DE102011107438A1

DE102011107438A1 - Schutzverglasung mit transparenter Keramik

Info

Publication number: DE102011107438A1
Application number: DE102011107438A
Authority: DE
Inventors: Dr. Auchter-Krummel Petra; Wolfram Beier; Bernd Hoppe; Dr. Menke Yvonne; Dr. Zachau Thilo
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Panzerglas für ein Fenster für Fahrzeuge aller Art, Flugzeuge, Flugkörper aller Art, Wasser- und Unterwasserfahrzeuge aller Art und/oder Gebäude und auf ein Herstellungsverfahren für das Panzerglas. Die Erfindung wird beschrieben durch einen Panzerglasverbund aus wenigstens einer optokeramischen Lage mit einer Vorder- und einer Rückseite und einer auf der Vorder- und/oder der Rückseite der optokeramischen Lage angeordneten Schicht eines transparenten Materials, welche stoffschlüssig mit der optokeramischen Lage so verbunden ist, dass die Transparenz des Verbunds größer ist als die Transparenz der optokeramischen Lage alleine. Die Schicht des transparenten Materials lässt Rauhigkeiten der Vorder- und/oder Rückseite der optokeramischen Lage optisch im Wesentlichen unwirksam werden.

Description

Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzverglasung für Fenster für Fahrzeuge aller Art, wie zum Beispiel PKW und Züge, Flugzeuge und Flugkörper aller Art und Wasser- und Unterwasserfahrzeuge aller Art und/oder Gebäude und auf ein Herstellungsverfahren für die Schutzverglasung.
Hintergrund der Erfindung
Antiballistisch wirksame, transparente Scheibenverbunde oder Schutzverglasungen, welche allgemein als Panzerglas bezeichnet werden, sind an sich bekannt. Diese sind herkömmlich aus einem Verbund von miteinander verklebten Glas- und Kunststofflagen bzw. -scheiben aufgebaut.
Ferner ist es bekannt, in den Verbund eine Lage aus einem keramischen Material, beispielsweise aus einer Optokeramik, einzubauen. Beispiele für Optokeramiken sind unter anderem Spinell, AlON und Saphir.
Im Dokument DE 20 2008 014 264 U1 ist dazu beispielsweise eine Panzerglasverbundscheibe beschrieben, die aus mehreren Schichten von Glas- oder Kunststoffscheiben und mindestens einer Schicht aus nebeneinander angeordneten transparenten Keramikplatten aufgebaut ist, wobei die Schichten jeweils durch ein Verbindungsmittel untereinander verbunden sind.
Die dort beschriebenen Platten müssen jedoch vollständig durchsichtig sein, um die Transparenz des Verbundes zu erzielen. Eine vollständige oder zumindest ausreichende Transparenz wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Platten nahezu perfekt, d. h. auf optische Qualität, poliert sein müssen. Das Polieren auf optische Qualität, d. h. auf im Wesentlichen vollständige Transparenz, ist jedoch äußerst zeit- und kostenintensiv.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Vor dem vorstehend geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik auftretenden Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Dabei soll es möglich sein, die Vorteile von Optokeramiken in einem antiballistischen, transparenten Schichtverbund auszunutzen, ohne aufwendige Nachbearbeitungsmaßnahmen, zum Beispiel ein Polieren auf optische Qualität, durchführen zu müssen.
Gellst werden diese Aufgaben durch den Panzerglasverbund und das Herstellungsverfahren für den genannten Verbund gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Allgemein sieht die Erfindung vor, eine nicht auf optische Qualität polierte Optokeramik zu verwenden und die an der Oberfläche vorhandenen und die Transparenz reduzierenden Unebenheiten und/oder Rauhigkeiten durch das Aufbringen einer transparenten Schicht, zum Beispiel einer geeigneten Polymerfolie, zu kompensieren. Diese transparente Schicht legt sich auf und/oder in die Strukturen der Oberfläche der Optokeramik und lässt die Unebenheiten und/oder Rauhigkeiten der Oberfläche optisch im Wesentlichen unwirksam werden. Die Oberfläche der Optokeramik selbst kann dabei sogar derart uneben und/oder rau sein und eine derart geringe Transparenz besitzen, dass ein Durchschauen durch die Optokeramik nicht möglich ist. Dadurch kann insbesondere auf ein aufwendiges und teures Polieren zum Erzielen einer Oberfläche, insbesondere mit optischer Güte, verzichtet werden.
Im Detail wird die vorliegende Erfindung beschrieben durch einen transparenten Panzerglasverbund aus wenigstens einer Lage einer Optokeramik oder einer optokeramischen Lage mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der optokeramischen Lage angeordneten Schicht eines transparenten Materials, welche stoffschlüssig mit der optokeramischen Lage so verbunden ist, dass die Transparenz des Verbunds größer ist als die Transparenz der optokeramischen Lage alleine.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Panzerglasverbunds umfassend ein Bereitstellen einer Optokeramik als eine Lage eines Panzerglasverbunds und Verbinden wenigstens einer Schicht eines transparenten Materials mit einer Vorderseite und/oder einer Rückseite der Optokeramik, so dass die Transparenz des Verbunds gegenüber der Transparenz der Optokeramik erhöht ist.
Der erfindungsgemäße Panzerglasverbund ist insbesondere herstellbar oder hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise ausgebildet zur Herstellung des erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds. Der Panzerglasverbund kann auch als eine Schutzverglasung bezeichnet werden.
Eine Optokeramik ist ein keramischer Werkstoff für optische Anwendungen. Optokeramiken unterscheiden sich dadurch von herkömmlichen Glaskeramiken, dass Letztere neben einer kristallinen Phase einen hohen Anteil amorpher Glasphase aufweisen. Ferner weisen herkömmliche Keramiken hohe Porositäten auf, die in Optokeramiken nicht vorliegen. Eine Optokeramik ist ein an sich transparenter oder transluzenter Körper.
Unter Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung, auch als Licht bezeichnet, wird eine Reintransmission (d. h. die Lichttransmission abzüglich Reflexionsverlusten) verstanden, welche, in einem Bereich von mindestens 200 nm Breite, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm oder im Wellenlängenbereich von 450 nm bis 750 nm oder bevorzugt im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 800 nm oder besonders bevorzugt im Bereich des sichtbaren Lichts mit Wellenlängen von 380 nm bis 800 nm, größer als 20%, bevorzugt größer als 40%, besonders bevorzugt größer als 60%, ganz besonders bevorzugt größer als 80% ist. Dies ist zutreffend bei einer Dicke von mindestens 0,5 mm, bevorzugt mindestens 1 mm, besonders bevorzugt mindestens 3 mm, ganz besonders bevorzugt bei einer Dicke von mindestens 4 mm oder sogar mindestens 10 mm Dicke.
