DE102011117340B4

DE102011117340B4 - Durchschusshemmende transparente Verbundscheibe

Info

Publication number: DE102011117340B4
Application number: DE102011117340.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Hampel; Roger Schaefer; Thomas Krueger
Original assignee: Jenoptik Advanced Systems GmbH; IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: Vincorion Advanced Systems GmbH
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2031-11-01
Also published as: WO2013064491A1; DE102011117340A1

Abstract

Durchschusshemmende transparente Verbundscheibe der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 und höher, mit
einem ersten Block (10), welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe zugewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Glasplatten (14) aufweist;
einem zweiten Block (12), welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe abgewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Kunststoffplatten (18) aufweist und dessen Dicke in Dickenrichtung wenigstens 35 mm beträgt; und
wenigstens eine Polycarbonatplatte (24) auf der der Bedrohung (30) abgewandten Seite des zweiten Blocks (12),
wobei der erste Block (10) und der zweite Block (12) in Dickenrichtung hintereinander angeordnet und miteinander über eine elastische Ausgleichsschicht (22) zum Ausgleichen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des ersten und des zweiten Blocks (10, 12) bei Temperaturänderungen verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine durchschusshemmende transparente Verbundscheibe der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 und höher.
Die Schutzklassen für leicht gepanzerte Fahrzeuge sind zum Beispiel in dem NATO-Standardisation-Agreement STANAG 4569 beschrieben. Level 3 dieses Standards definiert zum Beispiel eine bestimmte Bedrohung durch Panzerminen.
Herkömmliche Panzerglasscheiben sind üblicherweise als Verbundscheibe aus mehreren in Dickenrichtung hintereinander angeordneten Silikatglasplatten aufgebaut, welche über PVB-, PVC- oder PU-Folien miteinander verbunden sind. Solche herkömmlichen Panzerglasscheiben in Verbundbauweise schützen gegen Projektile, welche aus Rohrwaffen verschossen werden, und gegen Fragmente, welche von Sprengladungen erzeugt werden.
Beim Beschuss mit sprenggeformten Wuchtgeschossen wie beispielsweise EFP (explosively formed projectile, explosively formed penetrator), FSP (fragment simulating projectile) oder RPG (rocket-propelled grenade) wird durch die hohe Energie des Geschosses und den hohen Auftreffimpuls eine Stoßwelle in der Verbundscheibe erzeugt, die mit Schallgeschwindigkeit durch die Glasplatten hindurch läuft und die Verbundscheibe stromabgerichtet in einem kegelförmigen Bereich zerstört. Der Impuls des Geschosses wird dabei auf die Glasfragmente übertragen, die mit hoher Geschwindigkeit aus der Scheibenrückseite austreten und die dahinter befindlichen Personen und Objekte gefährden und schädigen können.
Aus diesem Grund sind herkömmliche Panzerglasscheiben üblicherweise mit einer oder mehreren rückwärtigen Platten aus Kunststoff (z. B. Polycarbonat) ausgestattet, die den Splitterabgang an der Scheibenrückseite unterdrücken soll. Derartige Scheiben sind zum Beispiel in der DE 10 2010 013 641 A1 , der DE 92 18 849 U1 und der WO 2009/042877 A2 beschrieben. Die Polycarbonatplatten sind dünn im Vergleich zu dem Glasplattenverbund; in der Regel sind sie zwischen etwa 1 mm und 5 mm dick. Beim Beschuss mit EFP ist der Impuls der im Glasplattenverbund erzeugten Splitter jedoch so groß, das die rückwärtige(n) Polycarbonatplatte(n) zerstört wird/werden und Glasfragmente mit hoher Energie in den zu schützenden Raum eindringen und die dort befindlichen Personen und Objekte gefährden können.
Die Zerstörung der rückwärtigen Polycarbonatplatte kann bei herkömmlichen Panzerglasscheiben im Allgemeinen dadurch unterdrückt werden, dass der Glasplattenverbund so dick ausgeführt wird, dass beim Beschuss mit EFP keine Splitter aus der Rückseite austreten. Dieser Glasplattenverbund ist dann jedoch so dick, dass die Lichttransmission sehr deutlich sinkt und damit zum Beispiel eine Straßenverkehrszulassung für Fahrzeuge oft nicht mehr möglich ist.
