DE3716004A1 - Sicherheitsfolie, deren verwendung und mit dieser hergestelltes sicherheitsglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kristallklare durchsichtige mehrschichtige Sicherheitsfolie der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Es ist bekannt, daß Polyesterfolien auf der Basis von Polyethylenterephthalat sowohl als Einzelfolien als auch als Verbundfolien eine hohe mechanische Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Bekannt ist auch, daß mit solchen Polyesterfolien beschichtete Glasflächen eine verbes­ serte Schlagfestigkeit aufweisen und insbesondere bei Explosion, Implosion oder Schlag kaum oder nicht splittern.

Nachteilig an diesen Polyethylenterephthalatfolien ist ihre unzureichende Wärmebeständigkeit und Brennbarkeit, ihre unzureichende Beständigkeit gegenüber der Einwirkung verschiedener Chemikalien insbesondere gegenüber anorgani­ schen Laugen und Säuren sowie gegenüber Phenolen und Kresolen, so daß die Verwendung solcher Polyethylen­ terephthalatfolien für Sicherheitszwecke in der Praxis bislang noch keinen Eingang gefunden hat.

Aus diesem Grunde sind Polyesterfolien auf Polyethylen­ terephthalatbasis bislang auch kaum zur Herstellung von Sicherheitsglas, insbesondere zur Herstellung von kugel­ festem Sicherheitsglas, verwendet worden. Ein pistolen­ kugelfestes Sicherheitsglas, das den Anforderungen der Klasse C 1 nach DIN entspricht, ist heute nach wie vor als mindestens 28 mm dicke Verbundglasscheibe mit einem Flächen­ gewicht von mindestens 60 kg/m² ausgebildet. Glasscheiben mit einem solchen Gewicht mögen sich dabei zwar für den Schutz öffentlicher Gebäude und Geschäftsräume eignen, sind aber insbesondere für den Schutz des zunehmend stärker be­ drohten Privatbereichs praktisch nicht brauchbar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrschichtige Sicherheitsfolie, insbesondere zur Herstellung von kugelfestem Sicherheitsglas, zu schaffen, die neben einer zuverlässigen Schutzfestigkeit eine verbesserte Resistenz gegenüber der Einwirkung von Hitze, Flammen und Chemikalien aufweist und die Herstellung leichterer, auch im Privatbereich einsetzbarer kugelfester Glasscheiben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine kristallklar durchsichtige mehrschichtige Sicherheitsfolie gelöst, die in der im Anspruch 1 angegebenen Weise aufgebaut ist.

Die Sicherheitsfolie gemäß der Erfindung ist also zunächst und primär erfindungswesentlich durch die Kombination zweier sehr unterschiedlicher Folien gekennzeichnet, nämlich durch die Kombination einer glasklar durchsichtigen, einschichtigen oder mehrschichtigen an sich bekannten Poly­ esterfolie auf Polyethylenterephthalatbasis und einer meist einschichtigen, prinzipiell erforderlichen falls je­ doch auch mehrschichtigen Folie aus einem aromatischen Polyethersulfon. Solche Polyethersulfonfolien, die an sich ebenfalls bekannt sind, weisen auch unter Dauerbelastung eine Einsetzbarkeit bei Temperaturen bis zu 200°C ohne Verlust der mechanischen Festigkeit auf, sind nicht brenn­ bar und praktisch auch nicht entflammbar. Überdies weisen solche Polyethersulfonfolien eine mechanische Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit und Einreißfestigkeit und Zähig­ keit auf, die zwar nicht an die entsprechenden Daten der Polyesterfolie heranreichen, aber dennoch in der Verbund­ struktur einen Beitrag zur Verbesserung der Kugelfestigkeit liefern.

Die dritte wesentliche Komponente der Sicherheitsfolie ist der Klebstoff, mit dem das Laminat aufgebaut ist. Dabei ist es im Hinblick auf die mechanischen Anforderungen an das Laminat, nämlich auf die Grundforderung, geschossen einen unüberwindbaren Widerstand entgegenzusetzen, wesentlich er­ forderlich, daß zum Verbinden der einzelnen Folien des Lami­ nats miteinander ein beim Herstellen der Klebfügeverbindung ein vernetzendes Klebstoffsystem eingesetzt wird, also ein Reaktionsklebstoff. Außerdem darf der einzusetzende Reaktions­ klebstoff die Durchsichtigkeit der herzustellenden Verbund­ folie nicht beeinträchtigen. Unter Berücksichtigung auch die­ ser Grundanforderung an den Laminatklebstoff hat sich ein insbesondere bei Raumtemperatur vernetzbarer Reaktionskleb­ stoff auf Acrylsäurebasis, speziell auf Polyacrylatbasis als geeignet erwiesen, und zwar hier wiederum ein copolymeres Polyacrylat, das vor allem unter Verwendung von Vinylcomono­ meren erhältlich ist.