Ob eine Optokeramik transparent oder lediglich transluzent ist, wird maßgeblich durch die Mikrostruktur der Keramik und zusätzlich durch die Beschaffenheit der Oberfläche einer Optokeramik, insbesondere durch deren Unebenheiten und/oder die Rauhigkeit, bestimmt. Ein optokeramischer Körper ist ein aus kleinen Teilchen bzw. einer Art Pulver aufgebauter Formkörper, in welchem die kleinen Teilchen mittels Sintern miteinander verbunden sind. Die einzelnen Kristallite sind hierbei dicht angeordnet, und es werden, bezogen auf die, theoretischen Werte, im Allgemeinen Dichten von mindestens 99%, bevorzugt von mindestens 99,9% und besonders bevorzugt von mindestens 99,99% erreicht. Die Optokeramiken sind somit fast porenfrei. Folglich ist eine Optokeramik ein Sinterkörper. Die kleinen Teilchen des Sinterkörpers können zum Beispiel mit einer Größenverteilung von 0,5 μm bis 500 μm bereitgestellt werden, wobei die Ausgangsmaterialien deutlich kleinere Korngrößen, auch unter 50 nm Primärkorngröße, aufweisen können.
Die Optokeramik, die als eine Lage im Panzerglasverbund eingesetzt wird, wird nachfolgend auch kurz als optokeramische Lage bezeichnet. Die optokeramische Lage bzw. die eingesetzte Optokeramik ist optisch transluzent oder transparent vor dem Zusammenfügen mit den oder der Schicht(en) des restlichen Panzerglasverbundes. Die optokeramische Lage ist zumindest transparent oder transluzent für elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich, welcher für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.
Im Allgemeinen wird ein Material als optisch transparent oder durchsichtig bezeichnet, wenn ein dahinter liegendes Objekt relativ klar erkennbar ist. Transparenz kann daher als Bild- oder Blickdurchlässigkeit bezeichnet werden. In Abgrenzung zur Transparenz kann die Transluzenz dagegen als Lichtdurchlässigkeit bezeichnet werden, wobei beispielsweise durch Streueffekte kein klares Bild eines dahinter liegenden Objektes erkennbar ist.
Die optokeramische Lage kann transparent sein. Sie muss jedoch nicht transparent sein. Es ist erfindungsgemäß sogar ausreichend, wenn die optokeramische Lage lediglich lichtdurchlässig ist. Die Vorderseite und/oder auch die Rückseite der Optokeramik kann bzw. können dabei derart rau und/oder uneben sein, dass das transmittierte Licht so diffus ist, dass keine klare oder scharfe Abbildung eines dahinter liegenden Objekts möglich ist oder sogar nur dunkle und helle Bereiche sichtbar sind.
Ein Maß für die Transparenz und/oder die Transluzenz ist der Transmissionsgrad des Lichts durch die optokeramische Lage. Die gegebenenfalls bearbeitete optokeramische Lage hat vor dem Zusammenfügen mit der oder den Schicht(en) des restlichen Panzerglasverbundes einen totalen Transmissionsgrad, in einem Bereich von mindestens 200 nm Breite, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm oder im Wellenlängenbereich von 450 nm bis 750 nm oder bevorzugt im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 800 nm oder besonders bevorzugt im Bereich des sichtbaren Lichts mit Wellenlängen von 380 nm bis 800 nm, von größer als 20%, vorzugsweise von größer als 40% und/oder von kleiner als 80%, vorzugsweise von kleiner als 70%. Dies ist zutreffend bei einer Dicke von mindestens 0,5 mm, bevorzugt mindestens 1 mm, besonders bevorzugt mindestens 3 mm, ganz besonders bevorzugt bei einer Dicke von mindestens 4 mm oder sogar von mindestens 10 mm Dicke.
In den 9.a und 9.b sind dazu Transmissionsdaten von 4 mm dicken Optokeramiken angegeben. Die Transmissionsgrade wurden mit einem handelsüblichen Transmissionsmessgerät ermittelt, wobei die Probe im Strahlengang einer Normlichtquelle direkt an der Öffnung einer (Ulbricht-)Integrations-Kugel mit innen befindlichem Detektor platziert ist und über ein angeschlossenes Spektrometer die transmittierte Strahlung aufgenommen und durch Vergleich mit der detektierten Strahlung ohne Probe die Transmission ermittelt wird. Die Transmission, oder auch der Transmissionsgrad, heißt in diesem Fall die gemessene totale Transmission der Probescheibe, weil sowohl die Erfassung des direkt transmittierten als auch gestreuten Anteils der auftreffenden Strahlung, inklusive der Fresnelverluste an den beiden Oberflächen der transmittierten Probescheibe, erfolgt. Diese Messung wird im folgenden auch PvK-Messung genannt. Alle in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Transmissionsgrade beziehen sich immer auf die oben genannte Messmethode.
Die Transmission des Lichts durch die optokeramische Lage wird auch durch die Unebenheit und/oder die Rauhigkeit der Vorder- und/oder die Rückseite der optokeramischen Lage beeinflusst. Daher ist bzw. sind die Unebenheit und/oder die Rauhigkeit auch ein Maß für die Transparenz und/oder die Transluzenz der optokeramischen Lage.
Die optokeramische Lage hat vor dem Zusammenfügen mit der oder den Schicht(en) des restlichen Panzerglasverbundes eine Oberflächenbeschaffenheit, die vergleichbar ist mit der Oberfläche, die entsteht, wenn man diese beispielsweise mittels Schleifens mit Schleifpapier mit Körnung P1000 (Korngröße 18,3 μm ± 1 μm) oder höchstens bis zu P5000 (Korngröße 5 μm), bevorzugt mit Schleifpapier mit Körnung von höchstens P600 (Korngröße 25,8 μm ± 1 μm), besonders bevorzugt mit Schleifpapier mit Körnung von höchstens P320 (Korngröße 45,2 μm ± 1,5 μm), noch mehr bevorzugt mit Schleifpapier mit Körnung von höchstens P240 (Korngröße 58,5 μm ± 2 μm) oder ganz besonders bevorzugt gefräst, welches in etwa vergleichbar mit Schleifen mit Schleifpapier mit Körnung P240 ist, behandelt hat. Die vorgenannten Schleifpapierkörnungen sind nach Norm FEPA P (Federation Europeenne des Fabricants de Produits Abrasifs), der europäischen Vereinigung der Schleifmittelhersteller, angegeben. Die FEPA unterscheidet zwischen Körnungen für Papier (FEPA P) und Schleifkörnungen (FEPA F) z. B. für Schleifsteine. Fepa P Korngrößen werden nur für Papier verwendet, maßgebend für einen Vergleich mit anderen Normen sind die FEPA F Körnungen mit heranzuziehen. Abhängig von der Härte der Optokeramik und der Durchführung der/des Schleifprozesse(s) entstehen Oberflächen mit bestimmten Rauhigkeiten.
Typischerweise weisen optokeramische Oberflächen

– nach dem Schleifen mit Schleifpapier mit Körnung P1000 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 0,04 μm, RMS-Werte von 0,08 μm,
– nach dem Schleifen mit Schleifpapier mit Körnung P600 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 0,36 μm, RMS-Werte von 0,49 μm,
– nach dem Schleifen mit Schleifpapier mit Körnung P320 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 0,67 μm, RMS-Werte von 0,89 μm,
– nach dem Schleifen mit Schleifpapier mit Körnung P240 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 1,72 μm, RMS-Werte von 2,25 μm,
– nach dem Fräsen Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 1,60 μm, RMS-Werte von 2,07 μm auf.

