DE102013112201A1

DE102013112201A1 - Aufspaltungs- und abriebbeständiges Glasfenster

Info

Publication number: DE102013112201A1
Application number: DE201310112201
Authority: DE
Inventors: John Carberry; Katherine Leighton; Wiktor Serafin; Christopher M. Snively
Original assignee: Schott Corp
Current assignee: Oran Safety Glass Inc (ndgesd Staates Del Us
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-05-08
Also published as: IL229155B; US20140127500A1

Abstract

Das transparente Fenster ist zur Verwendung in Anwendungen geeignet, die einen Host mit sehr fordernden Leistungskriterien erfordern. In dem Fenster ist ein transparentes Polymer an ein Haftmittel an einer Grenzfläche zwischen den beiden chemisch gebunden, wodurch es ermöglicht wird, dass das Fenster Aufspaltungsbeständigkeit aufweist. Das Fenster weist auch eine Polymer- oder Kunststoff-Auftrefffläche mit einem Überzug auf, wodurch es ermöglicht wird, dass es drastischen Außenbedingungen standhält und nach wie vor kritische Steinschlagtests besteht. Das Fenster weist auch eine Masseschicht mit mindestens einer Schicht aus einem Glas-, Glaskeramik- oder transparente Keramik-Material auf.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
1. Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft transparente Fenster zur Verwendung in Anwendungen, wo Schutz gegen eine Vielzahl von eindringenden Projektilen erforderlich ist. Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung ein transparentes Fenster mit einer Kunststoff-Auftrefffläche, welche behandelt ist, um abriebbeständig zu sein, und einer chemischen Bindung zwischen Haftmittel- und Kunststoffschicht, um Aufspaltung zu verhindern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Fenster, welche in Militärfahrzeugen verwendet werden, weisen eine Anzahl von ökonomischen, entwicklungstechnischen und einsatzrelevanten funktionellen und betriebsbedingten Anforderungen auf. Einige dieser Anforderungen schließen ballistischen Schutz, ballistischen Schutz gegen mehrere Treffer, Transparenz in mehreren Lichtbereichen (einschließlich sichtbares Licht und Infrarot), Fähigkeit zum Blockieren von Ultraviolett(UV)-Licht, Fähigkeit zum Erbringen von Leistung bei Anforderung und zum Bestehen bei extremen Temperaturen und schnellen und sehr starken Temperaturschwankungen, Kratzbeständigkeit und Beständigkeit bei Steinschlägen ein. Das Military Document der Vereinigten Staaten, welches transparente Panzerung regelt, ATPD 2532, stellt einen Host für extrem herausfordernde Leistungsanforderungen dar.
Technisches Entwickeln einer Lösung für all diese Anforderungen, wobei noch ein Produkt gestaltet wird, das einfach hergestellt werden kann, ist extrem herausfordernd. In vielen Fällen kann das Erfüllen eines Satzes von Anforderungen nachteilig in Bezug auf die technische Entwicklung und das Verfahren mit anderen Anforderungen sein. In manchen Fällen resultierte dies in technischen Kompromissen, welche äußerst kostenintensiv sind, insbesondere in Bezug auf die Pflicht-Lebensdauern dieser Fenster.
Ein Beispiel einer besonders schwierigen Gestaltungsherausforderung ist das Verhindern von Aufspaltung innerhalb des Fensters. Herkömmliche Haftmittel und Kunststoffpolymere, welche in Fenstern verwendet werden, sind hydrophil und absorbieren Wasser. Dies führt zu Aufspaltung, da das Wasser aus dem Material austreten möchte und/oder gefriert und sich ausdehnt abhängig von der Temperatur. Das Dokument ATPD 2532 verlangt eine Garantie für fünf Jahre Aufspaltungsbeständigkeit, welche bisher noch kein Hersteller erfüllen konnte.
Ein anderes Beispiel einer sehr schwierig bereitzustellenden Funktion betrifft die Auftrefffläche des Fensters, d. h. die Seite, die dem eindringenden Projektil zugewandt ist. Bisher war noch niemand in der Lage, ein Kunststoffmaterial auf die Auftrefffläche eines Fensters aufzubringen. Es wäre wünschenswert, dies zu tun, da eine Kunststoff-Auftrefffläche das Zusammenhalten von Glasscherben verbessern würde. Jedoch würde der Kunststoff nicht die Anforderungen für Abrieb, Sanderosion oder chemische Beständigkeit erfüllen, würde nicht die thermischen Spannungen im Zusammenhang mit der Herstellung von laminiertem Glas überstehen und/oder würde nicht in der Umgebung, in welcher das Fenster verwendet wird, bestehen. Jedoch würde eine Kunststoff-Auftrefffläche Beständigkeit gegenüber Steinschlagschaden in einem Umfang aufweisen, den Glas niemals erreichen könnte, würde sehr signifikante Verringerungen beim Gewicht ermöglichen und würde das beschädigte Glas besser zusammenhalten. Im Vier-Schuss-Test, einem der Tests, die verwendet werden, um das Einhalten der ATPD-Standards zu bestätigen, ist das letzte Merkmal für den ersten und den dritten Treffer wertvoll, aber äußerst wertvoll beim zweiten und vierten Treffer.
Demgemäß besteht ein Bedarf für ein Fenster, welches bei allen diesen widerstreitenden Belangen erfolgreich sein kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein transparentes Mehrschichtfenster bereit. Das Fenster umfasst: eine Auftrefffläche, umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite, wobei die Auftrefffläche eine transparente Polymerschicht und mindestens eine von einer organometallischen Schicht und einer Überzugsschicht benachbart zu dem transparenten Polymer umfasst; eine Haftmittelschicht benachbart zu der transparenten Polymerschicht der Auftrefffläche; und eine Masseschicht benachbart zu der Haftmittelschicht auf einer gegenüberliegenden Seite der Haftmittelschicht von der Haftmittelschicht, wobei die Masseschicht mindestens eine Schicht aus einem Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glas, Glaskeramik und transparenter Keramik besteht. Die Haftmittelschicht ist an die transparente Polymerschicht an einer ersten Grenzfläche zwischen der Haftmittelschicht und der transparenten Polymerschicht chemisch gebunden.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Mehrschichtfensters bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte von Herstellen eines Bilaminats aus einer transparenten Polymerschicht und einer Haftmittelschicht und Belichten des Bilaminats mit Ultraviolettlicht, um eine chemische Bindung an der Grenzfläche zwischen der transparenten Polymerschicht und der Haftmittelschicht herbeizuführen. Der Belichtungsschritt kann Belichten des Bilaminats mit ausreichend Energie umfassen, um eine exotherme Reaktion an der Grenzfläche zu induzieren, so dass eine Temperatur an der Grenzfläche während der exothermen Reaktion zwischen hundertfünfzig und dreihundert Grad Celsius vorliegt.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein transparentes Mehrschichtfenster bereit, umfassend: eine Auftrefffläche mit einer vorderen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche und eine Haftmittelschicht, die an die transparente Polymerschicht an der rückseitigen Oberfläche der Auftrefffläche chemisch gebunden ist. Die Auftrefffläche umfasst: eine transparente Polymerschicht; eine organometallische Schicht benachbart zu der transparenten Polymerschicht; und eine Überzugsschicht, um eine vordere Oberfläche der Auftrefffläche zu bilden, und benachbart zu der organometallischen Schicht. Die Überzugsschicht umfasst ein Material, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Silicium-Organometallverbindungen, diamantähnlichem Kohlenstoff und Kombinationen davon besteht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Zeichnung einer ersten Ausführungsform des Fensters der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine konzeptionelle Zeichnung einer Bindung zwischen zwei Schichten in dem Fenster von 1;
3 ist eine schematische Zeichnung einer zweiten Ausführungsform des Fensters der vorliegenden Offenbarung;
4 ist ein Diagramm des Temperaturanstiegs für das Enteisen einer Kunststoff-Auftrefffläche gegenüber einer aus Glas für einen konstanten Wärmefluss; und