Außerdem ist das Gewicht einer solchen herkömmlichen Panzerglasscheibe mit Schutz gegen EFP dann deutlich höher (mehr als 50% schwerer) als es der Schutz gegen Projektile z. B. nach STANAG 4569, Level 3 erfordert. In dieser Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 ist daher ein Schutz gegen EFP mit herkömmlichen Panzerglasscheiben nicht realisierbar.
Andererseits sind auch Verbundscheiben aus Kunststoffplatten bekannt, welche die Schutzklasse STANAG 4569, Level 3 gegen Projektile aufweisen und ein EFP innerhalb der Verbundscheibe stoppen können, ohne dass Fragmente der Kunststoffplatten aus der Rückseite austreten. Diese Kunststoffverbundscheiben sind etwa doppelt so dick wie konventionelle Panzerglasscheiben mit Schutz gegen Projektile gemäß STANAG 4569, Level 3, die jedoch keinen Schutz gegen EFP haben. Die Kunststoffverbundscheiben weisen aber eine deutlich höhere Lichttransmission auf und haben ein mindestens etwa 20% geringeres Flächengewicht.
Aufgrund des im Vergleich zu Glas hohen thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten erschwert die große Dicke der Kunststoffverbundscheibe allerdings den Einbau zum Beispiel in Fahrzeuge. Auch sind die Herstellungskosten für eine solche Kunststoffverbundscheibe höher und ist deren Integration in geschützte Fahrzeuge komplexer als bei einer vergleichbaren Panzerglasscheibe aus Glasplatten.
Darüber hinaus offenbart die DE 20 2008 016 395 U1 eine Panzerglasverbundscheibe der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 1, welche in Dickenrichtung hintereinander – von der Bedrohungsseite aus gesehen – drei Floatglasscheiben, zwei Kunststoffscheiben (PC und PMMA) und eine abschließende Polycarbonatscheibe aufweist, wobei die verschiedenen Scheiben über dünne Verbindungsschichten aus PVB- oder PU-Folien miteinander verbunden sind. Der Gesamtaufbau hat vorzugsweise eine Dicke von weniger als 50 mm, wobei der in Bedrohungsrichtung vordere Glasblock eine Dicke von etwa 19–31 mm hat, der in Bedrohungsrichtung hintere Kunststoffblock eine Dicke von etwa 14–22 mm hat, die abschließende PC-Scheibe eine Dicke von etwa 3–7 mm hat und die Verbindungsschicht zwischen Glasblock und Kunststoffblock doppelt so dick wie die übrigen Verbindungsschichten ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte durchschusshemmende transparente Verbundscheibe der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 und höher zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine durchschusshemmende transparente Verbundscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die durchschusshemmende transparente Verbundscheibe der Erfindung, die der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 und höher genügt, weist einen ersten Block, welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe zugewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Glasplatten aufweist, einen zweiten Block, welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe abgewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Kunststoffplatten aufweist und dessen Dicke in Dickenrichtung wenigstens etwa 35 mm beträgt, und wenigstens eine Polycarbonatplatte auf der der Bedrohung abgewandten Seite des zweiten Blocks auf. Dieser erste und zweite Block sind in Dickenrichtung hintereinander angeordnet und miteinander über eine elastische Ausgleichsschicht zum Ausgleichen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des ersten und des zweiten Blockes bei Temperaturänderungen verbunden.
Die erfindungsgemäßen Verbundscheiben aus einem Block aus Glasplatten und einem Block aus Kunststoffplatten haben bei gleicher Schutzwirkung gegen EFP eine bis zu 25% geringere Dicke als reine Kunststoffverbundscheiben und ein bis zu 25% geringeres Flächengewicht als reine Panzerglasscheiben. Aufgrund der verwendeten Materialien Glas und Kunststoff und aufgrund der geringeren Dicke weist die erfindungsgemäße Verbundscheibe eine geringere thermische Ausdehnung im Vergleich zu reinen Kunststoff-Verbundscheiben auf und kann somit als transparenter Schutz leichter zum Beispiel in Fahrzeuge integriert werden.