Polierte Optokeramikoberflächen hingegen weisen typischerweise Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von < 0,01 μm, RMS-Werte von < 0,01 μm auf.
In einer Ausführungsform besitzt die optokeramische Lage eine Rauhigkeit von größer als etwa 0,01 μm (Ra-Werte) und/oder von größer als etwa 0,01 μm (RMS-Werte), bevorzugt von größer als etwa 0,1 μm (Ra-Werte) und/oder von größer als etwa 0,1 μm (RMS-Werte), besonders bevorzugt von größer als etwa 1 μm (Ra-Werte) und/oder von größer als etwa 1 μm (RMS-Werte). In einer Ausführungsform liegt die Rauhigkeit in einem Bereich bei Ra-Werten und/oder RMS-Werten von kleiner als etwa 10,0 μm, bevorzugt von kleiner als etwa 4,0 μm, besonders bevorzugt von kleiner als etwa 2,2 μm.
Der Verbund hat nach dem Zusammenfügen, insbesondere von der optokeramischen Lage mit der transparenten Schicht, einen Transmissionsgrad (gemessen mit PvK-Messung) in einem Bereich von größer als 40%, bevorzugt von größer als 60%, besonders bevorzugt von größer als 70% oder größer als 80%. Der Haze (Trübung) als Maß für die Streuung soll im Bereich < 10%, bevorzugt < 5%, besonders bevorzugt < 2%, ganz besonders bevorzugt < 1% liegen.
Das Verhältnis aus dem Transmissionsgrad des Verbunds zu dem Transmissionsgrad der optokeramischen Lage liegt in einem Bereich von 0,3 bis 10, bevorzugt von größer 1 bis 8, besonders bevorzugt von größer 1 bis 3.
Vorzugsweise hat die optokeramischen Lage eine Dicke von 0,5 mm bis 100 mm. Die optokeramische Lage wird durch wenigstens eine Keramik bereitgestellt, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Mg-Spinell, Zn-Spinell, AlON, Saphir und Pyrochlor (A₂B₂O₇, wobei A mindestens ein dreiwertiges Kation aus der Gruppe der Selten-Erd-Oxide, vorzugsweise Y, Gd, Yb, Lu, La, Sc; und/oder B mindestens ein vierwertiges Kation, insbesondere Ti, Zr, Hf, Sn und/oder Ge; sind) und ZnS Optokeramik. Die vorgenannten Keramiken können auch als Mischkristallkeramiken bzw. -strukturen vorliegen. Die genannte Aufzählung ist beispielhaft zu verstehen und beschränkt sich nicht auf die genannte Auswahl.
Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, wird die Optokeramik mittels einer Sinterung hergestellt. Nach der Herstellung des Sinterkörpers ist im Allgemeinen eine Reinigung seiner Oberfläche erforderlich. Denn seine Oberfläche ist meist mit einer störenden Schicht, zum Beispiel einer Graphitschicht, bedeckt, die vom Kontakt mit der Innenseite eines Formwerkzeugs herrühren kann. Auf der Oberfläche oder in die oberflächliche Schicht können auch Fremdpartikel eingelagert sein, was durch den Sinterprozess bedingt sein kann.
Diese störende Schicht und gegebenenfalls oberflächennahe Bereiche müssen entfernt werden. Die Optokeramik muss nach dem Sintern sozusagen gereinigt werden. Die Optokeramik bzw. die Oberseite der Optokeramik kann beispielsweise mittels Fräsen, Läppen, Ultraschall-Läppen, Sandstrahlen, Schleifen, Sägen, Ätzen, Laserbearbeitung und/oder Ionenstrahlbearbeitung bearbeitet werden. Die genannte Aufzählung ist beispielhaft zu verstehen und beschränkt sich nicht auf die genannte Auswahl. Es können auch noch andere nicht genannte abtragende Verfahren verwendet werden.
Außerdem weist die Oberfläche in der Regel eine hohe Rauhigkeit nach dem Sintern auf.
Um eine Oberfläche mit optischer Güte erzielen zu können, erfolgt oft ein mehrfaches Schleifen und Waschen der Vorder- und der Rückseite der Optokeramik, wobei die Korngröße des Schleifmittels sukzessive verkleinert wird. Abschließend erfolgt ein Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Optokeramik, um eine Optokeramik mit optischer Güte oder Qualität zu erhalten.
Der letzte Schritt des Polierens stellt dabei den zeit- und daher auch kostenintensivsten Schritt dar. In der Regel entfällt mehr als die Hälfte der gesamten Bearbeitungszeit der Oberflächen der Optokeramik auf den Polierschritt. Die Erfinder haben erkannt, dass das Polieren auf optische Güte nicht erforderlich ist, wenn erfindungsgemäß die transparente Schicht auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der optokeramischen Lage aufgebracht ist.
In einer Ausführungsform ist der Panzerglasverbund somit dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite und/oder die Rückseite der Optokeramik nicht auf optische Güte poliert ist bzw. sind. Eine Oberfläche mit optischer Güte oder Qualität besitzt im Allgemeinen eine Rauhigkeit im Ra-Wert von kleiner als 10 nm. Dagegen hat bzw. haben die Vorderseite und/oder die Rückseite eine größere Rauhigkeit (siehe im vorstehenden Text).
Weiterhin haben die Erfinder erkannt, dass sogar eine Optokeramik mit einer äußerst rauen Oberfläche verwendet werden kann, so dass sogar auf die Nachbehandlung des sukzessiven Schleifens und Waschens verzichtet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, die durch den Sinterprozess entstandene störende Schicht zu entfernen, beispielsweise durch einen Fräsen.
In einer Ausführungsform ist der Panzerglasverbund somit dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite und/oder die Rückseite der Optokeramik nach dem Sintern gereinigt ist bzw. sind, vorzugsweise indem die Vorderseite und/oder die Rückseite gefräst, geläppt, ultraschall-geläppt, gesandstrahlt, geschliffen, gesägt, geätzt und/oder mit einem anderen abtragenden Verfahren bearbeitet ist bzw. sind. Im Allgemeinen ist das Verfahren der Oberflächenbearbeitung als ”Fingerabdruck” in der bearbeiteten Oberfläche erkennbar.
Die Festigkeit bzw. das Bruchverhalten der Optokeramik wird im Wesentlichen durch die Eigenschaften der Oberfläche der Optokeramik bestimmt. In einer Ausführungsform wird bzw. ist die Oberfläche der Optokeramik gesandstrahlt. Durch ein Sandstrahlen der Optokeramik wird dessen Oberfläche im Wesentlichen gleichmäßig geschädigt. Das bewirkt, dass die Verteilung der Biegebruchfestigkeit schmaler ist als bei einer polierten Oberfläche. Es ergibt sich eine definierte enge Verteilung.