5 ist eine schematische Zeichnung einer dritten Ausführungsform des Fensters der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Bezug nehmend auf 1 ist Fenster 20 der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Fenster 20 weist Masseschicht 1, Haftmittelschicht 3, transparente Polymerschicht 5, Schicht zur Förderung von chemischer Bindung 7 und äußere Schicht 9 auf. Wie nachstehend detaillierter erörtert wird, gibt es Grenzflächen chemischer Bindung zwischen Haftmittelschicht 3 und transparenter Polymerschicht 5; zwischen transparenter Polymerschicht 5, Förderungsschicht 7 und äußerer Schicht 9; und zwischen Masseschicht 1 und Haftmittelschicht 3. Diese chemischen Bindungen helfen signifikante Probleme bei momentan erhältlichen Fenstern, wie Aufspaltung, zu beseitigen. Zusätzlich ist äußere Schicht 9 (wenn vorhanden) auf transparente Polymerschicht 5 mit Hilfe von Förderungsschicht 7 aufgebracht, um eine Kunststoff-Auftrefffläche zu bilden. Überziehen der transparenten Polymerschicht 5 mit Förderungsschicht 7 und/oder äußerer Schicht 9 ermöglicht, das die Auftrefffläche viele der Vorteile von Kunststoff-Auftreffflächen, die vorstehend beschrieben werden, bereitstellt, während noch solche kritischen Tests wie Abriebbeständigkeit bestanden werden. Chemisches Binden der transparenten Polymerschicht 5 an die Haftmittelschicht 3 über Schicht 4 ermöglicht eine transparente Polymerkunststoff-Auftrefffläche, die ansonsten die erforderliche Aufspaltungsbeständigkeit nicht erfüllen würde. Das Mehrschichtfenster 20 der vorliegenden Offenbarung liefert erfolgreich einen Host widerstreitender Belange mit den Leistungsanforderungen bei militärischen Anwendungen und stellt so enorme Vorteile gegenüber momentan erhältlichen Fenstern bereit.
Wie in der vorliegenden Offenbarung definiert, betrifft der Ausdruck ”chemische Bindung” Bindungen zwischen zwei Substanzen, wobei die zwischenmolekularen Kräfte zwischen den zwei Substanzen so stark sind wie innerhalb einer der Substanzen – welche als Beispiele Van der Waals-, Dipol- oder Wasserstoffbrückenbindungen sein können. Chemische Bindungen können auch kovalente oder ionische Bindungen zwischen zwei Substanzen sein. Der Ausdruck ”Schmelzbindung” betrifft einen speziellen Typ chemischer Bindung, wobei Verhakungen von langen Polymerketten zwischen zwei Substanzen vorhanden sind. Die Ausdrücke ”Oberflächen-” oder ”mechanische” Bindung betreffen herkömmliche Haftmittelbindungen, wobei zwei Substanzen ineinander verschlungen oder in Rillen von jeder Substanz eingehakt werden, wenn sie zusammengepresst werden, wobei die Bindung zwischen den zwei Substanzen nicht so stark ist wie die zwischenmolekularen Kräfte innerhalb einer der Substanzen und wobei keine chemische Bindung stattfindet. Der Ausdruck ”Auftrefffläche” betrifft eine transparente Polymerschicht 5, wenn sie mit Förderungsschicht 7 und/oder äußerer Schicht 9 überzogen und an Schicht 3 chemisch gebunden ist.
I. Die Haftmittel- und transparenten Polymerschichten und die chemische Bindung dazwischen
Schicht 5 umfasst eine transparente Polymerschicht. Wenn in Verwendung, wird Fenster 20 mit verschiedenen Projektilen auf der transparenten Polymerschicht 5, die mit Förderungsschicht 7 und/oder äußerer Schicht 9 überzogen ist, getroffen. Einige der Funktionen der transparenten Polymerschicht 5 schließen Zurückhalten von Fragmenten, welche von anderen Schichten abbrechen, nach einem Einschlag (für verbesserte ballistische Leistung bei mehreren Treffern), Niedrighalten des Gewichts von Fenster 20 und Schützen der Schicht(en) aus Glas unter der transparenten Polymerschicht 5 in Masseschicht 1 (nachstehend detaillierter erörtert) vor Rissbildung oder Splitterbildung, wenn ein kleines Objekt wie ein von Hand geworfener Stein einschlägt, ein.
Geeignete transparente Kunststoffpolymere für Schicht 5 schließen Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly(methyl-2-methylpropenoat), Polyurethan, Nylon oder Polyimide ein, wobei jedes davon mit oder ohne Faserverstärkung erhältlich ist. Die transparente Polymerschicht 5 kann eine Dicke von sechs (6) Millimetern oder niedriger, von eineinhalb (1,5) Millimetern bis drei (3) Millimetern oder jedweden Unterbereichen dazwischen aufweisen.
Geeignete Beispiele von Polycarbonat werden unter anderem unter den Handelsnamen LEXAN^® von SABIC, CALIBRE^® von Dow Chemicals, MAKROLON^® von Bayer, PALGARD^® von PALRAM und PANLITE^® von Teijin Chemical Limited verkauft. PMMA kann unter den Handelsnamen PLEXIGLASS^®, PLEXIGLAS-G^®, R-CAST^®, PERSPEX^®, PLAZCRYL^®, LIMACRYL^®, ACRYLEX^®, ACRYLITE^®, ACRYLPLAST^®, ALTUGLAS^®, POLYCAST^® und LUCITE^® verkauft werden. PMMA wird auch oft allgemein Acrylglas oder einfach Acryl genannt. Geeignete transparente Polyurethane können von BAE systems unter dem Handelsnamen CrystalGuard^® verkauft werden. Transparente Polyamide können von Evonik unter dem Handelsnamen Trogamide^® verkauft werden.
Die transparenten Polymere von Schicht 5 können mikrokristallin sein, wobei die Kristallite so klein sind, dass Licht hindurchgeht. Beispiele dieser Art von Material sind Trogamide CX (z. B. Lexan^®, Makrolon^®). Das vorstehend erwähnte PMMA (auch als Acrylglas bekannt), transparentes Nylon, Amide können auch mikrokristalline Substanzen als eine einzelne Phase oder verstärkt mit Teilchen oder Fasern sein. Mit Teilchen oder Fasern verstärkte Polymere sind als Polymermatrixkomposite bekannt. Dünne Filme, die weniger als 1,5 mm dick sind, von transparenten Polymeren sind auch geeignet. Diese können zum Beispiel PET (Polyethylenterephthalat), wobei eine Marke davon als Mylar^® bekannt ist, und Polyester einschließen.
Haftmittelschicht 3 umfasst ein Polymerhaftmittel. Das Haftmittel kann aus thermoplastischem aliphatischem Polyurethan, Polyvinylbutyral, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer, Polyvinylacetalharz, Silikon, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acetalharz, Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulosetriacetat, Acryl, modifiziertem Acryl, Allylharz, chloriertem Polyether, Ethylcellulose, Epoxy, Fluorcarbonkunststoff, Ionomeren (z. B. Dupont Surlyn A), Melamin, Nylon, Parylenpolymer, transparentem Phenol, Phenoxyharz, Polybutylen, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen, Polyphenylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan, Polysolphon, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Silikon sowie Styrol-Acrylnitrid- und Styrol-Butadien-Copolymer ausgewählt sein. Jedwedes transparente Haftmittel, welches die optischen, strukturellen und chemische Bindung-Anforderungen von Fenster 20 erfüllt, ist geeignet.
In einer Ausführungsform wird zum Zusammenbauen von Fenster 20 zuerst ein Bilaminat aus transparenter Polymerschicht 5 und Haftmittelschicht 3 erzeugt. Wie nachstehend detaillierter erörtert wird, kann eine Grenzfläche 4 zwischen transparenter Polymerschicht 5 und Haftmittelschicht 3 entweder einen dünnen Film eines Polymers oder eine oder mehrere Umwandlungsphasen umfassen. Grenzfläche 4 ermöglicht eine chemische Bindung zwischen transparenter Polymerschicht 5 und Haftmittelschicht 3. Wie nachstehend detaillierter erörtert wird, macht die chemische Bindung, die zwischen den Schichten 3 und 5 erzeugt wird, die Bindung zwischen den beiden so stark wie die Materialien, die verbunden werden, und aufspaltungsbeständig im Vergleich zu momentan erhältlichen Fenstern. Bei letzteren sind jedwede Bindungen zwischen entsprechenden Schichten mechanisch und schwächer als die Materialien, die verbunden werden.
Ein Weg zur Erzeugung der chemischen Bindung an Grenzfläche 4 zwischen den Schichten 3 und 5 schließt Behandeln von transparenter Polymerschicht 5 mit einem dünnen Monomerüberzug und Einwirken von Lichtenergie darauf, um ein kationisches oder radikalisches Polymerisationsverfahren zu initiieren, ein. Das in der dünnen Filmschicht verwendete Material, welches auf die transparente Polymerschicht 5 aufgebracht wird, sollte deshalb Photoinitiatoren, die unter der Lichtenergie als freie Radikale oder Kationen aktiv werden, enthalten. Die Lichtenergie kann Ultraviolett(UV)-Belichtung oder sichtbares Licht abhängig vom Typ der verwendeten Photoinitiatoren sein. Die exotherme Polymerisation in dem dünnen Überzug, die durch Lichtenergie initiiert wird, erzeugt einen Temperaturanstieg, der ausreichend ist, eine Umsetzung zu verursachen, um mit jedwedem Material, welches in den Schichten 3 und 5 vorhanden ist, chemisch zu binden. In einer Ausführungsform umfasst Haftmittelschicht 3 aliphatisches Polyurethan, der dünne Überzug, der auf die transparente Polymerschicht 5 aufgebracht wird, ist acryliertes Urethan und die transparente Polymerschicht 5 umfasst Polycarbonat. Der dünne Überzug kann direkt belichtet werden, während er sich auf der transparenten Polymerschicht 5 befindet, oder er kann auch belichtet werden, wenn er sich zwischen der transparenten Polymerschicht 5 und der Haftmittelschicht 3 befindet. Im letzten Fall wird der dünne Überzug bevorzugt von der Seite der transparenten Polymerschicht 5 – d. h. durch die transparente Polymerschicht 5 – belichtet.