Die aus einem Glasplattenblock und einem Kunststoffplattenblock zusammengesetzte Verbundscheibe gemäß der Erfindung wirkt gegen Bedrohungen in vorteilhafter Weise wie folgt.
Beim Auftreffen eines Wuchtgeschosses auf die in Bedrohungsrichtung vorderen Glasplatten läuft eine Stoßwelle dem Geschoss voraus durch den Glasblock. An der Grenzschicht zwischen dem Glasblock und der elastischen Ausgleichsschicht vor dem rückwärtigen Kunststoffblock wird ein geringerer Anteil der Stoßwelle reflektiert und läuft zurück in den Glasblock, wo er sich mit der vorlaufenden Stoßwelle überlagert. Der durch die Ausgleichsschicht in den rückwärtigen Kunststoffblock transmittierende Anteil der Stoßwelle wird elastisch im Kunststoffblock aufgenommen und führt dort zu einer vorübergehenden Dickenänderung des gesamten Kunststoffblocks. Die in der elastischen Verformung gespeicherte Energie wird dann in Form von Eigenschwingungen wieder abgegeben und über die Materialdämpfung im Kunststoffblock dissipiert.
Die dem Geschoss vorweglaufende (abgehobene) Stoßwelle und der an der Grenzschicht zur elastischen Ausgleichsschicht reflektierte (rücklaufende) Anteil der Stoßwelle werden durch Rissbildung in den Glasplatten der Verbundscheibe sowie durch plastische und elastische Verformung der Zwischenschichten dissipiert. Das Geschoss wird durch die ihm entgegenlaufende (reflektierte) Stoßwelle abgebremst. Der größere (transmittierende) Anteil der Stoßwelle läuft in den Kunststoffblock und wird dort in elastische Verformung innerhalb des Kunststoffblocks und durch plastische Verformung der einzelnen Kunststoffplatten dissipiert. Die Dicken der Glas- und Kunststoffplatten sowie der elastischen Ausgleichsschicht werden so gewählt, dass das Geschoss durch die vorderen Glasplatten abgebremst und dann innerhalb der rückwärtigen Kunststoffplatten aufgehalten wird.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann auf einfache Weise durch Veränderung der Schichtdicken und der Schichtanzahlen im ersten und im zweiten Block an die erwartete Bedrohung bzw. die gewünschte Schutzklasse angepasst werden.
Die „Dickenrichtung” der Verbundscheibe fällt mit der Dickenrichtung des ersten und des zweiten Blocks und deren verschiedenen Platten und Zwischenschichten zusammen. Diese Dickenrichtung ist im Allgemeinen senkrecht zur Hauptausdehnungsebene der Verbundscheibe bzw. der Glas- und Kunststoffplatten definiert. Ist die Bedrohung senkrecht zur Verbundscheibe gerichtet, so fällt die Dickenrichtung zudem mit der Bedrohungsrichtung zusammen. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist natürlich auch gegen schräg, d. h. im Winkel zur Dickenrichtung auftreffende Bedrohungen in der oben beschriebenen Weise wirksam.
Die „Transparenz” der Glasplatten und Kunststoffplatten (sowie der ersten und zweiten Zwischenschichten und der Ausgleichsschicht) und damit auch der gesamten Verbundscheibe soll in diesem Zusammenhang eine ausreichende Lichttransmission durch die Verbundscheibe gewährleisten, sodass diese zum Beispiel Verschließen einer Fensteröffnung geeignet ist. Die Transparenz der Verbundscheibe und ihrer Komponenten ist insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich gefordert, ohne darauf beschränkt zu sein.
Der erste Block weist „mehrere”, d. h. wenigstens zwei Glasplatten auf. Vorzugsweise enthält der erste Block zwei, drei, vier oder mehr bis hin zu zehn Glasplatten.