Die transparente Schicht ist im Verbund mit der Lage der Optokeramik transparent. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass das Material vor dem Verbinden mit der optokeramischen Lage transparent ist. Die Transparenz der Schicht kann sich zum Beispiel auch erst nach dem Verbinden und/oder während des Verbindens mit der optokeramischen Lage ergeben, zum Beispiel durch ein Aushärten oder Vernetzen des Materials. Die transparente Schicht hat, insbesondere nach dem Zusammenfügen mit der optokeramischen Lage, einen Reintransmissionsgrad nach Abzug der Fresnelverluste in einem Bereich von 10% bis größer gleich 95%.
Um die optischen Mängel der Vorder- und/oder der Rückseite der optokeramischen Lage auszugleichen, ist es nicht erforderlich, dass die transparente Schicht und die optokeramische Lage den gleichen Brechungsindex aufweisen. Um die optischen Mängel aber möglichst wirksam ausgleichen zu können, sind in einer bevorzugten Variante der Erfindung die Brechzahl der optokeramischen Lage und die Brechzahl der auf der optokeramischen Lage angeordneten Schicht aneinander angepasst. Vorzugsweise ist der Differenzbetrag der Brechzahl der optokeramischen Lage und der Brechzahl der auf der optokeramischen Lage angeordneten Schicht kleiner als 0,7, bevorzugt kleiner als 0,5, besonders bevorzugt kleiner als 0,25.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Verbund nicht nur aus der optokeramischen Lage und der Schicht, sondern es können noch weitere Lagen und/oder Schichten vorgesehen sein. Daher ist der Panzerglasverbund dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund wenigstens eine weitere Lage eines transparenten Materials aufweist, welche auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der optokeramischen Lage angeordnet und mittels der Schicht und/oder mittels einer weiteren Schicht mit dem Verbund verbunden ist.
Im Allgemeinen wird bzw. werden die optokeramische Lage und/oder wenigstens eine weitere Lage als eine Art Scheibe bereitgestellt. Die wenigstens eine weitere Lage hat vorzugsweise eine Dicke von 0,5 mm bis 100 mm.
Vorzugsweise ist das transparente Material der wenigstens einen weiteren Lage wenigstens ein Material, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Glas, Glaskeramik, Kunststoff, Keramik und Optokeramik. Die genannte Aufzählung ist beispielhaft zu verstehen und beschränkt sich nicht auf die genannte Auswahl. Es kann auch ein anderes transparentes oder transluzentes Material verwendet werden.
Es werden nachfolgend einige konkrete Beispiele für die genannten Materialien ausgeführt:

– Das Glas ist wenigstens ein Glas, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Borosilikat-Glas (z. B. Borofloat), Natron-Kalk-Silikat-Glas, verstärktes Glas, geschmolzenes Quarzglas, Vycor-PMMA-nano-Komposit, Nareduzierte Gläser (AF ...), vorgespannte K-Na Gläser oder Borogläser, Li-Na Glaskeramik und Spinellglaskeramik, und/oder
– die Glaskeramik ist wenigstens eine Glaskeramik, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Resistan, neu entwickelte Glaskeramiken, Li-silikat GK und Spinell GK, und/oder
– der Kunststoff ist oder umfasst ein Thermoplast, Duroplast und/oder Elastomer. Der Kunststoff ist vorzugsweise wenigstens ein Kunststoff, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PMMA Polyurethan, Polycarbonat, Nano-Komposit-Polymere, andere weiterentwickelte Polymere, PVB und EVA.

Die genannte Aufzählung ist beispielhaft zu verstehen und beschränkt sich nicht auf die genannte Auswahl.
Im Allgemeinen ist die transparente Schicht und/oder ist die wenigstens eine weitere transparente Schicht dünner als die optokeramische Lage und/oder dünner als die wenigstens eine weitere Lage. Sie können Zwischenschichten darstellen, in denen ihnen vorzugsweise die Aufgabe der Haftvermittlung zufällt. Vorzugsweise besitzt bzw. besitzen die transparente Schicht und/oder die wenigstens eine weitere transparente Schicht eine Dicke von 0,001 mm bis 10 mm.
Das Material für die wenigstens eine weitere Schicht und/oder für die transparente Schicht kann in einer ersten Variante der Erfindung als eine Art Folie bereitgestellt werden, die in den Verbund eingebaut oder auf diesen aufgebracht wird. Zum Beispiel kann eine Folie auf den Verbund laminiert werden.
In einer zweiten Variante der Erfindung kann das Material für die wenigstens eine weitere Schicht und/oder für die transparente Schicht auch in flüssiger und/oder gasförmiger Form bereitgestellt und auf den Verbund aufgebracht und dort in eine festen Zustand, zum Beispiel über Vernetzen und/oder Härten überführt werden. Das Material der Schicht und/oder der weiteren Schicht kann dazu erwärmt, getrocknet, bestrahlt werden, vorzugsweise mittels UV-Strahlung, IR-Strahlung, und/oder Mikrowellenstrahlung. Das Material für die transparente Schicht und/oder für die wenigstens eine weitere Schicht kann zum Beispiel mittels Aufsprühen und/oder eines Sol-Gel-Verfahrens (z. B. Alkoxid-Gelverfahren, im Wesentlichen rein anorganische Methoden und/oder anorganisch/organische Hybridmethoden) aufgebracht werden.
Das transparente Material der Schicht und/oder das Material der wenigstens einen weiteren Schicht ist wenigstens ein Material, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kunststoff, Glas und Glaskeramik aus diesen.
Es werden nachfolgend einige konkrete Beispiele für die genannten Materialien genannt:

– Das Glas ist wenigstens ein Glas, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Borosilikat-Glas (z. B. Borofloat), Natron-Kalk-Silikat-Glas, verstärktes Glas, geschmolzenes Quarzglas und Vycor-PMMA-nano-Komposit, und/oder
– der Kunststoff ist oder umfasst ein Thermoplast, Duroplast und/oder Elastomer. Der Kunststoff ist vorzugsweise wenigstens ein Kunststoff, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PMMA, Polyurethan, Polycarbonat, Nano-Komposit-Polymere, andere weiterentwickelte Polymere, PVB und EVA.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Panzerglasverbund gekennzeichnet durch wenigstens eine Funktionsschicht in dem Verbund, welche als separate Schicht und/oder Lage in dem Verbund bereitgestellt ist und/oder in die optokeramische Lage, in die transparente Schicht, in die wenigstens eine weitere Lage und/oder in die wenigstens eine weitere transparente Schicht integriert ist. Vorzugsweise ist die Funktionsschicht wenigstens eine Schicht, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Beheizungsschicht, Anti-Fog-Schicht, Antireflex-Schicht, Aufdampfglasschicht zur Brechzahlanpassung, photochromer Schicht, elektrochromer Schicht, thermochromer Schicht, strahlungsabschirmender Schicht, IR-absorbierender Schicht, strahlungsreflektierender Schicht, Antikratz-Schicht (z. B. DLC-Beschichtung gegen mechanische Abrasion) und anderer funktionaler Schicht, wobei diese Aufzählung keine Einschränkung darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist bzw. wird wenigstens die optokeramische Lage durch eine Anordnung einzelner Platten bereitgestellt. Dadurch können Beschädigungen durch Projektile auf Teilbereiche des Verbunds beschränkt und somit die Multi-Hit-Fähigkeit verbessert werden.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die optokeramische Lage und/oder der Verbund zumindest abschnittsweise gebogen ist bzw. sind. Dadurch kann die seitliche Sicht durch den Verbund verbessert werden. Ein Beispiel für die Herstellung einer gebogenen Optokeramik stellt das Formen des Grünkörpers per near-net shape Prozess und anschließendem Sintern dar.