Geeignete Materialien für den dünnen Überzug, der zur Erzeugung von Grenzfläche 4 verwendet wird, sind transparentes Monomer oder Oligomere von acryliertem Urethan, aliphatischem acryliertem Urethan, Epoxy, Cyanoacrylat, Silikon, Vinylverbindung, Kombinationen davon oder andere transparente Harze mit Photoinitiator. Geeignete Photoinitiatoren für radikalische Polymerisation schließen alpha-Hydroxyketon, alpha-Aminoketon, Acyl- und Bis(acryl)phosphinoxid ein und für kationische Polymerisation schließen sie Aryldiazoniumsalz, Diaryliodoniumsalz, Triarylsulfoniumsalz und jedwede Kombinationen der vorstehenden ein. Obwohl diese speziellen Verbindungen in einer speziellen Verwendung bevorzugt sein können, ist jedwede Verbindung, welche hilft, die Polymerisationsreaktion zu initiieren, geeignet.
Belichten des dünnen Films mit Photoenergie in dieser Weise erzeugt eine exotherme Reaktion in Schicht 3, wodurch Grenzfläche 4 zwischen Schicht 3 und 5 und die lokalisierte Region auf eine Temperatur von einhundertfünfzig Grad Celsius bis dreihundert Grad Celsius oder höher erwärmt werden. Bei diesen Temperaturen können sich chemische Bindungen zwischen Haftmittelschicht 3 und transparenter Polymerschicht 5 bilden, wodurch die chemische Grenzfläche 4 erzeugt wird.
Bei einhundertfünfzig Grad Celsius zeigt eine dynamische mechanische Analyse von Polycarbonat eine sehr starke Verringerung des Elastizitätsmoduls des Polycarbonats. Polyurethan und Polycarbonat sind eines der wenigen Polymerpaare, das miteinander mischbar ist, so dass sie für das Fenster der vorliegenden Offenbarung besonders geeignet sind (obwohl sie nicht die einzigen potentiellen Verbindungen sind). So tritt bei dieser Temperatur, bei welcher das Polycarbonat sehr weich ist und das Urethan geschmolzen ist, Vermischen der Polymerketten auf, wodurch eine sehr starke Bindung zwischen den zwei Polymertypen erzeugt wird. Diese Bindungen umfassen Van der Waals-, Dipol-, Wasserstoffbrückenbindungen oder andere wie jene zwischen den Molekülen von jedem der Polymere, welche verbunden sind. Aufspalten des Bilaminats resultiert im Brechen von Polycarbonat anstatt Adhäsionsbruch.
Bei höheren Temperaturen fällt die Enthalpie, die erforderlich ist, um Polycarbonat fließfähig zu halten, ohne dass Scherkräfte erforderlich sind, sehr stark ab. Yang berichtet in Polymer Engineering and Science, v37, n1, pg 101–104, Jan. 1997 von einer Aktivierungsenthalpie von vierhundertdreizehn Kilojoule pro mol bei einhundertsechsundvierzig bis einhundertsiebzig Grad Celsius, einhundertsiebenundneunzig Kilojoule pro mol bei zweihundert Grad Celsius und einhundertacht Kilojoule pro mol bei zweihundertdreißig bis zweihundertsiebzig Grad Celsius. Dieser Effekt bedeutet, dass die Moleküle in dem Polycarbonat immer aktiver werden und in der Lage sind, sich mit dem Polyurethan in weniger Zeit zu vermischen, wenn die Temperatur ansteigt.
Lee berichtet in J. Polym. Sci. Teil A, 2, 2859, 1964, dass er mit Massenspektrometrie und Dampfphasenchromatographie bestimmt hat, dass Polycarbonat bei dreihundert bis dreihundertzwanzig Grad Celsius einen Oxidationsschritt erfährt. Diese Oxidation erzeugt eine Hydroxylverbindung und ein freies Radikal, wobei er vorschlägt, dass dieses mit dem Sauerstoff in Zusammenhang steht, der die Isopropylidengruppe des Polycarbonats angreift. So kann wie vorstehend beschrieben zwischen Temperaturen von einhundertfünfzig Grad Celsius bis dreihundertzwanzig Grad Celsius oder höher durch Vermischen, Van der Waals-, Dipol- oder Wasserstoffwechselwirkungen zwischen ungleichen Polymermolekülen oder die Bildung von kovalenten oder ionischen Bindungen chemisches Binden an Polycarbonat erreicht werden.
Wie vorstehend erörtert, kann die chemische Bindung an Grenzfläche 4 auch mit chemischer oder Schmelzbindung ohne den dünnen vorstehend erörterten Polymerfilm gebildet werden. In diesem Fall wird die Umwandlungsphase gebildet, die auch als eine abgestufte Region von Verhakung bekannt sein kann. Eine Region von Verhakung ist in 2 mit transparenter Polymerschicht 5 und Haftmittelschicht 3 gezeigt. Die Region, in der sich Stränge der zwei Materialien miteinander vermischen, ist die Verhakungsregion, Grenzfläche 4. In dieser Verhakungsregion, Grenzfläche 4, sind die zwischenmolekularen Kräfte zwischen den gemischten Strängen so stark wie Bindungen zwischen dem Material in einer der Schichten 3 oder 5. Bei Aufspaltung bricht so das Material in Polymerschicht 5 (z. B. Polycarbonat) anstatt eines Adhäsionsbruchs, der zwischen Schicht 5 und Haftmittelschicht 3 auftritt. In dieser Ausführungsform können die Schichten 3 und 5 bis zu einem Punkt erwärmt werden, an dem sie sich miteinander mischen können und eine Schmelzbindung an Grenzfläche 4 bilden.
Diese Struktur von Fenster 20 (d. h. mit der chemischen Bindung an Grenzfläche 4) und das Verfahren zur Herstellung davon stellen enorme Vorteile gegenüber momentan erhältlichen Fenstern bereit. Momentan erhältliche Fenster werden oft durch Aufeinanderschichten von Polymerhaftmittel- und transparenten Polymerschichten und dann Autoklavieren der Schichtstruktur hergestellt. Die Temperaturen in Autoklavierverfahren betragen typischerweise etwa einhundertzwanzig bis einhundertdreißig Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen, insbesondere im Falle von Polycarbonat und Polyurethan, werden jedoch nur mechanische Bindungen zwischen dem Polymer und dem Haftmittel gebildet. Darüber hinaus werden mit nur mechanischen Bindungen zwischen ihnen sowohl das Polymerhaftmittel als auch das transparente Polymer in momentan erhältlichen Fenstern Wasser in einer viel höheren Geschwindigkeit absorbieren und damit gesättigt werden, wenn das Fenster in einer Umgebung hoher Feuchte verwendet wird oder wenn die Polymerschichten vor der Verarbeitung in feuchten Umgebungen gelagert werden. Zusätzlich wurde berichtet, dass mechanische Verformung, d. h. Beanspruchung oder Spannung, Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeiten bei Polymeren erhöht, so dass es wahrscheinlich ist, dass das Wasser dazu neigt, sich zu Regionen von Beanspruchung oder Spannung zu bewegen.
Wenn eine konstante Wasserquelle in einer Umgebung hoher Feuchte bei erhöhter Temperatur vorhanden ist, werden beide, das Polyurethan und das Polycarbonat, gesättigt, wenn ausreichend Zeit bei einer speziellen Temperatur zur Verfügung steht. Wenn die Temperatur auf niedrige Level fluktuiert, wo der Sättigungsgrad von Wasser in jedem von dem Haftmittel und dem transparenten Polymer niedriger ist, wird das Wasser versuchen, aus jeder Komponente auszutreten. Das in dieser Weise freigesetzte Wasser wird sich als eine flache Blase an der Grenzfläche zwischen dem Polyurethan und dem Polycarbonat ausbilden, da die molekularen und adhäsiven Kräfte, die durch die mechanische Bindung erzeugt werden, welche das Wasser an dieser Grenzfläche überwinden muss, niedriger sind als die kohäsiven Kräfte in der Masse des Materials. Was bei niedrigeren Temperaturen auch passieren kann, ist, wenn Wasser gefriert und sich ausdehnt, dass es mehr Spannung auf die mechanische Bindung an dem bereits unter Spannung stehendem Punkt aufbringt. Dies ist ein Phänomen, welches in der Solarkollektorindustrie als ”Frost-Tau-Fehlerbildung” bezeichnet wird. Eine Aufspaltung, welche in dieser Weise stattfindet, ist extrem kostenintensiv, da sie erfordert, dass das Fenster ersetzt wird.
Die zwischenmolekularen Kräfte bei einer mechanischen Bindung sind viel schwächer als sogar die schwächsten molekularen physikalischen Kräfte – nämlich Van der Waals-Kräfte, welche typischerweise bei zwei bis fünfzehn Kilojoule pro mol liegen und vier bis fünf Nanometer weit reichen. Dipol-Dipol-Bindungen können doppelt so stark wie Van der Walls-Kräfte sein, aber Polycarbonat ist nicht polar, so dass diese Dipol-Dipol-Bindungen in Vorrichtungen des Standes der Technik nicht vorkommen.
Die chemische Bindung zwischen den Schichten 3 und 5, welche vorstehend beschrieben wird und durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt wird, beseitigt Wasserquellen-Aufspaltung, indem die molekularen Kräfte in der chemischen Bindung an der Grenzfläche 4 so stark gemacht werden wie die molekularen Kräfte in der Masse des Materials in den Schichten 3 und 5. Diese molekularen Kräfte können Van der Waals-, Dipol-Dipol-Bindungen oder Wasserstoffbrückenbindungen einschließen, die Bindungsstärken von zwanzig bis dreißig Kilojoule pro mol aufweisen, eine Länge in der Größenordnung von 0,2 Nanometer haben oder die vorstehend beschriebene Umwandlungsphase erzeugen. Das vorstehend beschriebene UV-Belichtungsverfahren kann auch in Brechen von Bindungen in der transparenten Polymerschicht 5 resultieren, wobei Radikale oder Kationen erzeugt werden, die frei für Bindung sind. Wenn dies geschieht, können kovalente Bindungen an der Grenzfläche 4 erzeugt werden, welche in einer Größenordnung von einhundertfünfzig bis neunhundert Kilojoule pro mol liegen und 0,1 bis 0,2 Nanometer lang sind.