Bei den „Glasplatten” handelt es sich vorzugsweise um Platten aus Silikatglas, vorzugsweise hergestellt in einem Floatglasverfahren. Die Glasplatten des ersten Blocks können zueinander gleiche oder unterschiedliche Schichtdicken und/oder Materialien oder Materialzusammensetzungen aufweisen. Die Glasplatten haben bevorzugt jeweils eine Dicke von etwa 2 bis etwa 20 mm, bevorzugter von etwa 4 bis etwa 10 mm. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass der erste Block neben den wenigstens zwei Glasplatten weitere Platten oder wenigstens eine weitere Platte aus einem anderen Material, bevorzugt einem Kunststoffmaterial wie PC oder PMMA enthält, welche in den Glasplattenverbund des ersten Blocks eingebracht sind.
Der zweite Block weist „mehrere”, d. h. wenigstens zwei Kunststoffplatten auf. Vorzugsweise enthält der zweite Block zwei, drei, vier oder mehr bis hin zu zehn Kunststoffplatten. Bei den „Kunststoffplatten” handelt es sich vorzugsweise um Platten aus Polymethylmethacrylat (PMMA, Acrylglas). Die Kunststoffplatten des zweiten Blocks können zueinander gleiche oder unterschiedliche Schichtdicken und/oder Materialien oder Materialzusammensetzungen aufweisen. Die Kunststoffplatten haben bevorzugt jeweils eine Dicke von etwa 4 bis etwa 30 mm, bevorzugter von etwa 8 bis etwa 20 mm. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass der zweite Block neben den wenigstens zwei Kunststoffplatten weitere Platten oder wenigstens eine weitere Platte aus einem anderen Material, bevorzugt einem Glas enthält, welche in den Kunststoffplattenverbund des zweiten Blocks eingebracht sind.
Die „elastische Ausgleichsschicht” kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein. Die Ausgleichsschicht ist transparent ausgebildet, um die Transparenz der gesamten Verbundscheibe zu gewährleisten. Material und Dickenmaß der elastischen Ausgleichsschicht sind derart gewählt, dass ein Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des ersten Blocks und des zweiten Blocks innerhalb des erwarteten Temperaturbereichs erzielt werden kann; hängen damit auch von den Materialien und Abmessungen des ersten und des zweiten Blocks ab. Vorzugsweise ist die elastische Ausgleichsschicht aus einem Kunststoffmaterial gebildet, bevorzugt aus einem Material auf Basis von Polyurethan (PU), thermoplastischem Polyurethan (tPU), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polycarbonat (PC) und/oder Polyethylenterephthalat (PET).
Die Glasplatten des ersten Blocks sind vorzugsweise miteinander verbunden, bevorzugt fest und unlösbar miteinander verbunden. Ebenso sind die Kunststoffplatten des zweiten Blocks vorzugsweise miteinander verbunden, bevorzugt fest und unlösbar miteinander verbunden. Die „Verbindung” der Glasplatten des ersten Blocks, der Kunststoffplatten des zweiten Blocks sowie des ersten Blocks mit dem zweiten Block (über die Ausgleichsschicht) soll in diesem Zusammenhang jeweils eine Konstruktion bedeuten, welche eine eigenstabile Verbundscheibe erzeugt (d. h. Stabilität und Zusammenhalt ohne externe Hilfsmittel, Halterungen, etc.).
Der erste Block und der zweite Block können als separate Komponenten vorgefertigt und dann über die elastische Ausgleichsschicht miteinander verbunden werden. Alternativ können die Glasplatten des ersten Blocks und die Kunststoffplatten des zweiten Blocks gleichzeitig, d. h. in einem gemeinsamen Arbeitsgang zu der gewünschten Verbundscheibe miteinander verbunden werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Dicke des ersten Blocks in der Dickenrichtung wenigstens etwa 20 mm. Vorzugsweise beträgt die Dicke des ersten Blocks in der Dickenrichtung wenigstens etwa 25 mm, wenigstens etwa 35 mm oder wenigstens etwa 50 mm.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Gewichtsanteil des ersten Blocks wenigstens etwa 15% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe. Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des ersten Blocks wenigstens etwa 30%, wenigstens etwa 40% oder wenigstens etwa 50% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe.