Der erfindungsgemäße Panzerglasverbund ist eine Vorrichtung zum Schutz gegen direkte und/oder indirekte, vorzugsweise dynamische, Einwirkungen. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Panzerglasverbund eine Vorrichtung zum Schutz, insbesondere von Personen, in Fahrzeugen, Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, Unterwasserfahrzeugen und/oder Gebäuden gegenüber einer ballistischen oder einer anderen dynamisch-mechanischen Einwirkung, bspw. Vogelschlag, Regen (bei schnell fliegenden Flugobjekten), Druckwellen. Eis und/oder Hagel. Dieser wird im allgemeinen Sprachgebrauch oft auch als Panzerglas, Panzerscheibe oder Panzerglasverbundscheibe bezeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zwar als Panzerglasverbund bezeichnet. Jedoch ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Verbund Glas beinhaltet. Dieser kann eine Glasscheibe, zum Beispiel als eine weitere Lage, beinhalten, er muss es aber nicht. In einer Ausführungsform kann die Gesamtdicke des Verbunds von 5 mm bis 250 mm betragen.
Im Bereich der Erfindung liegt auch ein Fenster für zivile und/oder militärische Fahrzeuge, Flugzeuge und/oder Gebäude und/oder Schutzbekleidung für Personen, welches bzw. welche einen erfindungsgemäßen Panzerglasverbund umfassen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert. Hierzu wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen beziehen sich auf die gleichen Teile.
1 bis 4 illustrieren verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds jeweils in einem Querschnitt.
5.a und 5.b illustrieren eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds im Querschnitt (5.a) und in einer perspektivischen Ansicht (5.b).
6.a und 6.b illustrieren eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds in einer Plattenanordnung im Querschnitt (6.a) und in einer perspektivischen Ansicht (6.b).
7.a und 7.b illustrieren eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds in einer Plattenanordnung im Querschnitt (7.a) und in einer perspektivischen Ansicht (7.b).
8.a und 8.b illustrieren eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds in einer Plattenanordnung im Querschnitt (8.a) und in einer perspektivischen Ansicht (8.b).
9.a und 9.b zeigen den Transmissionsgrad als Funktion der optischen Wellenlänge für bearbeitete Spinell-Platten ohne eine aufgebrachte Lage (9.a) und mit auf beiden Seiten angeordneten transparenten Lagen (9.b).
10 zeigt Fotografien von vier unterschiedlich polierten Glasscheiben jeweils ohne und mit transparenter Schicht.
Der erfindungsgemäße Panzerglasverbund 10 wird nachfolgend auch kurz als Panzerscheibe 10 bezeichnet. Die 1 bis 4 zeigen zunächst verschiedene Ausführungsformen einer Panzerscheibe 10.
Zunächst zeigt 1 eine Panzerscheibe 10, die aus einer optokeramischen Lage 1 und einer transparenten Schicht 2 bzw. einer Schicht 2 eines transparenten Materials aufgebaut ist. Die optokeramischen Lage 1 mit einer Vorderseite 1a und einer Rückseite 1b wird bereitgestellt durch eine Optokeramik, beispielsweise basierend auf Spinell.
Die Vorderseite 1a der optokeramischen Lage 1 ist einer Außenseite und die Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1 ist einer Innenseite der Panzerscheibe 10 zugeordnet. Die Außenseite und die Innenseite der Panzerscheibe 10 ist definiert durch die Ausrichtung im eingebauten Zustand, zum Beispiel in einem Fahrzeug oder Flugzeug. Die Außenseite der Panzerscheibe 10 ist der Außenseite des Fahrzeugs oder Flugzeugs zugeordnet. Die Außenseite ist somit die Seite, auf welcher ein Projektil aufschlägt. Die Innenseite ist dagegen dem Innenraum des Fahrzeugs oder des Flugzeugs zugeordnet.
Die Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1 in 1 ist beispielsweise derart poliert, dass sie im Wesentlichen transparent ist und vorzugsweise auf optische Güte poliert ist. Dagegen ist die Vorderseite 1a der optokeramischen Lage 1 zum Beispiel nicht auf optische Güte poliert sondern nur gefräst. Die Optokeramik bzw. die optokeramischen Lage 1 ist somit insgesamt nicht transparent.
Die die optische Transparenz beeinflussende bzw. störende Unebenheit und/oder Rauhigkeit der Vorderseite 1a der optokeramischen Lage 1 ist bzw. sind kompensiert mit der auf der Vorderseite 1a der Lage 1 aufgebrachten Schicht 2.
Die Schicht 2 ist zum Beispiel eine PMMA-Folie, die auf der Vorderseite 1a der optokeramischen Lage 1 mittels Erwärmen und gegebenenfalls zweckmäßiger Anwendung von Überdruck und/oder Unterdruck laminiert ist. Die ausreichend erwärmte und somit erweichte Folie 2 legt sich auf und/oder in die Strukturen, die durch die Unebenheit und Rauhigkeit der Vorderseite 1a bedingt sind. Die Folie 2 kompensiert diese Strukturen und macht sie optisch im Wesentlichen nicht wahrnehmbar. Die durch die optokeramische Lage 1 und die gebildete transparente Schicht 2 gebildete Panzerscheibe 10 wird dadurch wieder transparent.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einer nicht ausreichend transparenten Vorderseite 1a und einer nicht ausreichend transparenten Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1. Um die erforderliche Transparenz des Panzerglasverbunds 10 zu erreichen, sind sowohl auf der Vorderseite 1a als auch auf der Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1 eine Schicht 2 eines transparenten Materials angeordnet.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der auf der Schicht 2 noch eine weitere Lage 3-1 angeordnet ist. Die weitere Lage 3-1 kann zum Beispiel bereitgestellt werden durch eine Scheibe basierend auf einem Kunststoff, einem Glas oder einer Glaskeramik. In dieser Variante wirkt die Schicht 2 auch als Verbindungsmittel zwischen der Lage 1 und der weiteren Lage 3-1.
Die Panzerscheibe 10 kann, in Abhängigkeit von der gewünschten Schutzwirkung bzw. einer zu erzielenden Schutzklasse, noch beliebig zur Außenseite und/oder zur Innenseite mit weiteren Lagen 3-1 bis 3-3 und/oder weiteren Schichten 4-1 und 4-2 erweitert werden.