Die chemische Bindung an der Grenzfläche 4, welche vorstehend beschrieben wird, kann durch Erwärmen von Haftmittelschicht 3 und transparenter Polymerschicht 5 auf die gewünschte Temperatur (z. B. dreihundert Grad Celsius), nachdem sie aneinandergehaftet wurden, erreicht werden. Dies ist jedoch von einem Herstellungsstandpunkt aus äußerst unpraktisch. Darüber hinaus würde ein Erwärmen der Schichten 3 und 5 in dieser Weise diese zum Gegenstand von Restspannungen bei Raumtemperatur machen, was Brüche erzeugen würde. Im Verfahren der vorliegenden Offenbarung wird die Bindung an der Grenzfläche 4 durch Verursachen der chemischen Reaktion zwischen den Schichten 3 und 5 in situ induziert. Die exotherme Reaktion findet auch lokal an der Grenzfläche 4 statt, so dass nicht die gesamten Schichten 3 und 5 Gegenstand für schädigende thermische Spannungen sind.
Die Bindung an der Grenzfläche 4 ist so stark, dass, wenn die Schichten 3 und 5 voneinander gelöst werden, die Materialien in jeder Schicht brechen oder reißen werden, bevor die Bindung gelöst wird (wie in 2 gezeigt). Dies stellt wieder eine signifikante Verbesserung gegenüber momentan erhältlichen Fenstern dar, welche in der vorstehend beschriebenen Weise wegen der vergleichsweise schwachen mechanischen Bindung zwischen den Schichten aufspalten, was als Adhäsionsbruch bekannt ist.
3 zeigt eine Ausführungsform von Fenster 20 mit einer Enteisungsschicht 3a. Schicht 3a umfasst die vorstehend in Bezug auf Schicht 3 beschriebenen Haftmittel und auch eine Komponente, die beim Enteisen von Fenster 20 hilfreich sein kann. Diese Komponente kann eine herkömmliche Enteisungsmatte mit eingebettetem Draht sein, wobei Drähte mit Widerstand und kleinem Durchmesser in einem Muster niedergelegt sind und an Stromschienen angeschlossen sind, die zu Verbindungen führen, die am elektrischen System eines Fahrzeugs angesteckt werden (nicht gezeigt). Die Enteisungskomponente kann auch eine Abscheidung eines dünnen elektrisch leitfähigen Films wie Indiumzinnoxid oder Zinnoxid sein. Schließlich kann die Enteisungskomponente eine transparente elektrisch leitfähige Schicht sein, umfassend Nanoteilchen aus einem elektrisch leitfähigen Metall oder Halbleiter, dispergiert in dem mit UV angeregtem kationischen oder radikalischen Polymer.
Eine dünne elastische Auftrefffläche ermöglicht auch die Verwendung von elektrothermischer Pulsenteisung oder Elektroimpulsenteisung. Eine dünne Kunststoff-Auftrefffläche ermöglicht auch schnelles Enteisen. Eine typische Borosilikatglas-Auftrefffläche würde in einer Größenordnung von neun Millimetern liegen, wogegen eine Kunststoff-Auftrefffläche eine Dicke von nur drei Millimetern haben kann. Borosilikatglas hat eine Dichte von 2,2 Gramm/Kubikzentimeter, wobei Polycarbonat eine Dichte von 1,2 Gramm/Kubikzentimeter hat. So bringt bei einem Drittel der Dicke und ungefähr der Hälfte der Dichte eine Kunststoff-Auftrefffläche ein Sechstel der Masse mit sich, die durch die Enteisungsvorrichtung erwärmt werden muss.
Eine Finite-Elemente-Analyse dieses Effekts auf das Erwärmen ist an einem Beispiel in 4 nachstehend gezeigt, wobei 10 mm Glas mit 3 mm PC unter Verwendung eines Flusses von 1800 W/m², einer Konvektion von 10 W/(m²·°C) bei –32°C und 30 Minuten (1800 Sekunden) verglichen werden. Diese Analyse zeigt, dass die Kunststoff-Auftrefffläche eine Temperatur, bei welcher Eis beginnt zu schmelzen, (null Grad Celsius) in etwa einem Fünftel der Zeit erreicht, die die Glasoberfläche benötigt, um die gleiche Temperatur zu erreichen.
II. Die Auftrefffläche
Die transparente Polymerschicht 5 zusammen mit der Förderungsschicht 7 und/oder äußeren Schicht 9, kombiniert mit der chemischen Bindung an Schicht 3 bildet eine Auftrefffläche mit einer Funktion, die eine reine Polymer- oder Glasschicht nicht aufweist – nämlich wie im Abschnitt des Standes der Technik vorstehend beschrieben die Fähigkeit, gegen einen Schaden durch Steinschlag oder Einschläge von kleinen Objekten beständig zu sein. Die Auftrefffläche der vorliegenden Offenbarung ist auch gegenüber Aufspaltung beständig, erwärmt sich schneller, wobei sie schneller enteist, und hält Glasfragmente von früheren Einschüssen zurück, wodurch Lösungen mit niedrigerem Gewicht für mehrere Treffer möglich werden. Die Auftrefffläche der vorliegenden Offenbarung stellt diese Funktion bereit, während sie auch noch die Vorteile von anderen Polymeren bereitstellt, welche bei Militärverwendungen erforderlich sind, nämlich Kratz- oder Erosionsbeständigkeit, chemische Beständigkeit und Temperaturspannungsbeständigkeit.
Wie in 1 gezeigt, befindet sich Schicht 7 zwischen der äußeren Schicht 9 und der transparenten Polymerschicht 5. Chemische Bindungen werden zwischen den Schichten an den Grenzflächen 6 und 8 erzeugt.
In einer Ausführungsform ist Förderungsschicht 7 eine organometallische Verbindung. Diese organometallische Verbindung bindet chemisch an die transparente Polymerschicht 5 an der Grenzfläche 6 und ermöglicht chemisches Binden an Schicht 9 an der Grenzfläche 8. In einer Ausführungsform ist das organometallische Material von Schicht 7 ein Polymer auf Silicium-Basis, welches als Polysiloxan bekannt ist. Die Dicke von Schicht 7 kann eine Dicke von mehreren Molekülen bis zu einhundert Mikron sein oder in jedweden Unterbereichen dazwischen liegen. Wie vorstehend beschrieben, kann die transparente Polymerschicht 5 Polycarbonat sein. Geeignete Polycarbonate mit Polysiloxan-Überzug schließen Bayers Makrolon^®-AR, SABICs LEXAN^® MR101, HLG5 und HLG3A ein.
Polysiloxane können in einigen Arten und Weisen an Polycarbonat chemisch gebunden werden. Das Patent der Vereinigten Staaten mit der Nr. 5,554,702 lehrt ein polymeres Kupplungsmittel, wobei ein epoxidiertes Silan mit Polycarbonat in der Gegenwart eines quartären Ammoniumsalzes umgesetzt wird. Das Patent der Vereinigten Staaten mit der Nr. 4,232,088 lehrt eine Primerschicht auf Polycarbonat, worauf ein Polysiloxan-Überzug aufgebracht wird. Nicht alle Polycarbonate mit Polysiloxan-Oberzug sind geeignet. Einige Polysiloxan-Überzüge, welche als ein Lack durch Fluten oder Tauchen ohne ausreichende Nachhärtung aufgebracht werden, weisen keine chemische Bindung des Überzugs zu dem Polycarbonat auf, und es wurde beobachtet, dass sie innerhalb ein paar Jahren oder weniger in Umwelttests in heißen feuchten Umgebungen, unter Bedingungen von Wärmeschock oder während dem Autoklavierverfahren, das anschließend zum Binden an die Masseschicht 3 verwendet wird (nachstehend detaillierter beschrieben), reißen oder abblättern.
Die Schicht zur Förderung von chemischer Bindung 7 schließt bevorzugt Additive, wie Mineralien in Nanogröße, ein. Diese Mineralien in Nanogröße können Oxide wie Siliciumdioxid oder Titandioxid einschließen. Die Oxide weisen bevorzugt einen Durchmesser von niedriger als 100 Nanometern und stärker bevorzugt einen Durchmesser von niedriger als 50 Nanometern auf. Diese Größen sind wichtig, um Transparenz aufrechtzuerhalten. Diese Additive in Schicht 7 erniedrigen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten davon auf einen Level zwischen dem von Schicht 5 und Schicht 9. Dies minimiert die Spannungen aufgrund von Unterschieden bei der thermischen Ausdehnung, welche sich über Temperaturzyklen oder während dem Einwirken von Umgebungen von thermischem Schock entwickeln und die zu Aufspaltung oder Rissbildung des Überzugs bzw. der Überzüge führen können.
UV-Additive können zu einer oder mehreren der Schichten der Auftrefffläche gegeben werden. Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck ”UV-Additiv” eine Verbindung, die hilft, die Wirkungen von UV-Strahlung auf die Schichten und chemischen Bindungen in Fenster 20 zu minimieren. Diese Additive können Verbindungen, die UV selber absorbieren oder die den durch UV verursachten Abbauprozess in einer anderen Art und Weise behindern, sein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
UV-Additive sind keine Vorraussetzung in Fenster 20, können aber zum Erreichen einer langen Lebensdauer gegen Aufspaltung sehr hilfreich sein. Ohne UV-Additive kann die durch die UV-Einwirkung erzeugte Wärme die Bindungen, die die Überzugsschicht 7 an dem transparenten Kunststoff der transparenten Polymerschicht 5 halten, brechen. Die UV-Absorber können in Fenster 20 über einen von drei Wegen eingebracht werden: 1) Additive für die transparente Polymerschicht 5, 2) Additive für die Förderungsschicht 7 und 3) Coextrusion einer ”Cap”-Schicht auf der Auftreffflächenseite der transparenten Polymerschicht 5, mit einer hohen Konzentration an UV-Additiven. Die Konzentration der UV-Additive in der letzten Ausführungsform kann bis zu 1 Gew.-% betragen oder in jedweden Unterbereichen davon liegen.