Eine Dicke des zweiten Blocks in der Dickenrichtung beträgt wenigstens etwa 35 mm, vorzugsweise wenigstens etwa 55 mm oder wenigstens etwa 85 mm.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Gewichtsanteil des zweiten Blocks wenigstens etwa 15% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe.
Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des zweiten Blocks wenigstens etwa 25%, wenigstens etwa 35% oder wenigstens etwa 50% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe.
Ferner beträgt eine Gesamtdicke der Verbundscheibe in der Dickenrichtung vorzugsweise wenigstens etwa 40 mm, bevorzugter wenigstens etwa 45 mm, noch bevorzugter wenigstens etwa 50 mm. Außerdem beträgt die Gesamtdicke der Verbundscheibe in der Dickenrichtung vorzugsweise höchstens etwa 400 mm oder mehr, bevorzugter höchstens etwa 300 mm, noch bevorzugter höchstens etwa 200 mm.
Die jeweils optimalen Werte für die Dicken der einzelnen Platten und einzelnen Blöcke sowie der gesamten Verbundscheibe werden insbesondere in Abhängigkeit von den jeweils verwendeten Materialien und den erwarteten Bedrohungen bestimmt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die mehreren Glasplatten des ersten Blocks jeweils über eine ein- oder mehrlagige erste Zwischenschicht miteinander verbunden. Diese ersten Zwischenschichten sind vorzugsweise aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die mehreren Kunststoffplatten des zweiten Blocks jeweils aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens etwa 1.500 N/mm² gebildet und sind die mehreren Kunststoffplatten des zweiten Blocks jeweils über eine ein- oder mehrlagige zweite Zwischenschicht miteinander verbunden, wobei diese mehreren zweiten Zwischenschichten jeweils aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul als jenem des Materials der Kunststoffplatten gebildet sind.
In diesem Zusammenhang soll unter dem „Elastizitätsmodul” insbesondere der Elastizitätsmodul bei Biegung (Biege-Elastizitätsmodul, Biegemodul) oder der Elastizitätsmodul bei Druck (Druck-Elastizitätsmodul, Druckmodul) verstanden werden, welche beispielsweise nach der Norm ASTM D790 bzw. ASTM D1621 gemessen werden können.
Bei dieser Ausführungsform sind die Schichtdicken der Kunststoffplatten und der zweiten Zwischenschichten des zweiten Blocks vorzugsweise so gewählt, dass der gesamte Schichtaufbau des zweiten Blocks aus Kunststoffplatten und zweite Zwischenschichten einen um wenigstens etwa 20% und maximal etwa 60% niedrigeren Elastizitätsmodul im Vergleich zu einem zweiten Block ausschließlich aus dem Material der Kunststoffplatten gleicher Gesamtdicke hat.
Bezüglich weiterer Einzelheiten des Aufbaus und der Funktionsweise eines derartigen transparenten Kunststoffblocks mit durchschusshemmender Wirkung wird auf die WO 2009/149951 A2 verwiesen, deren diesbezüglicher Inhalt hiermit zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird.
Ferner sind die mehreren Kunststoffplatten des zweiten Blocks vorzugsweise jeweils über eine ein- oder mehrlagige zweite Zwischenschicht miteinander verbunden, wobei diese zweiten Zwischenschichten aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet sind.
Außerdem ist gemäß der Erfindung auf der der Bedrohung abgewandten Seite des zweiten Blocks wenigstens eine Polycarbonatplatte angeordnet. Eine solche Polycarbonatplatte dient einem zusätzlichen Splitterschutz auf der Innenseite der Verbundscheibe.
