Panzerglas dient in seiner Verwendung als transparentes Schutzsystem gegen äußere mechanische Einflüsse, beispielsweise bei direktem Beschuss, bei umherfliegenden Granatsplittern oder anderen schnell fliegenden Masseteilen, die eine kritische Bedrohung für Menschen oder zu schützende Objekte darstellen. Zum Aufbau von Panzerglas sind aus der Vergangenheit verschiedene Konzepte bekannt, die als Laminatsystem aus Glas und Polycarbonat aufgebaut sind. In jüngerer Zeit sind hierbei bestimmte Glasschichten im Verbund durch transparente Keramiken ersetzt worden, um die Schutzwirkung zu erhöhen und das Flächengewicht zu verringern. Um den zu schützenden Bereich hinter der Scheibe bei Glasbruch durch Beschuss vor Splitterabgang zu schützen, wird bei klassischen Konstruktionen als letzte Scheibe im Panzerglasverbund transparentes Polycarbonat eingesetzt. Alle Konstruktionen klassischer Panzerglasscheiben auf Basis von Glas haben die Gemeinsamkeit, dass sie große Flächengewichte aufweisen und sie somit sehr schwer sind.Bulletproof glass serves in its use as a transparent protection system against external mechanical influences, for example in the case of direct bombardment, in the case of flying shell fragments or other fast-moving parts of the mass, which pose a critical threat to people or objects to be protected. For the construction of bulletproof glass various concepts are known from the past, which are constructed as a laminate system of glass and polycarbonate. More recently, certain glass layers in the composite have been replaced by transparent ceramics in order to increase the protective effect and to reduce the weight per unit area. In order to protect the area to be protected behind the glass pane from shattering due to shattering glass, transparent polycarbonate is used in classic constructions as the last pane in the laminated glass composite. All constructions of classic glass-based armored glass have the common feature that they have large basis weights and are thus very heavy.
Einen wesentlichen Beitrag zur Gewichtsreduktion konnten in der jüngeren Vergangenheit aufgrund ihrer Härte transparente Keramiken beisteuern, welche dünnere und leichtere Scheibenkonstruktionen ermöglichen. Transparente Keramiken werden bisher aber immer in einem Verbundsystem mit Glas kombiniert, da sie als alleinige ballistisch wirksame Komponente nicht ausreichend sind. Weiterhin nimmt ihre projektilbrechende Wirkung in Kombination mit einem Glasverbund ab einer Eigenmaterialstärke von ungefähr 8 mm nicht nennenswert zu, da Glas aufgrund geringer Zugfestigkeiten keine ausreichende Abstützung der Keramik im Fall einer mechanischen Belastung leisten kann. Ein weiterer Nachteil bestehender Konzepte besteht in der Verwendung von Polycarbonat, da dieser Werkstoff eine deutliche Veränderung seiner Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit der Temperatur aufweist. Bei Polycarbonat setzt eine vollständige Versprödung bei Temperaturen unter – 32°C mit gleichzeitigem Verlust der Schlagzähigkeit ein, während es bei Temperaturen oberhalb +120°C seine Formstabilität verliert. Darüber hinaus ist es nicht gegen Einwirkungen von organischen und basischen Chemikalien, beispielsweise aus Reinigungsmitteln, widerstandsfähig, welche das Polycarbonat irreversibel schädigen und als sicherheitsrelevantes Bauteil dauerhaft unbrauchbar machen. Weiterhin kann es nicht in großen Materialstärken mit ausreichenden verzerrungsfreien optischen Eigenschaften gefertigt werden, weshalb Polycarbonat aus diesem Grund in Fahrzeugscheiben nur bis ungefähr 6 mm Stärke eingesetzt werden kann.Due to their hardness, a significant contribution to weight reduction has recently been made by transparent ceramics, which enable thinner and lighter pulley constructions. However, transparent ceramics have always been combined with glass in a composite system because they are not sufficient as the sole ballistic component. Furthermore, their projectile-refractive effect in combination with a glass composite from a material thickness of about 8 mm does not appreciably increase, because glass can not afford sufficient support of the ceramic in case of mechanical stress due to low tensile strength. Another disadvantage of existing concepts is the use of polycarbonate, since this material has a significant change in its material properties as a function of temperature. For polycarbonate, complete embrittlement begins at temperatures below - 32 ° C with simultaneous loss of impact strength, while at temperatures above + 120 ° C loses its dimensional stability. In addition, it is not resistant to the effects of organic and basic chemicals, such as detergents, which irreversibly damage the polycarbonate and make it permanently unusable as a safety-relevant component. Furthermore, it can not be made in large thicknesses with sufficient distortion-free optical properties, which is why polycarbonate can be used in this way in vehicle windows only up to about 6 mm thickness.