Geeignete UV-Additive sind in Tabelle 1 nachstehend abhängig von dem Polymer der Schichten 7 und 5 gezeigt. Die ersten vier, die aufgelistet sind, absorbieren UV. HALS (Hindered Amine Light Stabilizers) absorbieren UV nicht, sondern bilden Nitroxylradikale, die die Produkte des Photoabbaus einfangen und den Abbauprozess behindern. Andere wichtige UV-absorbierende Verbindungen schließen Hydroxyphenylbenzotriazole; Hydroxyphenyl-s-triazine; Oxalanilide; und 2-Hydroxybenzophenone und das häufig verwendete 2-(2-Hydroxyphenyl)benzotriazol ein. Spezielle Beispiele von geeigneten klaren oder transparenten Additiven schließen ein Cyasorb UV-3638F von Cytec, Uvinul^® 3030 ist ein Cyanoacrylat von BASF, Tinuven 360 ist ein Benzotriazol von Ciba und Patent Nr. 5,391,795 lehrt silylierte Mittel 4,6-Dibenzoyl-z-(trialkoxysilylalkyl). Tabelle 1

UV-Additiv	Epoxide	PC	TPU	PMMA	PET/PETG	Duroplast-PU
Benzoat		X	X	X	X
Benzophenon	X	X		X	X	X
Benzotriazol	X	X	X	X	X	X
Cyanoacrylat		X		X	X	X
HALS	X	X	X	X	X	X
Nickel		X
Zn-Verbindungen		X