Diese wenigstens eine Polycarbonatplatte ist mit dem zweiten Block vorzugsweise über eine ein- oder mehrlagige Verbindungsschicht verbunden, wobei diese Verbindungsschicht aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in wenigstens einer Kunststoffplatte und/oder wenigstens einer zweiten Zwischenschicht des zweiten Blocks Mittel oder Einrichtungen (z. B. Drähte) zum Aufnehmen von Zugspannungen vorgesehen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in wenigstens einer Kunststoffplatte und/oder wenigstens einer zweiten Zwischenschicht des zweiten Blocks und/oder in wenigstens einer Glasplatte und/oder wenigstens einer ersten Zwischenschicht des ersten Blocks eine Scheibenheizung vorgesehen.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbundscheibe mit einer Schutzvorrichtung gegen Laserstrahlen versehen. Zum Beispiel kann eine Laserschutzfolie auf der der Bedrohung zugewandten Seite und/oder der der Bedrohung abgewandten Seite der Verbundscheibe aufgebracht sein.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbundscheibe zusätzlich mit einer Metallstruktur zur elektromagnetischen Abschirmung versehen sein. Diese Metallstruktur kann zum Beispiel auf der der Bedrohung zugewandten Seite und/oder der der Bedrohung abgewandten Seite der Verbundscheibe angeordnet und/oder in die Verbundscheibe integriert sein.
Die Verbundscheibe der Erfindung kann ganz oder teilweise planar, eindimensional gekrümmt oder zweidimensional gekrümmt ausgestaltet sein.
Die oben beschriebene durchschusshemmende transparente Verbundscheibe gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise in einer Schutzanordnung eingesetzt werden, welche eine Öffnung in einer durchschusshemmenden Wandung eines Schutzgehäuses bzw. eines zu schützenden Objekts; einer in der Öffnung angeordnete durchschusshemmende transparente Verbundscheibe; und eine Halteeinrichtung zum Befestigen der Verbundscheibe in der Öffnung aufweist.
Die Verbundscheibe gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise für Fahrzeuge (Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge), mobile Einrichtungen und/oder feststehende Einrichtungen (Gebäude, Gebäudeteile, Fertigungszentren, Werkzeugmaschinen, usw.) verwendet werden.
Die oben beschriebene durchschusshemmende transparente Verbundscheibe gemäß der Erfindung wird vorzugsweise durch ein Verfahren mit den Schritten des Anordnens der Glasplatten und der ersten Zwischenschichten, der Ausgleichsschicht, der Kunststoffplatten und der zweiten Zwischenschichten und ggf. der Polycarbonatplatte; des Umschließens der Anordnung mit einer flexiblen und fluiddichten Umhüllung; des Erzeugens eines Unterdrucks in der Umhüllung; und des Beaufschlagens der von der Umhüllung umschlossenen Anordnung mit Druck und Temperatur in einem Autoklaven hergestellt.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Verbundscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 1 wird nun der Aufbau einer durchschusshemmenden transparenten Verbundscheibe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Die Verbundscheibe besteht im Wesentlichen aus einem ersten Block 10 und einem zweiten Block 12, die in Dickenrichtung hintereinander angeordnet sind. Dabei ist der erste Block 10 auf der der Bedrohung 30 zugewandten Seite angeordnet und ist der zweite Block 12 auf der der Bedrohung 30 abgewandten Seite angeordnet.
Der erste Block 10 weist mehrere transparente Glasplatten 14 zum Beispiel aus Silikatglas auf. Die Glasplatten 14 sind beispielsweise nach dem Floatglasverfahren hergestellt. Diese Glasplatten 14 sind in Dickenrichtung hintereinander angeordnet und über erste Zwischenschichten 16 miteinander verbunden. Diese ein- oder mehrlagigen ersten Zwischenschichten 16 sind aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet.
Der zweite Block 12 weist mehrere transparente Kunststoffplatten 18 zum Beispiel aus Acrylglas (Polymethylmethacrylat, PMMA) auf. Diese Kunststoffplatten 18 sind in Dickenrichtung hintereinander angeordnet und über zweite Zwischenschichten 20 miteinander verbunden. Diese ein- oder mehrlagigen zweiten Zwischenschichten 20 sind ebenfalls aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Block 12 aus Kunststoffplatten 18 im Wesentlichen aufgebaut, wie dies in der WO 2009/149951 A2 ausgeführt ist. D. h. die mehreren Kunststoffplatten 18 des zweiten Blocks 12 sind jeweils aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul (ASTM D790, ASTM D1621) von mindestens etwa 1.500 N/mm² gebildet und die mehreren zweiten Zwischenschichten 20 des zweiten Blocks 12 sind jeweils aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul als jenem der Kunststoffplatten 18 gebildet, wobei die Schichtdicken der Kunststoffplatten 18 und der zweiten Zwischenschichten 20 des zweiten Blocks 12 so gewählt sind, dass der gesamte Schichtaufbau des zweiten Blocks 12 einen um wenigstens etwa 20% und maximal etwa 60% niedrigeren Elastizitätsmodul im Vergleich zu einem zweiten Block ausschließlich aus dem Material der Kunststoffplatten gleicher Gesamtdicke hat.