4 zeigt dazu eine Ausführungsform, in der auf der Schicht 2, die auf der Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1 angeordnet ist, noch weitere Schichten, von denen hier nur beispielhaft zwei Schichten 4-1 und 4-2 gezeigt sind, und noch weitere Lagen, von denen hier beispielhaft nur zwei Lagen 3-2 und 3-3 dargestellt sind, angeordnet sein können, um die Schutzwirkung zu erhöhen. Als letzte Lage 3-3 zur Innenseite ist eine Scheibe basierend auf Polycarbonat vorgesehen. Die Polycarbonat-Scheibe 3-3 ist recht zäh und kann sich daher gut verformen. Sie dient als eine Art Fänger für das Projektil und/oder für seine Bestandteile und/oder für Splitter, wie z. B. Glassplitter, aus dem Panzerglasverbund.
Bei antiballistisch bzw. bei Projektiltreffer wirksamen, transparenten Scheibenverbunden 10, welche eine Optokeramik 1 enthalten, wird die Optokeramik 1 im vorderen Bereich der Panzerscheibe 10 eingesetzt. Eine Motivation ist, dass ein auftreffendes Projektil am wirksamsten von der harten Optokeramik 1 verlangsamt und/oder deformiert werden kann. Als Projektil werden dabei auch Splitter und Fragmente von beispielsweise Granaten oder ähnlicher Spreng-Munition bezeichnet.
Die Optokeramik 1 wird in den 3 und 4 als zweite Scheibe eingesetzt. Vorzugsweise befindet sie sich zwischen zwei Scheiben 3-1 und 3-2 aus Glas oder Glaskeramik und ist an diese jeweils mittels einer geeigneten Polymerfolie 2 geklebt (siehe dazu 4). Da die weiche Polymerfolie 2 Unebenheiten der Optokeramik-Scheibe 1 ausgleicht und optisch unwirksam werden lässt, insbesondere unabhängig vom Brechungsindex beider Materialien oder aber insbesondere sofern Schichtdicke und Brechzahl der Folie 2 ausreichend angepasst sind, braucht die Optokeramik 1 nicht mehr aufwendig und teuer poliert zu werden.
Natürlich ist es auch möglich, einen extrem wirksamen Verbund 10 nur durch die Verwendung von mindestens einer optokeramischen Lage 1 und mindestens einer transparenten Schicht 2 zu erzielen. Dieses Wirkung wird entsprechend durch zusätzliche optokeramische Lagen verstärkt. Es ist für eine ballistische Schutzwirkung also nicht zwingend erforderlich, zusätzliche Schichten aus Glas einzufügen.
Die antiballistische Wirkung des gesamten Verbundes 10 wird durch diese Zurücknahme der Optokeramik-Scheibe 1 um eine Position nach hinten kaum beeinträchtigt. Denn nach wie vor bewirkt die Optokeramik 1 im vorderen Teil des Aufbaus 10 eine Bremsung, Deformation und/oder Zersplitterung des Geschosses. Im Allgemeinen, wie in 4 angedeutet, befindet sich der größte Teil eines vorzugsweise zusammenlaminierten Schichtpaketes hinter der Optokeramik 1. Er kann durch seine große Gesamtmasse sowie die abschließende Polycarbonat-Scheibe 3-3 das Geschoß vollständig stoppen. Dies ist natürlich immer nur im Rahmen der Beschussklasse, für die der Verbund 10 ausgelegt ist, gültig.
Das Vorsetzen einer weiteren Lage 3-1, beispielsweise aus Glas oder Glaskeramik, vor die optokeramische Lage 1 (siehe die 3 und 4) bietet darüber hinaus eine Reihe von weiteren Vorteilen.
Zum Beispiel kann die als erste Scheibe eingesetzte weitere Lage 3-1 eine einfache Flachglasscheibe sein. Diese kann beispielsweise mit Funktionen, insbesondere Beheizung, Anti-Beschlag-Wirkung (Anti-Fog) und/oder Antireflex-Wirkung, versehen werden.
Weiterhin kann, als Ergänzung oder als Alternative, noch wenigstens eine Funktionsschicht in dem Verbund 10 vorgesehen sein. Die wenigstens eine Funktionsschicht kann den Verbund 10 vollständig oder abschnittsweise bedecken. Die kann auf dem Verbund 10 oder zwischen einzelnen Lagen 1, 3-1, 3-2, 3-3 und/oder Schichten 2, 4-1, 4-2 des Verbunds 10 angeordnet sein.
Beispiele für eine Funktionsschicht sind eine Schicht basierend auf Aufdampfgläsern, insbesondere mit einem Brechzahlgradient zur Brechzahlanpassung (siehe dazu die DE 10 2008 034 373 A1 ), eine photochrome Schicht, insbesondere zum Schutz vor Helligkeit im sichtbaren Wellenlängenbereich und vorzugsweise bei bleibender Durchlässigkeit im IR-Bereich, eine elektrochrome Schicht, insbesondere zum Steuern der Transparenz, und/oder eine IR-absorbierende und/oder -reflektierende Schicht, insbesondere zum Schutz gegen IR-Ausspähung.
Die 5.a und 5.b zeigen schematisch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Panzerglasverbunds 10. Der Aufbau des Panzerglases 10 auf der Vorderseite 1a der optokeramischen Lage 1 entspricht dem in den 3 und 4 gezeigten Aufbau 10. Auf der Rückseite 1b der optokeramischen Lage 1 sind die Schicht 2, eine erste weitere Lage 3-2, eine weitere Schicht 4-1 und anschließend eine zweite weitere Lage 3-3 aufgebracht. Die weitere Schicht 4-1 entspricht der Schicht 2 und dient als Verbindungsmittel zwischen der ersten weiteren Lage 3-2 und der zweiten weiteren Lage 3-3. Die erste weitere Lage 3-2 ist beispielsweise eine Glasscheibe. Die hier zweite weitere Lage 3-3, die hier die letzte Lage darstellt und den Verbund 10 anschließt, ist zum Beispiel eine Polycarbonat-Scheibe.
Natürlich ist es auch möglich, nicht nur eine optokeramische Lage 1 im Panzerglasverbund 10 einzusetzen, sondern auch mehrere Lagen an verschiedenen Positionen im Verbund 10, um die antiballistische Schutzwirkung zu verstärken.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind jeweils auf Panzerscheiben 10 bezogen, in denen die optokeramische Lage 1 durch eine einstückige Optokeramik bereitgestellt wird. Sie sind insbesondere geeignet für Panzerscheiben 10 mit einer Fläche in der Größenordnung von bis zu 800 mm·1500 mm, bevorzugt von bis zu 250 mm·250 mm, besonders bevorzugt von bis zu 150 mm·150 mm.