PC ist Polycarbonat, TPU ist transparentes Polyurethan, PMMA ist Polymethylmethacrylat, PET/PETG ist Polyethylenterephthalat/Glycol-modifiziertes Polyethylenterephthalat und PU ist Polyurethan.
Die äußere Schicht 9 kann aus jedwedem transparenten Material mit den früher beschriebenen erforderlichen Eigenschaften (Abriebbeständigkeit, Transparenz, chemische Beständigkeit, Fähigkeit chemisch an die nächste Schicht zu binden) hergestellt werden. Die äußere Schicht 9 kann ein bzw. eine oder mehrere Metalle, Oxide, Keramiken, Nitride, Carbide und Organometallverbindungen umfassen. Spezielle Beispiele für das Material von Schicht 9 schließen Siliciummonoxid (SiO), Silika (Siliciumdioxid, SiO₂), Siliciumnitrid (Si₃N₄), Silicium-Organometallverbindungen oder kohlenstoffhaltige Si-O-Verbindungen ein. Ein Beispiel der letzten ist diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC). Die äußere Schicht 9 hat eine Dicke in der Größenordnung von Mikrons. Sie kann eine Dicke von mehreren Molekülen oder bis zu einhundert Mikron oder jedweden Unterbereichen dazwischen aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt die Dicke der Schicht 9 vier bis sieben Mikron.
Schicht 9 wird auf Förderungsschicht 7 mit einem chemischen Dampfabscheidungsverfahren oder einem Plasma-unterstützten chemischen Dampfabscheidungsverfahren aufgebracht und bildet nach der Aufbringung eine chemische Bindung mit Förderungsschicht 7 an der Grenzfläche 8. Das Material der äußeren Schicht 9 bildet eine chemische Bindung mit dem Material von Förderungsschicht 7 als ein Ergebnis davon, dass das Plasma Spezies auf der Oberfläche von Förderungsschicht 7 anregt und Organometallchemie auf Silicium-Basis zwischen jenen angeregten Spezies und den Abscheidungsdämpfen von Schicht 9 ermöglicht.
Die äußere Schicht 9 kann eine oder mehrere Schichten aus den vorstehend beschriebenen Materialien umfassen. In einigen Ausführungsformen liegen zwei oder drei solche Schichten vor. Polycarbonat wie das in der transparenten Polymerschicht 5 wird typischerweise unter den Bedingungen, bei welchen Fenster 20 verwendet wird, nicht brechen oder reißen. Jedoch gibt es beim Überziehen von Polycarbonat mit einem glasartigen oder keramikartigen Überzug in der vorstehend beschriebenen Weise in Bezug auf Schicht 9 Bedenken, nämlich dass der Überzug zu dick ist und sich wie ein Glas verhalten und reißen kann. In der vorliegenden Offenbarung wurde Testen mit einem chemischen Dampfabscheidungsverfahren, das zweiundzwanzig Schichten abschied, durchgeführt, wobei die oberste Schicht davon Siliciumdioxid war. Dieser dicke harte Überzug nutzte sich ab und zeigte keine Anzeichen von Rissbildung, als ein mit der Hand geworfener harter Stein aufschlug. Es wurde ein thermischer Zyklus auf eine niedrige Temperatur zwischen –25 und –54°C durchgeführt und es gab immer noch keine Anzeichen von Rissbildung. Folglich erfüllt ein Fenster 20 sogar mit mehreren Auftreffflächeschichten die Anforderungen.
Die resultierende Auftrefffläche stellt eine signifikant verbesserte Kratz- und Steinschlagbeständigkeit und Aufspaltungsbeständigkeit gegenüber momentan erhältlichen Fenstern bereit, was die Lebensdauer des Fensters 20 signifikant verlängert. Zudem kann das Fenster 20 durch Manipulieren der Brechungsindizes, welche bei Fenster 20 und speziell bei der äußeren Schicht 9 verwendet werden, von der sicheren Seite aus gesehen transparent aussehen und von der Auftreffflächeseite aus gesehen reflektierend aussehen. Dies schützt die Personen, die durch Fenster 20 geschützt werden, auch davor gesehen zu werden.
Darüber hinaus erzeugt das Überziehen von Fenster 20 mit einer äußeren Schicht 9 in der vorstehend beschriebenen Weise eine Barriere zwischen der äußeren Umgebung und dem transparenten Polymer in Schicht 5 (z. B. Polycarbonat). Diese Barriere schützt die transparente Polymerschicht 5 vor Chemikalien, die eine Gefahr dafür darstellen könnten. Zum Beispiel wird mit Schicht 9 das Fenster 20 gegen Erdöldestillate sowie die anderen herkömmlichen Reinigungs- und Umweltchemikalien, die auf ein Fenster einwirken, beständig sein.
Einige fortschrittliche Überzüge, die in Förderungsschicht 7 verwendet werden, insbesondere jene, die mit den vorstehend beschriebenen Nanoteilchen-Mineralienverstärkungen verstärkt sind, weisen eine ausreichende Beständigkeit, um alleine verwendet zu werden, auf (d. h. ohne durch äußere Schicht 9 geschützt zu werden). Eine solche Ausführungsform wird in 5 gezeigt. Schicht 11 ist in dieser Ausführungsform an die transparente Polymerschicht 5 an Grenzfläche 10 chemisch gebunden. Schicht 11 kann Polysiloxan oder andere transparente Polymere wie jene, welche vorstehend in Bezug auf die transparente Polymerschicht 5 beschrieben werden, die eine Dispersion der Mineralien in Nanogröße umfassen, welche mit Bezug auf Förderungsschicht 7 vorstehend beschrieben werden, einschließen.
III. Die Masseschicht, die Haftmittelschicht und die chemische Bindung dazwischen
Masseschicht 1 umfasst mindestens eine Schicht aus einem Glas, einer Glaskeramik oder einer transparenten Keramik. Geeignete Glasmaterialien schließen Natronkalkglas, Natronkalkglas mit niedrigem Eisengehalt (z. B. Starphire^® oder Optiwhite^®) oder Borosilikatglas (z. B. Borofloat^® 33 oder Borofloat^® 40) ein. Geeignete Glaskeramiken schließen Lithiumaluminiumsilikatglas und Aluminiumsilikatglas ein. Glaskeramikmaterialien können auch jene mit einer kristallinen Phase von Beta-Quarz, Spinell, Beta-Willemit, Forsterit, Spinell-Mischkristall, Mullit und ähnliche Glaskeramiken einschließen. Beispiele dieser Glaskeramikmaterialien werden als Robax^®, Resistan^® und Zerodur^® verkauft. Geeignete transparente Keramiken werden unter den Handelsnamen Spinel^® oder ALON^® verkauft. Die Gesamtdicke der Masseschicht 1 kann fünf Millimeter bis fünfzig Millimeter betragen.
Eine chemische Bindung wird zwischen Masseschicht 1 und Haftmittelschicht 3 an der Grenzfläche 2 erzeugt. In einer Ausführungsform umfasst Masseschicht 1 Glas oder Glaskeramik und Haftmittelschicht 3 umfasst aliphatisches Polyurethan. Silanol-Additive können mit den vorstehend für Haftmittelschicht 3 beschriebenen Materialien aufgenommen werden oder können zu einer Waschflüssigkeit, die vor dem Binden auf Masseschicht 1 aufgebracht wird, gegeben werden. Zur Bildung der chemischen Bindung kann Fenster 20 in einem Autoklavierverfahren hergestellt werden. Masseschicht 1 kann auch an das vorstehend in Abschnitt I erörterte Bilaminat angebracht werden.
Hydroxylierung findet an Grenzfläche 2 durch Wasser, welches chemisch mit hängenden Siliciumkationen oder den Siliciummonoxidanionen in Masseschicht 1 reagiert, durch Hydrolyse von Siloxanbindungen oder durch Ionenaustausch an nicht-verbrückenden Sauerstoffstellen statt. Diese hydroxylierten Oberflächen sind mit Silanolen hoch reaktiv und werden starke kovalente Bindungen bilden.
Masseschicht 1 ist dem Inneren des Bereichs, welcher durch Fenster 20 geschützt wird, gegenüber der äußeren Schicht 9 (wenn vorhanden), was als die ”sichere Seite” bekannt ist, zugewandt. Das Glas- oder Keramikmaterial in Schicht 1, wenn ein Projektil einschlägt, das auf die Auftrefffläche 20 auftrifft, kann auf der sicheren Seite splittern oder fragmentieren, wodurch kleine Glas- oder Keramikfragmente erzeugt werden, die als Splitter bekannt sind. In einigen Verwendungen ist es nicht kritisch, die Splitter einzuschränken oder einzufangen, da sich Personen typischerweise nicht im unmittelbaren Bereich von Fenster 20 aufhalten. In einigen Verwendungen werden jedoch (zum Beispiel Fahrzeuge) Personen sehr nahe an Fenster 20 auf der sicheren Seite sein und in diesem Fall müssen Splitter stark eingeschränkt, wenn nicht vollständig beseitigt werden. Für diese Verwendungen kann Masseschicht 1 eine zusätzliche Schicht aus transparentem Polymer, ähnlich zur vorstehend beschriebenen transparenten Polymerschicht 5, aufweisen. Wenn Fenster 20 zusammengebaut wird, werden die transparente Polymer- und Glas-, Glaskeramik- oder transparente Keramikschicht oder -schichten in Masseschicht 1 zusammengebaut und mit einem Haftmittel in der in Bezug auf die Schichten 1, 3 und 5 vorstehend beschriebenen Weise chemisch aneinander gebunden.
IV. Experimentelle Daten
a. Chemische Bindung zwischen Polymerschicht 5 und Haftmittelschicht 3
In einem Adhäsionstest wurde eine quadratische Grundfläche von 3'' × 3'' aus Polycarbonat mit einer Dicke von 0,22'' an ein Band von 1'' × 5'' aus Polycarbonat mit einer Dicke von 0,22'', welches auf jeder Seite der Grundfläche um 1'' überhing, gebunden. Eine Druckzylindervorrichtung bringt ein Drehmoment auf die Unterseite der überhängen Region auf, um das Band von der Grundfläche abzulösen. Ein Druckmessgerät zeigt den Level an, der benötigt wird, um bei der Probe die Bindung zu lösen. Inaugenscheinnahme und Mikroskopie wird zum Bestimmen des Typs des Bruchs, welcher ein Adhäsionsbruch, Kohäsionsbruch, Bruch mit mehreren Ursachen oder Substratbruch sein kann, verwendet.
Beispiele der Bindungsbrüche bei autoklavierten aliphatischen thermoplastischen Polyurethanbindungen und dem gleichen Typ von Bindungen mit vermischten Polymerbindungen, die durch konforme Überzüge zum Verarbeiten bei einer Temperatur über der Viskositätsabfalltemperatur erzeugt werden, sind nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Wie vorstehend erwähnt, sind das Problem bei den konformen Überzügen die optischen Eigenschaften. Das Problem bei der einhundertfünfzig-Grad-Verarbeitung ist, dass wiederholtes Einwirken das Polycarbonat schwächen kann und ein Verarbeiten bei diesen hohen Temperaturen in schädlichen Restspannungen resultiert. Tabelle 1: Bindungen des Standes der Technik.
Testergebnisse von Proben, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt. Es gibt mehrere Arten von Brüchen, welche verschieden von Bindungsbrüchen sind: Bruch mit mehreren Ursachen, Kohäsionsbruch und sogar Substratbruch (d. h. das Brechen des Polycarbonats). Tabelle 2
Es ist wichtig, dass die Vorgehensweise von exothermer Bindung chemische Bindungen bereitstellt, was in Tabelle 2 durch Nicht-Adhäsionsbruch nachgewiesen wird. Die optische Transmission sollte auch so hoch wie möglich bleiben.
Für die Bindungsprobe des Standes der Technik in Tabelle 2 beträgt die photopische Transmission bezogen auf den Leuchtkörper A 89,9% und die Nachtsichtbrille(NVG)-Transmission beträgt 89,5%. Für die anderen in Tabelle 2 liegt die photopische Transmission in einem Bereich von 85% bis 90% und die NVG von 82% bis 90%.
Die Daten in Tabelle 2 zeigen, dass sogar mit der vorstehend beschriebenen Struktur manchmal Adhäsionsbruch auftrat, was auf eine mechanische Bindung hinweist. Um eine konsistente chemische Bindung sicherzustellen, ist es bevorzugte Praxis, die Proben unter einem Inertgas wie Helium, Argon oder Stickstoff herzustellen (Schichten der Lagen), um das Vorhandensein von Kationen oder Radikalen zu vermeiden, die sich mit Sauerstoff umsetzen. Zudem ist in der Ausführungsform, in welcher Haftmittelschicht 3 Polyurethan umfasst, mehr Energie (d. h. UV-Photoenergie) notwendig, um die gewünschte Bindung zu erreichen. In den letzten sieben Proben von Tabelle 2, bei welchen ein Inertgas oder mehr Energie verwendet wurde, zeigte jede Probe eine Art von Bruch, welche verschieden von Adhäsionsbruch ist.
Die vorliegende Offenbarung zieht auch eine Alternative in Betracht, um Binden an die Polyurethan-Haftmittelschicht sicherzustellen. In dieser Ausführungsform wird etwas von dem thermisch erweichenden Haftmittel-Polyurethan gemahlen und in den Überzug gemischt. Dies führt zu einer höheren Kontaktoberfläche mit dem Überzug während der kationischen Reaktionsphase und fördert Schmelzbindung der Polyurethanteilchen mit dem Film des Polyurethan-Haftmittels in den Bereichen, in welchen sie während der nachfolgenden Autoklavierverfahren in Kontakt sind.
b. Auftrefffläche
Beständigkeit gegenüber Rissbildung bei Einschlägen von kleinen Objekten wurde mit mehreren unterschiedlichen Tests bewertet. Bei einem wurde ein 2017 A-Klasse-Aluminiumobjekt mit 20 Gramm und einem Durchmesser von 19–20 mm und einer Länge von 30–31 mm mit einer konischen 90-Grad-Nase, umfassend 9–11 mm der Spitze so eingesetzt, dass es auf der Fläche eines laminierten Glas-Prüfkörpers mit einhundertdreiundvierzig Metern pro Sekunde einschlug. Er ist als der French-Gravel-Test bekannt. Unter diesen Bedingungen reißen Glasschichten typischerweise, weisen kegelförmige Risse, zur Mitte hin orientierte Risse, eine zentrale Bruchzone und manchmal lange radiale Risse auf. Diese Effekte können minimiert werden, wenn die Glasschicht dick genug ist (typischerweise über 5 mm, wobei oft 10 mm oder mehr notwendig sind) und/oder eine chemisch verstärkte Oberflächenschicht aufweist.
Bei den Fenstern der vorliegenden Offenbarung gibt es sogar mit einem dünnen (dreißig mils und weniger) Polymerflächengebilde, das an einem getemperten Standardglas angehaftet ist, keine Rissbildung jedweden Typs im Glas. Wenn der Polymerbelag so dünn ist, kann er reißen und sich aufhäufen, aber das Glas bricht trotzdem nicht. Bei dickeren Polymerschichten (z. B. 0,22'' Polycarbonat) hinterlässt dieses besondere Projektil eine Einkerbung. Obwohl diese Einkerbungen und Risse in den Polymeren nicht so wünschenswert wie kein Schaden sind, haben sie den Vorteil, dass sie sich nicht ausbreiten oder zu langen Rissen ausdehnen, welche das größte Problem im Zusammenhang mit der Sicht sind.
In einem anderen Test sind Steine nach Geologie und Masse charakterisiert und eine Masse von typischerweise 120–160 Gramm wird verwendet. Diese Steine werden fallengelassen oder geworfen aus vorgeschriebenen Distanzen, um Situationen von unterschiedlichen Einschlagenergien bei Proben zu erzeugen, die einzelne Schichten, Bilaminate und mehrschichtige Laminate umfassen. Es wurde beobachtet, dass Glas, sogar chemisch verstärktes dickes Glas bei einem vertikalen Fall abgenutzt wird oder Absplitterungen erfährt und dass bei den besten chemisch verstärkten Gläsern eine Fallhöhe von über 10 Fuß bei einem Stein mit 130 Gramm notwendig sein kann, um irgendetwas zu erzeugen, das schwerer wiegend als Abnutzung ist. In ähnlicher Weise zeigt das bzw. die beste chemisch verstärkte Glas oder Glaskeramik bei einer 1,75'' Stahlkugel keinen Schaden bis zu einer Fallhöhe von über 10 Fuß und manchmal bis zu 20 Fuß. Mit demselben Stein oder derselben Stahlkugel, die fallengelassen werden mit einer kombinierten Rotationsbewegung, können ein kegelförmiger Riss und kleine radiale Risse durch einen Fall von weniger als einem Fuß erzeugt werden.
Polycarbonat wird unter diesen Bedingungen nicht brechen oder reißen. Wenn man das Polycarbonat jedoch mit einem glasartigen oder keramikähnlichen Überzug überzieht, um die gewünschte glasähnliche Abriebbeständigkeit zu erhalten, und wenn dieser Überzug zu dick ist, kann er wie ein Glas wirken und der Überzug kann reißen. In der vorliegenden Offenbarung wurde wie vorstehend beschrieben Polycarbonat, überzogen durch ein Plasma-verbessertes CVD-Verfahren, welches viele Schichten ablegte, getestet, wobei die oberste Schicht Siliciumdioxid umfasste. Dieser dicke harte Überzug zeigte Abnutzung und keine Anzeichen von Rissbildung, als ein harter mit der Hand geworfener Stein einschlug. Es wurde ein thermischer Zyklus auf eine niedrige Temperatur zwischen –25 und –54°C durchgeführt und es gab keine Anzeichen von Rissbildung.
Das gleiche überzogene Polycarbonat wurde gegen eine Siliciumnitrid-Kugel mit einem Durchmesser von 12,7 mm getestet, welche sich mit über 60 Fuß/Sekunde fortbewegte, eine Geschwindigkeit, die typischerweise in chemisch verstärktem Natronkalksilikat- oder Borosilikatglas einen Ringriss, kegelförmigen Riss oder einen schwerer wiegenden Riss verursacht, und wir beobachteten keinen Schaden.
Ein letzter Test ist, einen spitzen Stahlimpaktor, der an einem Pendel befestigt ist, in die Oberfläche der Probe schwingen zu lassen. Der Impaktor ist Stahl mit einem Durchmesser von 0,3'', gehärtet auf RC60 und mit einer Spitzbogennase. Dieser Test erzeugt in Glas- oder Glaskeramikoberflächen einen kleinen Splitter in der Größenordnung von 3 mm. Abhängig vom Typ des Glases und vom Probenaufbau, einlagig, Bilaminat oder mehrlagiges Laminat, wird sich dieser Splitter zu einem langen Riss ausdehnen, wenn ein thermischer Zyklus auf niedrige Temperaturen im Bereich von –25 bis –54°C durchgeführt wird. Als jedoch das mehrschichtige harte überzogene Polycarbonat, das gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, in diesem Test getroffen wurde, wurden kleine Vertiefungen erzeugt, die sich nicht zu irgendeinem schwerer wiegenden Schaden ausbreiteten.

