DE69224348T2

DE69224348T2 - Verwendung einer hitzevernetzten Polyurethanschicht zur Reflexionsunterdrückung des Reststrahlenbands bei 8-12 Mikrometers

Info

Publication number: DE69224348T2
Application number: DE69224348T
Authority: DE
Inventors: Christopher William Geoff Hall; Andrew Sijan
Original assignee: Pilkington Aerospace Ltd
Current assignee: GKN Aerospace Transparency Systems Kings Norton Ltd
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2012-11-04
Also published as: GB9123643D0; DE69224348D1; US5376443A; EP0541341A1; EP0541341B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Fenster für Beförderungsmittel aller Art einschließlich Flugzeugen, Schiffen und Landfahrzeugen und ist insbesondere anwendbar auf Fenster für die Verwendung in Beförderungsmitteln mit militärischer Anwendung.
Obwohl zur Zeit viele komplizierte Kunststoffe zur Verfügung stehen, besitzt Glas immer noch wichtige Vorteile für die Verwendung in Fenstern, wenigstens als eine Komponente oder Schicht eines Verbundfensters. Abgesehen von seiner Dauerhaftigkeit ist es steifer als die meisten verfügbaren Kunststoffe und wird nicht nachteilig beeinflußt durch die Anwendung oder Verwendung eines elektrisch leitenden Heizfilms auf seiner Oberfläche. Es wird daher allgemein als Außenschicht selbst der kompliziertesten Fenster verwendet.
Ein Nachteil der Verwendung von Glas als Außenschicht, besonders bei militärischen Anwendungen, ist seine ausgeprägte Reflexion in zwei Bereichen im fernen Infrarotspektrum, nämlich bei 8-12 µm und 18-25 µm. Dies ist eine bekannte Erscheinung und die Reflexionsspitzen sind als "Reststrahlenbänder" bekannt. Diese Reflexionen, insbesondere die Reflexion bei 8-12 µm, ermöglichen die Entdeckung eines Fahrzeugs, das mit einem Fenster mit einer Glas-Außenschicht ausgestattet ist, durch Infrarotgeräte und führt tatsächlich, wenn das Fenster in einen Hubschrauber eingebaut ist, zu einer sehr charakteristischen intermittierenden Infrarotreflexion, die durch gegnerische Militärkräfte erfaßt und leicht erkannt werden kann. Es ist daher für die militärische Anwendung erwünscht, das Reflexionsvermögen von Glas-Außenschichten im fernen Infrarotbereich des Spektrums zu unterdrücken.
In der Vergangenheit wurden Anstrenungen unternommen, Infrarotreflexionen von Glas zu unterdrücken, um das Emissionsvermögen von Glasoberflächen an Solarzellen zu erhöhen, indem ein mehrschichtiger dünner Film verwendet wurde, der zur Reduzierung solcher Reflexionen geeignet war. Diese Anstrengungen führten jedoch nur zu bescheidenen Verringerungen der Reflexionen im Reststrahlenband, wie in der graphischen Darstellung der Fig.5 der beigefügten Zeichnung dargestellt und weiter unten in dieser Beschreibung erläutert.
Ferner hat außer der erzielten bescheidenen Verbesserung dieser naheliegende Lösungsversuch für das Problem eine Anzahl von schwerwiegenden Nachteilen:
(a) da die Filme notwendigerweise dünn sind (normalerweise in der Größenordnung von 50 bis 500 nm), die Dicke der Schichten jedoch kritisch ist, verschlechtert sich ihre Leistung unvermeidlich infolge des Abriebes, wenigstens bei Flugzeuganwendungen;
(b) Abrieb führt auch zu einer Verschlechterung der optischen Leistungsfähigkeit der Beschichtung insbesondere durch das Ansetzen von Trübungen und entsprechende Reduzierung des Auflösungsvermögens;
(c) es ist technisch schwierig und daher teuer, die erforderlichen komplizierten Mehrschichtfilme mit dem erforderlichen Präzisionsgrad auf große gekrümmte Glasscheiben aufzubringen.
Die Erfindung sucht die obigen Nachteile zu überwinden oder wenigstens zu lindern und beruht auf einer vollständig anderen Annäherung an das Problem.
EP-A-0 190 513 beschreibt ein Laminat mit eiher Glasschicht und einer daran gebundenen Polyurethanschicht.