Um auch aus kurzer Schußentfernung eine ausreichende Kugel­ sicherheit für ein durch Aufkleben der Sicherheitsfolie ge­ gen Schuß gesichertes Substrat zu gewährleisten, beispiels­ weise für Pistolenschußentfernungen von 5 m und kürzer mit üblicher Munition, hat die Polyesterfolie eine Dicke von mindestens 300 µm, vorzugsweise mindestens 350 µm und ist dabei insbesondere in sich selbst als mehrschichtige Verbund­ folie ausgelegt. Dabei wird zur Herstellung dieses Polyester­ folienverbundes vorzugsweise der gleiche Reaktionsklebstoff verwendet, der auch bei der Herstellung des Sicherheitsfolien­ laminats selbst verwendet wird, mit dem also der Polyester­ folienverbund und die Polyethersulfonfolie miteinander ver­ bunden sind.

Die Dicke der Polyethersulfonfolie ist im Sicherheitslaminat gemäß der Erfindung nicht in dem Maße kritisch, kritisch zu­ mindest im Hinblick auf die Kugelfestigkeit, wie die Dicke der Polyesterfolie. Vorzugsweise hat die Polyethersulfon­ folie eine Dicke im Bereich von 50 bis 150 µm, insbesondere im Bereich um oder zumindest ungefähr 100 µm. Dabei kann diese Polyethersulfonfolie sowohl aus einer einzelnen Folie als auch aus einem aus mehreren Folien aufgebauten Folien­ verbund bestehen.

Die die einzelnen Folien verbindenden Reaktionsklebstoff- Schichtdicken sind zumindest im wesentlichen in der gesamten Laminatstruktur alle gleich dick, also sowohl in der die Polyethersulfonfolie und die Polyesterfolie verbindenden Zwischenschicht als auch in ggf. vorhandenen Zwischenschichten, insbesondere bei mehrschichtigem Verbundaufbau der Polyester­ folie selbst. Vorzugsweise liegt die Dicke der Klebstoff­ schicht im Bereich von 20 bis 40 µm, insbesondere im Be­ reich von 22 bis 25 µm. Dieser Bereich hat sich vor allem zur Verbesserung der Kugelfestigkeit als optimal erwiesen und zeigt überdies ein absolut neutrales optisches Trans­ parenzverhalten, führt also weder zu Interferenzfarben noch zu unerwünschten Streueffekten oder Brechungseffekten.

Nach einer wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung wird die vorstehend beschriebene Sicherheitsfolie gemäß der Erfindung vorzugsweise beim Laminieren zu schützender Oberflächen, ins­ besondere beim flächenbündigen Aufbringen auf Flachglasober­ flächen, so verwendet, daß die Seite der Sicherheitsfolie, auf der die Polyesterfolie freiliegt, mit der Substratober­ fläche verbunden wird, während die gegenüberliegende Poly­ ethersulfonfolie als äußere Oberfläche der Sicherheitsfolie freiliegt.

Um bei dieser Art der Verwendung der Folie die äußere Ober­ fläche der Polyethersulfonfolie vor allem gegen mechanische verletzende Einwirkungen zu schützen, insbesondere gegen ein Verkratzen, ist diese äußere Oberfläche der Polyether­ sulfonfolie vorzugsweise mit einer Siliconschutzbeschichtung versehen, die vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 25 bis 60 µm, insbesondere eine Dicke im Bereich von zumindest un­ gefähr 40 µm hat.

Die der Siliconschutzschicht gegenüberliegende äußere Ober­ fläche der Sicherheitsfolie ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer Klebstoffschicht beschichtet, die in der Lage ist, die Sicherheitsfolie blasenfrei, flächenbündig, dauerhaft und ausreichend fest auf einer Substratoberfläche, insbesondere einer Glasoberfläche, aufzubringen. Dabei ist dieser Klebstoff vorzugsweise ebenfalls der gleiche Reaktions­ klebstoff, der zum Schichtenaufbau der Mehrschichtensicher­ heitsfolie selbst eingesetzt worden ist.

Wenn die Sicherheitsfolie nicht unmittelbar nach der Be­ schichtung der Montageseite der Folie mit dem Klebstoff ver­ arbeitet werden soll, wird die klebstoffbeschichtete Folien­ seite vorzugsweise mit einer Trennfolie oder mit einem Trenn­ papier laminiert, so daß die Folie in Bahnen aufrollbar ist. Die Trennfolie bzw. das Trennpapier sind dabei in an sich be­ kannter und gebräuchlicher Weise vorzugsweise mit einem Sili­ contrennmittel beschichtet.