Der normalerweise verwendete Abriebtest ist eine Taber-Abriebmaschine mit CS-10F-Rädern, die an jedem Rad mit 500 Gramm beladen ist. Das Ausmaß des Abriebs auf die Verringerung der Sicht wird durch Änderung bei der Trübung bestimmt, welche unter Verwendung eines Hazegard von BykGardner gemessen wird. Daten für diesen Test zusammen mit optischen Daten sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3. Optische Eigenschaften und Trübungsergebnisse für Polycarbonat mit abriebbeständigen Überzügen verglichen mit Glas und reinem Polycarbonat.

					Änderung bei der Trübung
Material	Dicke	Anfängliche optische Eigenschaften			Zyklen mit 10CSF 500 gr
Material	(mm)	Photopisch	NVG	Trübung	100	500	1000
Getempertes Natronkalkglas	5,6	91,2	na	0,46	na	na	2,35
Getempertes Borosilikatglas	3	92,6	na	0,48	na	na	0,68
Glaskeramik	4	86,9	na	0,48	na	na	1,31
Getempertes Borosilikat	3	92,7	na	0,48	na	na	0,63
Polierte Glaskeramik	8	86,8	na	0,39	na	na	0,94
Reines Polycarbonat	1,6	88,3	89,13	0,37	23,57	24,87	27,1
Polycarbonat mit Siloxan-Überzug	1,4	93,1	93,8	0,54	1,48	3,74	5,15
Polycarbonat mit Siloxan-Überzug	3	89,3	90,2	0,74	2,6	5,4	7,3
Polycarbonat mit Siloxan-Überzug	3	89,6	90,9	0,33	1,23	2,92	4,41
Polycarbonat mit fortschrittlichem Siloxan-Überzug	3	90,5	91,5	0,15	0,78	1,33	1,81
Polycarbonat mit einem Überzug aus nanodispersem Oxid	3	na	na	0,4	na	0,7	0,8
Polycarbonat mit einem Überzug aus PECVD Si-O	3	na	na	0,2	1,6	1	< 2
Polycarbonat mit einem Überzug aus PECVD DLC + Polysiloxan	3	89,9	92	1,375	0,217	0,417	0,367

Diese Daten zeigen die Machbarkeit, ein überzogenes Polycarbonat (d. h. gemäß der vorliegenden Offenbarung) mit einer Abriebbeständigkeit, die gleich oder besser als Glas ist, unter Verwendung eines fortschrittlichen Polysiloxan-Überzugs, eines Überzugs aus nanodispersem Oxid oder CVD mit einem Material wie Si-O, DLC oder anderem Material wie Siliciumnitrid, das härter als Siliciumdioxid oder Siloxan ist, zu erreichen.
Die chemische Beständigkeit von Polycarbonat mit einem Überzug aus PECVD DLC+Polysiloxan gegen Dieselkraftstoff, Motoröl und Haushaltsglasreiniger durch Aufbringen von mehreren Tropfen von jeder Chemikalie auf die Oberfläche und jeweils Abdecken mit einem Uhrglas, um die Dämpfe einzufangen. Die Prüfkörper wurden bei Raumtemperatur für 48–72 Stunden belassen. Die Prüfkörper wurden durch Augenschein untersucht und zeigten keine Anzeichen von Rissbildung, Abblättern, Schleier, Aufspaltung, Haarrissbildung oder jedwede sichtbaren Zeichen von Abbau. Die anfängliche Trübung der Prüfkörper lag in einem Bereich von 0,9 bis 1,4. Die Trübung am Ende lag in einem Bereich von 1,2 bis 1,3; eine nicht signifikante Änderung.
Schließlich wurde die Temperaturstabilität des Polycarbonats mit einem Überzug aus PECVD DLC+Polysiloxan durch Aussetzen einer Taber-Abriebprobe (Quadrat von 100 × 100 mm) einem Autoklavierzyklus unter Verwendung von 95 psi und bis zu 120°C für 6 Stunden getestet. Darauf folgte Platzieren in einer Kammer, die auf –31°C vorgekühlt worden war, wobei man sie 2 Stunden lang quellen ließ, und dann Überführen in weniger als einer Minute in einen Topf mit Wasser, welches auf +71°C vorerwärmt worden war, und Einweichen für 2 Stunden. Die Probe wurde 30 Minuten lang mit einem Handtuch und an Luft getrocknet, dann wurde der früher beschriebene Taber-Abriebtest durchgeführt. Die Änderung bei der Trübung betrug nach 100 Zyklen 0,35, nach 500 Zyklen 1,05 und nach 1000 Zyklen 1,28. Dies wies auf eine Fähigkeit hin, abriebbeständige Eigenschaften über extreme Temperaturbereiche und Wärmeschock zu erhalten.
Die in diesem Abschnitt aufgeführten Daten offenbaren folglich ein transparentes Mehrschichtfenster, das die folgenden Charakteristika unter anderen vorteilhaften Charakteristika aufweist.