Die Erfinder haben erkannt, daß die Reflexionen im Reststrahlenband durch Binden einer Schicht auf die äußere Glasoberfläche unterdrückt werden können, wobei diese Schicht geringe Reflexion und hohe Absorption in diesen Wellenlängenbändern hat, und sie fanden, daß hitzevernetzte Polyurethanschichten diese Eigenschaften sowie das gewünschte Durchlassvermögen im mittleren Infrarot (near infra-red), gute optische Qualität und überraschenderweise hohe Beständigkeit einschließlich Abriebbeständigkeit besitzen.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer hitzevernetzten Polyurethanschicht auf der Außenfläche einer äußeren Glasschicht eines Fensters für ein Beförderungsmittel zur Unterdrückung der Reflexion des Reststrahlenbandes bei 8-12 µm am Glas vorgeschlagen.
Die hitzevernetzte Polyurethanschicht kann aus einer einzigen Schicht oder aus einer Anzahl von übereinanderliegenden Schichten, normalerweise zwei Schichten, bestehen.
Die hitzevernetzte Polyurethanschicht kann an der Außenfläche des Glases durch eine thermoplastische Bindungsschicht gebunden sein.
Ein hitzevernetztes Polyurethan wird verwendet, da solche Polyurethane die erforderliche Abriebbeständigkeit erzielen, indem sie selbstheilend sind. Die Härte des Polyurethans und die für die Selbstheilung erforderliche Zeit hängt vom Grad der Vernetzung ab, und beide steigen allgemein mit einer Verringerung des Molekulargewichts zwischen Verzweigungspunkten des Polymers. Wenn zwei übereinandergelegte Schichtanteile verwendet werden, kann die innere Schicht verhältnismäßig hart sein, so daß sie einen guten Stoßschutz für die darunterliegende thermoplastische Bindeschicht ergibt, und die äußere Schicht kann verhältnismäßig weich sein, damit sie gute selbstheilende Eigenschaften erzeugt. Die für die Durchführung der Erfindung verwendeten Polymere haben gewöhnlich ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 2500. Erfindungsgemäß können härtere und/oder weichere Polymere in Abhängigkeit von den erforderlichen Eigenschaften des Fensters verwendet werden. Die bevorzugten härteren Polymere, die als Einzelschicht oder als innerer Schichtanteil verwendet werden können, haben ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 1500, insbesondere 600 bis 900, und die bevorzugten weicheren Polymere, die als Einzelschicht oder als ein äußerer Schichtanteil verwendet werden können, haben ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 1200 bis 2500, insbesondere 1200 bis 1800. Polymere mit einer Shore-Härte von wenigstens 70A und allgemein bis zu 90D werden im allgemeinen bevorzugt. Die bevorzugten härteren Polymere können eine Shore-Härte im Bereich von 78D bis 90D besitzen, und die bevorzugten weicheren Polymere können eine Shore-Härte im Bereich von 70A bis 90A besitzen. Die härteren Polymere ergeben bessere optische Eigenschaften als weichere Polymere, leiden jedoch an einer vergrößerten Selbstheilungszeit bei britischen Umgebungstemperaturen.
Insbesondere werden bevorzugte hitzevernetzbare Polyurethane für die Verwendung bei der Durchführung der Erfindung aus einem cykloaliphatischen Diisocyanat, einem Polycaprolactondiol und einem Polycaptrolactontriol hergestellt. Das cycloaliphatische Diisocyanat ist vorzugsweise 4,4'-Methylen-bis- (Cyclohexylisocyanat), im Handel erhältlich unter der Handelsmarke DESMODUR W. Das Polycaprolactondiol hat vorzugsweise ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von etwa 500 bis etwa 700, um ein Polyurethan mit der erforderlichen Elastizität zu erzeugen. Das Polycaprolactontriol hat vorzugweise ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 250 bis etwa 400, um die gewünschte Vernetzungsdichte zu erzielen.
Die hitzevernetzten Polymere können erzeugt werden durch einstufige Reaktionssysteme, obwohl bevorzugt wird, ein Isocyanat-reiches Vorpolymer durch Reagieren eines Diisocyanats mit der Hälfte der Gesamtmenge an Diol zu erzeugen und dann dieses Vorpolymer mit dem Triol und dem verbleibenden Diol zur Reaktion zu bringen. Dieser Weg wird bevorzugt, da er einen Vorteil aus der größeren Mischbarkeit des Diols (gegenüber dem Triol) mit dem Isocyanat zieht und die Gefahr von optischen Aberrationen im fertigen Produkt verringert.