Die Sicherheitsfolie gemäß der Erfindung zeichnet sich ins­ besondere durch eine hohe Schlagfestigkeit und mechanische Durchschlagfestigkeit, also Kugelfestigkeit oder, ganz allge­ mein Geschoßfestigkeit, aus. Beim flächenbündigen und blasen­ freien Aufbringen auf eine Substratoberfläche wird diese Eigenschaft auch auf den Gesamtverbund aus Substrat und Sicherheitsfolie übertragen. Insbesondere und vorzugsweise dient die Sicherheitsfolie gemäß der Erfindung der Herstellung besonders leichter und hochgradig schußsicherer Sicherheits­ glasscheiben. Dabei bleibt aufgrund des vorstehend ausführlich beschriebenen Folienaufbaus die optische Transparenz der Substratglasscheibe praktisch unverändert erhalten. Weder tritt eine merkliche Verminderung der Transmission im optischen Bereich ein, noch treten Interferenzfarberscheinungen, zu­ sätzliche Reflexionen, Streueffekte oder Brechungseffekte auf. Zudem weist die Sicherheitsfolie eine hochgradige Witte­ rungsbeständigkeit und insbesondere die für Bauzwecke erfor­ derliche Brandsicherheit auf. Sie hält überdies und zudem auch destruktiven Umgehungsversuchen stand, bei denen durch direkte Flammeneinwirkung der Versuch eines Überwindens der Sicherheitsfolie unternommen wird. Dies ist zum einen auf die thermischen Eigenschaften und die hohe Hitzebeständigkeit in Verbindung mit der ungewöhnlich schweren Entflammbarkeit der Polyethersulfonfolie zurückzuführen, und ist andererseits darauf zurückzuführen, daß die thermisch empfindlichere, aber relativ gut wärmeleitfähige Polyesterfolie vollflächig auf der Substratoberfläche, hier speziell der Glasscheiben­ oberfläche, aufgebracht ist, auf die mit hohem Wirkungsgrad und gutem Wärmeübergangskoeffizient Wärme übertragen wird, die auf die Polyesterfolie, beispielsweise bei einem Versuch der Zerstörung durch Flammeinwirkung von der Außenseite her einwirkt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Da­ bei zeigt die Zeichnung mit der einzigen Figur einen Querschnitt durch ein Sicherheitsglas ge­ mäß der Erfindung.

Das in der Fig. im Querschnitt schematisch dargestellte Mehrschichten-Verbundsicherheitsglas besteht aus einer 8 mm starken Glasscheibe 1 und der auf diese mit einer Schicht Acrylatklebstoff 6 aufgeklebten Sicherheitsfolie 2,3 gemäß der Erfindung.

Die Sicherheitsfolie besteht aus einer Polyesterfolie 2 auf der Basis von Ethylenterephthalat (MELINEX®O von ICI), die mit ihrer einen Oberfläche blasenfrei und flächenbündig über eine Reaktionsklebstoffschicht 6 mit der Oberfläche des Glassubstrats 1 verbunden ist, und die auf ihrer gegenüber­ liegenden Oberfläche mit einer Polyethersulfonfolie 3 über eine Reaktionsklebstoffschicht 5 verbunden ist, die aus einem amorphen aromatischen Polyethersulfon (STABAR®S von ICI) hergestellt ist.

In der aus der Fig. ersichtlichen Weise ist die Polyester­ folie 2 selbst als Verbundstruktur oder Laminat ausgebildet und zwar aufgebaut aus vier einzelnen Polyesterfolien 2,1, 2,2, 2,3 und 2,4, die jeweils eine Dicke von 100 µm, 75 µm, 75 µm und wiederum 75 µm hat. Diese vierschichtige Poly­ esterverbundfolie ist eine vorgefertigte Verbundstruktur, die unter Verwendung desselben glasklaren durchsichtigen Poly­ acrylat-Reaktionsklebstoffs 5 hergestellt ist, mit der die dem Glassubstrat gegenüberliegende Oberfläche der Polyester­ folie 2 bzw. 2.4 mit der Polyethersulfonfolie 3 zusammenge­ fügt ist, und mit dem auch über die Klebstoffschicht 6 die Polyesterfolie 2 auf die Oberfläche des Substrats, hier des Glassubstrats 1, aufgeklebt ist.

Die einzelnen Polyesterfolien 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 haben je­ weils eine Dicke von 100 µm (2.1), 75 µm, 75 µm, und wiederum 75 µm.

Die Polyethersulfonfolie 3 ist einschichtig ausgebildet und 100 µm dick.