Dagegen zeigen die 6.a und 6.b eine Ausgestaltung, in der eine Panzerscheibe 10 aus mehreren kleinen Scheiben 1c aufgebaut ist. Im Detail ist die optokeramischen Lage 1 der Optokeramik aus mehreren kleinen Scheiben 1c aufgebaut. Denn, mit Ausnahme der Optokeramik 1, lassen sich alle anderen Lagen 3-1, 3-2, 3-3, welche zum Beispiel auf Kunststoff, Glas und/oder einer Glaskeramik basieren, und die Schichten 2, 4-1, welche zum Beispiel auf einem Kunststoff und/oder einer anorganischen Schicht basieren, in wesentlich größeren Dimensionen herstellen. Die optokeramische Lage 1 ist aus mehreren optokeramischen Platten 1c aufgebaut. Die optokeramische Lage 1 ist durch eine Anordnung von optokeramischen Platten 1c gebildet. Mit Ausnahme der optokeramischen Lage 1 entspricht der Aufbau dieser Panzerscheibe 10 dem Aufbau der in den 5.a und 5.b gezeigten Panzerscheibe 10.
Die Aufteilung einer großen Scheibe 1 in viele kleine Teile 1c, die sich nicht unmittelbar berühren und zum Beispiel durch eine Schicht eines Verbindungsmittels getrennt sind, hat unter anderem den Vorteil, dass ein Projektiltreffer keine Risse auslöst, die die ganze Scheibe 1 bzw. das ganze Fenster durchziehen und eventuell vollständig intransparent sondern im Wesentlichen nur die getroffene Platte 1c undurchsichtig machen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst die optokeramische Lage 1 aufgebaut. Dazu werden die einzelnen Platten 1c zu einer Anordnung zusammengesetzt. Die Platten 1c werden über- und nebeneinander zu einer Art Mosaik zusammengesetzt. Optional kann zwischen den Platten 1c bzw. den Kanten der Platten 1c noch ein Verbindungsmittel bereitgestellt werden, insbesondere um den Verbund 10 oder zumindest die Lage 1 zu stabilisieren und/oder die Platten 1c mechanisch zu entkoppeln.
In einem nächsten Schritt wird die Schicht 2, welche zum Beispiel auf einer PMMA-Folie basiert, auf die optokeramische Lage 1 laminiert. Die Schicht 2 stabilisiert die Anordnung der Platten 1c bzw. die optokeramische Lage 1. Die weiteren Schritte zum Aufbringen der weiteren Schichten 2 und 4-1 und Lagen 3-1 bis 3-3 entsprechen den bereits zu den 5.a und 5.b beschriebenen Schritten.
Die 7.a und 7.b zeigen eine weitere Variante der Panzerscheibe 10, in der nicht mehr nur die optokeramische Lage 1 aus Platten 1c aufgebaut ist. Zusätzlich ist die weitere Lage 3-2 aus Platten aufgebaut. Dadurch kann auch die Schädigung in der weiteren Lage 3-2 auf die Platte oder Platten beschränkt werden, die im Wirkungsbereich des Projektils oder seiner Fragmente liegt bzw. liegen.
Schließlich zeigen die 8.a und 8.b eine weitere schematische Darstellung einer Panzerscheibe 10. In diesem Verbund 10 sind alle Lagen 1 und 3-1 bis 3-3 aus Platten aufgebaut. Diese sind so zueinander ausgerichtet, dass die einzelnen Platten der Lagen 1 und 3-1 bis 3-3 im Wesentlichen übereinander liegen. Zusätzlich ist vorgesehen, dass ein Plattenstapel 5 durch IR-transparente Platten bereitgestellt wird. Beispielsweise wird dieser Stapel 5 im Wesentlichen vollständig durch eine Optokeramik 1 bereitgestellt. Es wird ein IR-Kanal 5 bereitgestellt. Hinter einem solchen IR-Kanal 5 kann eine Kamera 20 und/oder Übertragungseinheit 20 für IR-Strahlung platziert sein. Diese Konstruktion kann so realisiert sein, dass der IR-Kanal 5 die Fläche einer ganzen Platte umfasst und zum Beispiel, wie dargestellt, in einer Ecke der Gesamtscheibe dezentral angeordnet ist oder dass jeweils nur ein Abschnitt einer Platte einen IR-Kanal 5 bereitstellt.
Die vorstehend genannten Funktionen bzw. Funktionsschichten können für die gesamte Panzerscheibe 10 oder auch für geteilte bzw. aus kleineren Einzelplatten zusammengesetzte Systeme, insbesondere für einzelne Platten vorgesehen sein.
9.a und 9.b zeigen den totalen Transmissionsgrad (PVK) inklusive der Fresnelverluste als eine Funktion der optischen Wellenlänge in einem Bereich von 400 nm bis 800 nm für bearbeitete Spinell-Platten 1 der Dicke 4 mm ohne und mit Lage 2. Die Bearbeitung erfolgte auf der Vorderseite 1a und auf der Rückseite 1b. Die Bearbeitung erfolgte durch Polieren, Schleifen (P600, P320 und P240) und Fräsen. Für Details zum Schleifen und Fräsen sei auf die nachfolgende Beschreibung zur 10 verwiesen.
Zunächst zeigt 9.a den Transmissionsgrad (PvK-Messung) als Funktion der optischen Wellenlänge für bearbeitete Spinell-Platten 1 ohne eine aufgebrachte Lage 2: Die Transmission für die polierte Platte 1 ist am höchsten. Sie liegt im gezeigten Bereich in etwa zwischen 85% und 90%. Die Transmission nimmt mit zunehmender Körnung ab. Für P600 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 65% und 70%. Für P320 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 55% und 65%. Für P240 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 50% und 60%. Die Transmission für die gefräste Platte 1 ist in etwa vergleichbar mit der Transmission für die mit P240 geschliffene Platte 1.
9.b zeigt dagegen den Transmissionsgrad (PvK-Messung) als Funktion der optischen Wellenlänge für bearbeitete Spinell-Platten 1. Sowohl auf der Vorderseite 1a als auf der Rückseite 1b ist jeweils eine transparente Lage 2 aus einer TPU-Folie (Hundsman PE 399) der Dicke 0,76 mm aufgebracht: Für alle Spinell-Platten 1 konnte, mit Ausnahme der polierte Platte 1, die Transparenz erhöht werden. Die Transmission für die polierte Platte 1 ist, wie es zu erwarten war, am höchsten. Sie liegt in dem gezeigten Bereich in etwa zwischen 79% und 85%. Die Transmission ist im Vergleich zur 9.a geringer. In überraschender Weise ist aber die Transmission für die gefräste Platte 1 in etwa vergleichbar mit der Transmission für die polierte Platte 1. Zudem liegt diese über der Transmission für die geschliffenen Platten 1. Für die geschliffenen Platten 1 nimmt die Transmission mit zunehmender Körnung ab. Für P600 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 75% und 80%. Für P320 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 70% und 78%. Für P240 liegt sie im gezeigten Bereich in etwa zwischen 70% und 78%.
Um den erfindungsgemäßen Effekt zu demonstrieren, zeigt die 10 abschließend Fotografien von unterschiedlich fein bzw. grob bearbeiteten Glasscheiben jeweils ohne (seitliche Fotografien) und mit der transparenten Schicht 2 (zentrale Fotografien), die hier durch eine Folie bereitgestellt ist.
