry, it is generally expedient to post-treat them, again in a known manner, in a plate press or a calender.
Suitable adhesives are the adhesives that can be used in the aforementioned known safety panes, e.g. B. silicone rubber and curable polyester-styrene mixtures, preferably those in which the mixing ratio polyester: styrene is at least about 4: 1, as well as plasticized epoxy resins, and also the polyvinyl butyral films known from composite pane production and. The more or less soft polyacrylate adhesives known per se as adhesives have proven to be particularly advantageous, since they have particular optical clarity, excellent adhesion to glass and polycarbonate, and a cohesion suitable for slippery cementing even in comparatively thick layers have, which is sufficiently maintained up to temperatures down to about -30 C.
The three panes are cemented in a manner known from the manufacture of composite panes.
The new laminated safety panes can be used wherever it is desired that the panes are not punctured even by violent blows and the risk of cuts should be excluded. Because of the special properties of the new panes described in more detail above, they are intended in particular as safety panes in vehicles of all types, specifically as
Windshields in road vehicles can be used, the windows being attached in such a way that the glass panel is on the outside and the polycarbonate panel is on the inside.
Example 1: On a 30 X 30 cm, 2.8 mm thick mirror glass plate, an equally large,
0.5 mm thick adhesive film made from a copolymer of 65% by weight of 2-ethylhexyl acrylate and 35% by weight of methyl methacrylate with a relative viscosity of 1.815, measured on a solution of 0.5 g of substance in 100 ml of benzene at 200C. A 30 x 30 cm, 0.8 mm thick plate made of bisphenol - A polycarbonate with a relative viscosity of 1.32, measured on a solution of 0.5 g of substance in 100 ml of methylene chloride at 250 ° C., is placed on top. Then another adhesive film of the same size and composition and finally a mirror glass plate of the same size is placed on top.
The laminate is held together with clamps to prevent the five layers from shifting against each other in the subsequent operation. It is then heated to 130 ° C. in an autoclave at a pressure of 100 torr and then slowly cooled to room temperature over 60 minutes while the pressure is increased to atmospheric pressure. A clear-transparent composite pane is obtained,
Example 2: The procedure is as in Example 1, but using two prestressed mirror glass plates,
Example 3: The procedure is as in Example 1, but the adhesive film used is a film made from a copolymer of 65% by weight butyl acrylate and 35% by weight methyl methacrylate with a relative viscosity of 1.75.