Alle im Verbundsystem 1, 2, 3 benötigten Klebefügungen haben im getrockneten und vernetzten Zustand eine Dicke von 23 µm, und zwar einheitlich für alle Klebstoffschichten (5, 6) der Verbundstruktur.

Die außenliegende Polyethersulfonfolie 3 ist mit einer 39 µm dicken Siliconschutzschicht 4 beschichtet, die vor allem die äußere Oberfläche der Polyethersulfonfolie 3 gegen eine mechanische Verletzung schützt, so beispielsweise und insbe­ sondere gegen ein Verkratzen beim üblichen Reinigen von Fensterscheiben. Da die Siliconschutzschicht 4 aus einem harten und glasklaren Siliconpolymer besteht, werden die opti­ schen Eigenschaften des so hergestellten schußsicheren Sicher­ heitsglases nicht beeinträchtigt.

Eine Scheibe aus dem in der Fig. dargestellten Sicherheits­ glas hält einem aus einer Entfernung von nur 7 m senkrecht auf die Scheibe abgefeuerten 9 mm-Parabellum-Geschoß zuver­ lässig stand. Die Kugelfestigkeit des Sicherheitsglases ge­ mäß der Erfindung liegt damit weit über den Mindestanforde­ rungen, die für die Sicherheitsklasse C 1 nach DIN gefordert werden. Die Verbundsicherheitsglasscheibe gemäß der Erfindung hat dabei eine Dicke von nur wenig mehr als 8 mm und ein Flächengewicht von ungefähr 10 bis 12 kg/km.

Dagegen hat eine herkömmliche Sicherheits-Verbundglasscheibe, die die Anforderungen der Sicherheitsklasse C 1 nach DIN er­ füllt, ohne dabei jedoch Hartmantelgeschossen standzuhalten, die aus einer so kurzen Entfernung von nur 7 m abgefeuert werden, standzuhalten, eine Dicke von insgesamt 28 mm und ein Flächengewicht von ungefähr 60 kg/m².

Claims (11)

1. Kristallklar durchsichtige mehrschichtige Sicherheits­ folie, bestehend aus einem Laminat aus einer einschichtigen oder mehrschichtigen Polyesterfolie (2) auf Polyethylenterephthalatbasis und einer aromatischen Polyethersulfonfolie (3), die durch einen bei Raumtemperatur vernetzbaren Reaktionsklebstoff (5) auf Copolyacrylatbasis miteinander verbunden sind.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie (2) mindestens 300 µm, insbesondere mindestens 350 µm, dick ist.

3. Folie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie (2) eine mindestens zweischichti­ ge, insbesondere vierschichtige Verbundfolie ist, deren einzelne Folien (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) untereinander mit dem gleichen Reaktionsklebstoff (5) verbunden sind, mit dem auch die Polyesterfolie (2) mit der Polyethersulfon­ folie (3) verbunden ist.

4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethersulfonfolie (3) 50 bis 150 µm, insbe­ sondere zumindest ungefähr 100 µm, dick ist.

5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Klebstoffschichten (5, 6) des Laminats, also auch die Klebstoffschichten in der gegebenenfalls als mehrschichtige Verbundfolie ausgebildeten Polyester­ folie (2), zumindest im wesentlichen gleich dick sind.

6. Folie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschichten (5, 6) 20 bis 40 µm, insbe­ sondere 22 bis 25 µm dick sind.

7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterseite des Laminats mit einem selbst­ haftenden Klebstoff (6) beschichtet und mit einer mit einer Silicontrennmittelschicht beschichteten Trennfolie oder einem entsprechenden Trennpapier beschichtet ist.

8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethersulfonfolie (3) des Laminats außen mit einer kratzfesten und abriebfesten glasklaren Siliconschutzbeschichtung (4) versehen ist.

9. Kugelfestes Sicherheitsglas, gekennzeichnet durch mindestens eine Glasscheibe (1), auf die die mehrschich­ tige Sicherheitsfolie (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufgeklebt ist, und zwar mit der Polyesterfolie (2) flächenbündig und blasenfrei auf die Glasoberfläche.

10. Sicherheitsglas nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsfolie (2, 3) mit dem gleichen Reaktions­ klebstoff (6) auf die Glasoberfläche geklebt ist, unter dessen Verwendung auch das Folienlaminat selbst aufge­ baut ist.

11. Verwendung der Sicherheitsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Kugelfestmachen von selbst nicht kugelfesten Oberflächen und Schichtstrukturen durch flächenbündiges laminatartiges Verbinden der Polyesterseite der Sicher­ heitsfolie mit der zu schützenden Oberfläche.