Der erste Block 10 aus Glasplatten 14 und der zweite Block 12 aus Kunststoffplatten 18 sind miteinander über eine elastische Ausgleichsschicht 22 verbunden. Diese ein- oder mehrlagige Ausgleichsschicht 22 ist derart beschaffen, dass sie einen Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des ersten und des zweiten Blocks 10, 12 innerhalb eines erwarteten Temperaturbereichs ermöglicht. Diese Ausgleichsschicht 22 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet. Die Schichtdicke dieser Ausgleichsschicht 22 ist üblicherweise größer als jene der Zwischenschichten 16, 20 des ersten und des zweiten Blocks 10, 12.
Ferner ist auf der der Bedrohung 30 abgewandten Seite des zweiten Blocks 12 bzw. der Verbundscheibe zudem eine Polycarbonatplatte 24 angeordnet, welche einem zusätzlichen Splitterschutz dient. Diese Polycarbonatplatte 24 ist mit dem zweiten Block 12 über eine Verbindungsschicht 26 verbunden, welche beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet ist.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der folgende Schichtaufbau verwendet:

	Material	Schichtdicke
erster Block 10:
1. Glasplatte 14	Glas	7 mm
Zwischenschicht 16	PVB	0,5 mm
2. Glasplatte 14	Glas	10 mm
Zwischenschicht 16	PVB	0,5 mm
3. Glasplatte 14	Glas	10 mm
Ausgleichsschicht 22	tPU	5 mm

zweiter Block 12:
1. Kunststoffplatte 18	PMMA	15 mm
Zwischenschicht 20	tPU	3 mm
2. Kunststoffplatte 18	PMMA	15 mm
Zwischenschicht 20	tPU	3 mm
3. Kunststoffplatte 18	PMMA	10 mm
Zwischenschicht 20	tPU	3 mm
4. Kunststoffplatte 18	PMMA	8 mm

Verbindungsschicht 26	tPU	4 mm
Polycarbonatplatte 24	PC	5 mm

In diesem Ausführungsbeispiel beträgt somit die Dicke des ersten Blocks 10 in der Dickenrichtung etwa 28 mm, die Dicke des zweiten Blocks 12 in der Dickenrichtung etwa 57 mm, und die Gesamtdicke der Verbundscheibe etwa 99 mm.
Ferner beträgt in diesem Ausführungsbeispiel der Gewichtsanteil des ersten Blocks 10 etwa 50% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe und der Gewichtsanteil des zweiten Blocks 12 etwa 50% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe.
Wie in 1 dargestellt, ist auf der der Bedrohung 30 abgewandten Seite des zweiten Blocks 12 zusätzlich eine optionale Scheibenheizung 32 vorgesehen. Diese kann beispielsweise in die hinterste Kunststoffplatte 18 des zweiten Blocks 12 oder in die Verbindungsschicht 26 integriert sein. Alternativ oder zusätzlich ist im vorderen Bereich des ersten Blocks 10 ebenfalls eine Scheibenheizung 34 angeordnet. Diese kann beispielsweise in die vorderste Glasplatte 14 oder in eine vordere erste Zwischenschicht 16 des ersten Blocks 10 integriert sein.
Ferner können, wie in 1 angedeutet, optional ein oder mehrere Drähte 36 zum Aufnehmen von Zugspannungen in eine oder mehrere zweite Zwischenschichten 20 des zweiten Blocks 12 eingebaut sein.
Auf der der Bedrohung 30 abgewandten Seite der Verbundscheibe kann optional ferner eine Metallstruktur 38 zur elektromagnetischen Abschirmung vorgesehen sein.
Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann zusätzlich eine Schutzvorrichtung gegen Laserstrahlen zum Beispiel in Form einer Laserschutzfolie auf der der Bedrohung 30 zugewandten Seite oder der der Bedrohung 30 abgewandten Seite der Verbundscheibe vorgesehen sein.

Claims

Durchschusshemmende transparente Verbundscheibe der Schutzklasse nach STANAG 4569, Level 3 und höher, mit einem ersten Block (10), welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe zugewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Glasplatten (14) aufweist; einem zweiten Block (12), welcher der Bedrohungsseite der Verbundscheibe abgewandt ist und in Dickenrichtung mehrere transparente Kunststoffplatten (18) aufweist und dessen Dicke in Dickenrichtung wenigstens 35 mm beträgt; und wenigstens eine Polycarbonatplatte (24) auf der der Bedrohung (30) abgewandten Seite des zweiten Blocks (12), wobei der erste Block (10) und der zweite Block (12) in Dickenrichtung hintereinander angeordnet und miteinander über eine elastische Ausgleichsschicht (22) zum Ausgleichen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des ersten und des zweiten Blocks (10, 12) bei Temperaturänderungen verbunden sind.
Verbundscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des ersten Blocks (10) in der Dickenrichtung wenigstens etwa 20 mm beträgt.
Verbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsanteil des ersten Blocks (10) wenigstens etwa 15% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe beträgt.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsanteil des zweiten Blocks (10) wenigstens etwa 15% des Gesamtgewichts der Verbundscheibe beträgt.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtdicke der Verbundscheibe in der Dickenrichtung im Bereich von etwa 40 mm bis etwa 400 mm oder mehr, bevorzugter im Bereich von etwa 45 mm bis etwa 300 mm, noch bevorzugter im Bereich von etwa 50 mm bis etwa 200 mm liegt.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Glasplatten (14) des ersten Blocks (10) jeweils über eine ein- oder mehrlagige erste Zwischenschicht (16) miteinander verbunden sind, wobei die ersten Zwischenschichten (16) vorzugsweise aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet sind.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Kunststoffplatten (18) des zweiten Blocks (12) jeweils aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens etwa 1.500 N/mm² gebildet sind; und die mehreren Kunststoffplatten (18) des zweiten Blocks (12) jeweils über eine ein- oder mehrlagige zweite Zwischenschicht (20) miteinander verbunden sind, wobei diese zweiten Zwischenschichten (20) jeweils aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul als jenem des Materials der Kunststoffplatten (18) gebildet sind.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Kunststoffplatten (18) des zweiten Blocks (12) jeweils über eine ein- oder mehrlagige zweite Zwischenschicht (20) miteinander verbunden sind, wobei die zweiten Zwischenschichten (20) vorzugsweise aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet sind.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Polycarbonatplatte (24) mit dem zweiten Block (12) über eine ein- oder mehrlagige Verbindungsschicht (26) verbunden ist, wobei die Verbindungsschicht (26) vorzugsweise aus einem Material auf PU-, tPU-, PVC-, PVB-, PC- und/oder PET-Basis gebildet ist.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Kunststoffplatte (18) und/oder wenigstens einer zweiten Zwischenschicht (20) des zweiten Blocks (12) Mittel (36) zum Aufnehmen von Zugspannungen vorgesehen sind.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Kunststoffplatte (18) und/oder wenigstens einer zweiten Zwischenschicht (20) des zweiten Blocks (12) und/oder in wenigstens einer Glasplatte (14) und/oder wenigstens einer ersten Zwischenschicht (16) des ersten Blocks (10) eine Scheibenheizung (32, 34) vorgesehen ist.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe mit einer Schutzvorrichtung gegen Laserstrahlen und/oder einer Metallstruktur (38) zur elektromagnetischen Abschirmung versehen ist.
Schutzanordnung, mit einer Öffnung in einer durchschusshemmenden Wandung eines Schutzgehäuses bzw. eines zu schützenden Objekts; einer in der Öffnung angeordneten durchschusshemmenden transparenten Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und einer Halteeinrichtung zum Befestigen der Verbundscheibe in der Öffnung.