– Die Abriebbeständigkeit der äußeren Oberfläche der Auftrefffläche des Fensters 20 ist derart, dass weniger als 2% Änderung bei der Trübung auftreten, wenn mit 1000 Zyklen eines CSF10-Rades, wobei jedes Rad mit 500 Gramm beladen wird, im Taber-Abriebtest gemäß ASTM D1044 getestet wird.
– Fenster 20 schließt eine transparente Kunststoff-Auftrefffläche ein, die eine photopische Transmission bezogen auf den Leuchtkörper A (nach ATPD 2352, Rev. R) von höher als oder gleich 85% aufweist. Die Nachtsichtbrillen-Kompatibilität, wie unter Verwendung des Algorithmus, der in ATPD 2352 Rev. R bereitgestellt wird, berechnet, ist höher als oder gleich 85% und die Trübung nach ASTM D1003 beträgt weniger als oder genau 1,4%.
– Fenster 20 kann von einem 2017 A-Klasse-Aluminiumobjekt mit 20 Gramm und einem Durchmesser von 19–20 mm und einer Länge von 30–31 mm mit einer konischen 90-Grad-Nase, umfassend 9–11 mm der Spitze, das sich mit 140 m/s (314 mi/h) fortbewegt, getroffen werden, ohne dass jedwede Rissbildung oder Splitterbildung bei den Glas-, Glaskeramik- oder transparente Keramik-Unterschichten verursacht wird. Jedweder Abnutzungs- oder störende Schaden, der in der Kunststoff-Auftrefffläche erzeugt wird, weitet sich nicht aus, wenn das Fenster auf –43°C abgekühlt wird.
– Fenster 20 schließt eine Kunststoff-Auftrefffläche ein, die Beständigkeit gegenüber einem Abbau durch kommerziellen Dieselkraftstoff, drittklassiges Motoröl und Haushaltsfensterreiniger aufweist, so dass nach 48 Stunden Einwirkung der Dämpfe oder direktem Kontakt das überzogene Polymer keine Aufspaltung, Rissbildung, Haarrissbildung oder Schleierbildung und weniger als 1% Änderung bei der Trübung nach ASTM D1003 zeigt.
– Fenster 20 schließt eine Kunststoff-Auftrefffläche ein, auf die 120°C 6 Stunden lang einwirken können und es keine Anzeichen von Aufspaltung, Rissbildung, Haarrissbildung oder Schleierbildung gibt und die abriebbeständig ist, so dass weniger als 2% Änderung bei der Trübung vorhanden sind, wenn mit 1000 Zyklen eines CSF10-Rades, wobei jedes Rad mit 500 Gramm beladen wird, im Taber-Abriebtest gemäß ASTM D1044 getestet wird.
– Fenster 20 schließt eine Kunststoff-Auftrefffläche ein, die einen thermischen Schock zwischen –31°C und +71°C verkraftet und keine Aufspaltung, Rissbildung, Haarrissbildung oder Schleierbildung zeigt und eine Abriebbeständigkeit aufweist, so dass weniger als 2% Änderung bei der Trübung auftreten, wenn mit 1000 Zyklen eines CSF10-Rades, wobei jedes Rad mit 500 Gramm beladen wird, im Taber-Abriebtest gemäß ASTM D1044 getestet wird.
– Fenster 20 weist für die Oberfläche der Auftrefffläche die Fähigkeit auf, auf über Gefriertemperaturen ausgehend von –32°C in weniger als 5 Minuten erwärmt zu werden, wenn mit einer Enteisungsmatte erwärmt wird, die 1800 W/Quadratmeter bereitstellt.

Obwohl die vorliegende Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, gilt es für den Fachmann als selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und dass Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Umfang davon abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifizierungen durchgeführt werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne vom Umfang davon abzuweichen. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en) eingeschränkt ist, die als die beste Weise offenbart ist bzw. sind, die zum Durchführen dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Polymer Engineering and Science, v37, n1, pg 101–104, Jan. 1997 [0027]
J. Polym. Sci. Teil A, 2, 2859, 1964 [0028]
ASTM D1044 [0075]
ASTM D1003 [0075]
ASTM D1003 [0075]
ASTM D1044 [0075]
ASTM D1044 [0075]

Claims

Transparentes Mehrschichtfenster, umfassend: eine Auftrefffläche, wobei die Auftrefffläche eine transparente Polymerschicht und eine Schicht, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer organometallischen Schicht, einer Überzugsschicht und einer Kombination davon besteht, umfasst, wobei die Schicht benachbart zu der transparenten Polymerschicht ist; eine Haftmittelschicht, die benachbart zu der transparenten Polymerschicht der Auftrefffläche ist; und eine Masseschicht, die benachbart zu der Haftmittelschicht auf einer gegenüberliegenden Seite der Haftmittelschicht von der Auftrefffläche ist, wobei die Masseschicht mindestens eine Schicht aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glas, Glaskeramik und transparenter Keramik besteht, umfasst, wobei die Haftmittelschicht an die transparente Polymerschicht an einer ersten Grenzfläche zwischen der Haftmittelschicht und der transparenten Polymerschicht chemisch gebunden ist.
Fenster nach Anspruch 1, wobei die Masseschicht an die Haftmittelschicht an einer zweiten Grenzfläche zwischen der Masseschicht und der Haftmittelschicht chemisch gebunden ist.
Fenster nach Anspruch 1, wobei die Haftmittelschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus thermoplastischem aliphatischem Polyurethan, Polyvinylbutyral, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer, Polyvinylacetalharz, Silikon, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acetalharz, Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulosetriacetat, Acryl, modifiziertem Acryl, Allylharz, chloriertem Polyether, Ethylcellulose, Epoxy, Fluorcarbonkunststoff, Ionomer, Melamin, Nylon, Parylenpolymer, transparenter Phenolverbindung, Phenoxyharz, Polybutylen, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen, Polyphenylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan, Polysolphon, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Silikon, Styrol-Acrylnitrid, Styrol-Butadien-Copolymer und jedweden Kombinationen davon besteht.
Fenster nach Anspruch 1, wobei die transparente Polymerschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Poly(methyl-2-methylpropenoat), Polyurethan, Nylon, Polyimid, Polyamid, PET (Polyethylenterephthalat), Polyester und Kombinationen davon besteht.
Fenster nach Anpruch 1, wobei die Auftrefffläche die transparente Polymerschicht, die organometallische Schicht und die Überzugsschicht umfasst, wobei die organometallische Schicht zwischen die transparente Polymerschicht und die Überzugsschicht eingelegt ist.
Fenster nach Anspruch 5, wobei die transparente Polymerschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Poly(methyl-2-methylpropenoat), Polyurethan, Nylon, Polyimid, Polyamid, PET (Polyethylenterephthalat), Polyester und Kombinationen davon besteht.
Fenster nach Anspruch 5, wobei die Haftmittelschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus thermoplastischem aliphatischem Polyurethan, Polyvinylbutyral, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer, Polyvinylacetalharz, Silikon, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acetalharz, Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulosetriacetat, Acryl, modifiziertem Acryl, Allylharz, chloriertem Polyether, Ethylcellulose, Epoxy, Fluorcarbonkunststoff, Ionomer, Melamin, Nylon, Parylenpolymer, transparenter Phenolverbindung, Phenoxyharz, Polybutylen, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen, Polyphenylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan, Polysolphon, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Silikon, Styrol-Acrylnitrid, Styrol-Butadien-Copolymer und jedweden Kombinationen davon besteht.
Fenster nach Anspruch 5, wobei die Überzugsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Silicium-Organometallverbindungen, diamantähnlichem Kohlenstoff und Kombinationen davon besteht.
Fenster nach Anspruch 5, wobei mindestens eine der transparenten Polymerschicht, der organometallischen Schicht und der Überzugsschicht Ultraviolett-Additive umfasst.
Fenster nach Anspruch 1, wobei die transparente Polymerschicht Polycarbonat umfasst und die Haftmittelschicht Polyurethan umfasst.
Fenster nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Film aus aliphatischem Polyurethan zwischen der transparenten Polymerschicht und der Haftmittelschicht, um die chemische Bindung an der ersten Grenzfläche herbeizuführen.
Fenster nach Anspruch 1, wobei die Haftmittelschicht eine Enteisungskomponente umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines transparenten Mehrschichtfensters, umfassend die Schritte von: Herstellen eines Bilaminats aus einer transparenten Polymerschicht und einer Haftmittelschicht; und Erzeugen einer chemischen Bindung an einer Grenzfläche zwischen der transparenten Polymerschicht und der Haftmittelschicht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Erzeugungsschritt Belichten des Bilaminats mit Lichtenergie umfasst, um die chemische Bindung herbeizuführen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Lichtenergie Ultraviolettlichtenergie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Belichtungsschritt Belichten des Bilaminats mit ausreichend Energie umfasst, um eine exotherme Reaktion an der Grenzfläche zu induzieren, so dass eine Temperatur an der Grenzfläche während der exothermen Reaktion zwischen einhundertfünfzig und dreihundert Grad Celsius liegt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt von Aufbringen eines dünnen Monomerfilms zwischen der transparenten Polymerschicht und der Haftmittelschicht während dem Herstellungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend den Schritt von Geben von gemahlenen Teilchen der Haftmittelschicht zu dem dünnen Monomerfilm während dem Herstellungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt von Aufbringen von mindestens einer Schicht von einer organometallischen Schicht und einer Überzugsschicht auf einer Seite des transparenten Polymers, die der Grenzfläche gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt von Aufbringen von einer organometallischen Schicht und einer Überzugsschicht auf einer Seite des transparenten Polymers, die der Grenzfläche gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Überzugsschicht mit einem chemischen Dampfabscheidungsverfahren aufgebracht wird.
Transparentes Mehrschichtfenster, umfassend: eine Auftrefffläche mit einer vorderen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche, wobei die Auftrefffläche umfasst: eine transparente Polymerschicht; eine organometallische Schicht, die benachbart zu der transparenten Polymerschicht ist; und eine Überzugsschicht, um die vordere Oberfläche der Auftrefffläche zu bilden, und die benachbart zu der organometallischen Schicht ist, wobei die Überzugsschicht ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Silicium-Organometallverbindungen, diamantähnlichem Kohlenstoff und Kombinationen davon besteht; und eine Haftmittelschicht, die an die transparente Polymerschicht an der rückseitigen Oberfläche der Auftrefffläche chemisch gebunden ist.
Transparentes Mehrschichtfenster nach Anspruch 22, wobei die transparente Polymerschicht Polycarbonat umfasst, und wobei die Haftmittelschicht Polyurethan umfasst.