Drei der vier Scheiben sind mittels unterschiedlicher Korngrößen geschliffen: P600 (Korngröße 25,8 ± 1 μm), P320 (Korngröße 46,2 ± 1,5 μm) und P240 (Korngröße 58,5 ± 2 μm). Die Rauhigkeitswerte für die bearbeiteten Scheiben sind für P600 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 0,36 μm und RMS-Werte von 0,49 μm; für P320 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 0,67 μm und RMS-Werte von 0,89 μm; und für P240 Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 1,72 μm und RMS-Werte von 2,25 μm. Eine der Vier Scheiben ist lediglich gefräst (rechts oben) mit Rauhigkeitskenndaten Ra-Werte von 1,60 μm und RMS-Werte von 2,07 μm. Das entspricht in etwa den Rauhigkeitskenndaten der mit P240 geschliffenen.
Das beste Ergebnis wird mit der Scheibe erzielt, die mit kleinster Körnung geschliffen ist (P600). Dies stellt jedoch auch gleichzeitig das teuerste Verfahren dar. Die Transparenz ist mit und ohne Folie vorhanden. Die anderen drei Scheiben sind ohne die Folie im Wesentlichen transluzent und somit nicht transparent. Mittels der aufgebrachten Folie lässt sich jedoch die Transparenz herstellen. Überraschend ist hierbei die Erkenntnis, dass die gefräste Scheibe, also die Scheibe mit der rauesten Oberfläche, ein besseres Resultat zeigt als die beiden geschliffenen Scheiben (P250 und P320). Es wird davon ausgegangen, dass sich die Folie einfacher in bzw. auf die größeren Strukturen der gefrästen Oberfläche legt und dadurch diese Strukturen optisch unwirksam werden lässt.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Merkmale einzelner Ausführungsformen und die im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Merkmale können jeweils untereinander als auch miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Lage der Optokeramik oder optokeramische Lage
1a: Vorderseite der optokeramischen Lage
1b: Rückseite der optokeramischen Lage
1c: Platte der optokeramischen Lage
2: Transparente Schicht oder Folie
3-1: Erste weitere Lage
3-2: Zweite weitere Lage
3-3: Dritte weitere Lage
4-1: Erste weitere Schicht
4-2: Zweite weitere Schicht
5: Plattenstapel oder Kanal, insbesondere für IR-Strahlung
10: Panzerglasverbund oder Panzerscheibe oder Schutzverglasung
20: Kamera und/oder Übertragungseinheit, insbesondere für IR-Strahlung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008014264 U1 [0004]
DE 102008034373 A1 [0080]

Claims

Transparenter Panzerglasverbund (10) aus wenigstens einer Lage (1) einer Optokeramik mit einer Vorderseite (1a) und einer Rückseite (1b) und – einer auf der Vorderseite (1a) und/oder der Rückseite (1b) der optokeramischen Lage (1) angeordneten Schicht (2) eines transparenten Materials, – welche stoffschlüssig mit der optokeramischen Lage (1) so verbunden ist, dass die Transparenz des Verbunds (10) größer ist als die Transparenz der optokeramischen Lage (1) alleine.
Panzerglasverbund (10) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optokeramische Lage (1) vor dem Zusammenfügen einen Transmissionsgrad (gemessen mit der PvK-Messmethode) in einem Bereich von 350 bis 800 nm von kleiner als 80% besitzt.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optokeramische Lage (1) eine Rauhigkeit in einem Bereich von größer als 0,01 μm (Ra-Wert) und/oder von größer als 0,01 μm (RMS-Wert) besitzt.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (10), insbesondere zumindest aus der optokeramischen Lage (1) und der auf der optokeramischen Lage (1) angeordneten Schicht (2), einen Transmissionsgrad (gemessen mit der PvK-Messmethode) in einem Wellenlängenbereich von 350 nm bis 800 nm von größer als 40% besitzt.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (1a) und/oder die Rückseite (1b) der optokeramischen Lage (1) nicht auf optische Güte poliert ist bzw. sind.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (1a) und/oder die Rückseite (1b) der optokeramischen Lage (1) gefräst, geläppt, ultraschallgeläppt, gesandstrahlt, geschliffen, gesägt und/oder geätzt ist bzw. sind.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl der optokeramischen Lage (1) und die Brechzahl der auf der optokeramischen Lage (1) angeordneten Schicht (2) aneinander angepasst sind.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzbetrag aus der Brechzahl der optokeramischen Lage (1) und der Brechzahl der auf der optokeramischen Lage (1) angeordneten Schicht (2) kleiner als 0,7 ist.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (10) wenigstens eine weitere Lage (3-1, 3-2 3-3) eines transparenten Materials aufweist, die auf der Vorderseite (1a) und/oder der Rückseite (1b) der optokeramischen Lage (1) angeordnet und mittels der Schicht (2) und/oder mittels wenigstens einer weiteren transparenten Schicht (4-1, 4-2) mit dem Verbund (10) verbunden ist.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material der Schicht (2) und/oder der wenigstens einen weiteren Schicht (4-1, 4-2) wenigstens ein Material ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kunststoff, Glas, Keramik, Optokeramik, ZnS-Keramik und Glaskeramik.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material der wenigstens einen weiteren Lage (3-1, 3-2, 3-3) wenigstens ein Material ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kunststoff, Glas, Keramik, Optokeramik, ZnS-Keramik und Glaskeramik.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Funktionsschicht in dem Verbund (10), welche als separate Schicht und/oder als separate Lage in dem Verbund (10) bereitgestellt ist und/oder in die optokeramische Lage (1), in die Schicht (2), in die wenigstens eine weitere Lage (3-1, 3-2, 3-3) und/oder in die wenigstens eine wettere Schicht (4-1, 4-2) integriert ist.
Panzerglasverbund (10) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht wenigstens eine Schicht ist, die ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Beheizungsschicht, Anti-Fog-Schicht, Antireflex-Schicht, Aufdampfglasschicht zur Brechzahlanpassung, photochromer Schicht, elektrochromer Schicht, thermochromer Schicht, IR-absorbierender Schicht, IR-reflektierender Schicht, strahlungsreflektierender Schicht und Antikratz-Schicht, beispielsweise DLC-Beschichtung gegen mechanische Abrasion, ist.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die optokeramische Lage (1) durch eine Anordnung einzelner Platten (1c) bereitgestellt ist.
Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optokeramische Lage (1) und/oder der Verbund (10) zumindest abschnittsweise gebogen ist bzw. sind.
Fenster für zivile und/oder militärische Fahrzeuge, Flugzeuge, Flugkörper, Wasserfahrzeuge, Unterwasserfahrzeuge und/oder Gebäude und/oder Schutzbekleidung für Personen umfassend ein Panzerglasverbund (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines transparenten Panzerglasverbunds (10) umfassend ein Bereitstellen einer Optokeramik als eine Lage (1) eines Panzerglasverbunds (10) und Verbinden wenigstens einer Schicht (2) eines transparenten Materials mit einer Vorderseite (1a) und/oder einer Rückseite (1b) der optokeramischen Lage (1), so dass die Transparenz des Verbunds (10) gegenüber der Transparenz der optokeramischen Lage (1) erhöht ist.