Alle bisherigen Panzerglasscheibenkonstruktionen haben unabhängig von kleinen Modifikationen in Anordnung und Einzelmaterialstärken der eingesetzten Materialien das gemeinsame Prinzip, dass die Werkstoffe Glas und Polycarbonat mit ihren oben beschriebenen nachteiligen Eigenschaften die ballistisch wirksamen Hauptkomponenten darstellen und damit unter Einsatzbedingungen militärischer Fahrzeuge, insbesondere in Hinblick auf mögliche Temperaturextreme, an der Grenze Ihrer Leistungsfähigkeit sind.Irrespective of minor modifications in arrangement and individual material thicknesses of the materials used, all armored glass pane constructions have the common principle that the materials glass and polycarbonate with their disadvantageous properties described above represent the main components with ballistic action and thus under the operating conditions of military vehicles, in particular with regard to possible temperature extremes. are at the limit of your efficiency.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion einer neuen Panzerglasscheibe, die die oben benannten materialspezifischen Nachteile ausschließt und eine Gewichtsreduktion gegenüber bereits bekannten Systemen ermöglicht.Object of the present invention is the construction of a new bulletproof glass, which excludes the above-mentioned material-specific disadvantages and allows weight reduction over previously known systems.
Als Lösung dieser Aufgabe werden eine transparente Keramik mit einem schlagzähen transparenten Polyurethan als ballistische Funktionsbestandteile kombiniert. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Panzerglasscheibe ist in der angehängten Schnittzeichnung dargestellt. Bei der äußeren Deckschicht (2) handelt es sich um ein dünnes Glas, welches keine ballistische Funktion übernimmt, sondern nur eine glatte und transparente Außenfläche darstellt. Dies ist notwendig, da transparente Keramiken nur als Kacheln und nicht als ganze Scheiben verfügbar sind. Somit verhindert die äußere Glasschicht, dass sich in den Kachelfugen einer aus Kacheln aufgebauten Scheibe eventuelle Verschmutzungen ansammeln können und ermöglicht es einem Scheibenwischer auf Fahrzeugscheiben auf einer fugenlosen, glatten Fläche zu gleiten. Als erste ballistische Komponente schließt sich eine transparente Keramik (1) an. Diese bricht aufgrund ihrer großen Härte ein anfliegendes Projektil (5), während das sich anschließende schlagzähe, transparente Polyurethan (4) die entstehenden Geschoß- und Kachelfragmente auffängt, splitterlos bindet und eine Perforation des Gesamtaufbaus durch die Debris verhindert. Zur Verbindung der Komponenten können als dünne Klebeschichten (3) beispielsweise transparente thermoplastische Polyurethane, Polyvinylbutyral, transparente Silikone, transparente Epoxydklebstoffe oder ähnliche, bereits bekannte Klebstoffe eingesetzt werden. Die Materialstärken der Einzelkomponenten (2) und (4) richten sich nach den jeweiligen Anforderungen der Schutzklasse einer Panzerglasscheibe.As a solution to this problem, a transparent ceramic is combined with an impact-resistant transparent polyurethane as ballistic functional components. The basic structure of such armored glass is shown in the attached sectional drawing. In the outer cover layer ( 2 ) is a thin glass, which does not perform a ballistic function, but only a smooth and transparent outer surface. This is necessary because transparent ceramics are available only as tiles and not as entire slices. Thus, the outer glass layer prevents any dirt from accumulating in the tile joints of a tile-built disk and allows a windshield wiper to slide on vehicle windows on a seamless, smooth surface. The first ballistic component is a transparent ceramic ( 1 ) at. Due to its great hardness, it breaks a projectile ( 5 ), while the subsequent impact-resistant, transparent polyurethane ( 4 ) collects the resulting projectile and tile fragments, splinterless binds and prevents perforation of the overall structure by the debris. For the connection of the components can be used as thin adhesive layers ( 3 ), for example, transparent thermoplastic polyurethanes, polyvinyl butyral, transparent silicones, transparent epoxy adhesives or similar, already known adhesives are used. The material thicknesses of the individual components ( 2 ) and ( 4 ) comply with the respective requirements of the protection class of bulletproof glass.
Der wesentliche Vorteil zu bestehenden Panzerglaskonstruktionen besteht darin, dass Glas und Polycarbonat als Werkstoffe mit ihren oben erwähnten Nachteilen in der vorgestellten Konstruktion nicht als sicherheitsrelevante und ballistische Komponenten vorkommen, dennoch aber die volle Leistungsfähigkeit der transparenten Keramik genutzt werden kann und das Flächengewicht der neuen Konstruktion unter dem Flächengewicht klassischer Systeme liegt. Gleichzeitig wird durch die Verwendung des schlagzähen, transparenten Polyurethans das Temperaturintervall der Einsatzmöglichkeit der neuen Konstruktion deutlich über die Grenzen der klassischen Systeme erweitert.The main advantage of existing armored glass structures is that glass and polycarbonate as materials with their above-mentioned disadvantages in the presented construction do not occur as safety-related and ballistic components, but the full performance of the transparent ceramic can be used and the grammage of the new construction under the grammage of classical systems. At the same time, the use of the impact-resistant, transparent polyurethane extends the temperature range of the possible use of the new design significantly beyond the limits of classical systems.