Das hitzevernetzte Polyurethan hat vorzugsweise eine niedrige Wärmebeständigkeitstemperatur, gemessen gemäß ASTM 648, von weniger als 60ºC und vorzugsweise weniger als 50ºC. Solche Hitzevernetzungen mit einer niedrigen Wärmebeständigkeitstemperatur geben, wenn sie auf Glas geschichtet werden, keinen Anlass für wesentliche Biegebelastungen, die aus unterschiedlicher Wärmeausdehnung des Laminats entstehen, bis gut unterhalb normaler britischer Umgebungstemperatur (etwa 23ºC).
Um diese Umgebungstemperaturen zeigen die bevorzugten härteren hitzevernetzten Polyurethane ähnliche Oberflächenhärte wie übliche Hartkunststoffe, wie Polycarbonate und Acrylverbindungen. Ferner haben sie eine größere Beständigkeit gegen Verkratzen. Wenn sie verkratzt werden, erfolgt außerdem, wenn sie nicht eingeschnitten worden sind, eine Selbstheilung nach einigen Tagen bei normalen britischen Umgebungstemperaturen, und diese Heilung kann, wenn erforderlich, durch Erhitzen auf 35ºC bis 40ºC beschleunigt werden, wobei die Wiedergewinnungszeit wesentlich verringert wird , in einigen Fällen auf Sekunden. Die bevorzugten weicheren hitzevernetzen Polyurethane haben eine schnellere Selbstheilung als die härteren hitzevernetzten Polyurethane, und normalerweise können die weicheren Polyurethane in weniger als einigen Minuten, sogar in einigen Sekunden bei normalen britischen Umgebungstemperaturen selbstheilen.
Die hitzevernetzte Polyurethanschicht kann an der äußeren Glasfläche durch eine thermoplastische Polymerzwischenschicht, vorzugsweise aus Polyurethan, gebunden werden. Eine solche Zwischenschicht hat gewöhnlich eine Dicke im Bereich von 0,125 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,25 bis 0,76 mm.
Die hitzevernetzte Polyurethanschicht hat normalerweise eine Dicke von wenigstens 0,5 mm, um eine Beständigkeit gegen Verformung einer darunterliegenden thermoplastischen Bindeschicht (wie der oben beschriebenen thermoplastischen Schicht) infolge eines Aufpralls von in der Luft befindlichen Teilchen auf die hitzevernetzte Polyurethanschicht zu erzielen. Wenn eine bevorzugte härtere hitzevernetzte Polyurethanschicht verwendet wird, hat die Schicht vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,75 - 1,25 mm.
Wenn die bevorzugte weichere Polyurethanschicht in einer einzigen Schicht angewendet wird, liegt die Dicke vorzugsweise zwischen 1,25 und 2 mm, um eine Beschädigung durch die hitzevernetzte Schicht hindurch in die darunterliegende thermoplastische Schicht minimal zu machen. Wenn ein äußerer weicherer Schichtanteil und ein innerer härterer Schichtanteil als die hitzevernetzte Polyurethanschicht verwendet wird, hat die äußere weichere Schicht vorzugsweise eine Dicke von 0,15 bis 0,4 mm, mehr bevorzugt von 0,25 mm, und die innere härtere Schicht hat vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 1,25 mm, mehr bevorzugt von 1 mm. Schichtdicken der Polyurethanschicht von mehr als 2 mm führen zu schlechterer Optik und höheren Kosten, was durch keine wesentlichen Vorteile ausgeglichen wird.
Während die hitzevernetzten Polymere von Natur aus gute Beständigkeit gegen Oxidation und UV-Beeinträchtigung für äußere Verkleidungen besitzen, kann es zweckmäßig sein, schützende Zusätze einzuschließen, wie Octadecyl-3,5-di- tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat, im Handel erhältlich als IRGANOX 1076 von Ciba-Geigy, und 2(2'-hydroxy-3',5'-di-tert- amylphenyl)benzotriazol, im Handel erhältlich als TINUVIN 328 von Ciba-Geigy bei annäherenden Konzentrationen von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des hitzevernetzten Polyurethanmaterials.
Wie oben erläutert, erzielt die Erfindung die Unterdrückung von Reflexionen im Reststrahlenband an Fenstern, insbesondere Fenstern für militärische Beförderungsmittel. Der Ausdruck "Beförderungsmittel" wird in dieser Beschreibung und den Ansprüchen in einem allgemeinen Sinn verwendet und soll nicht nur Landfahrzeuge, sondern auch Schiffe und Luftfahrzeuge, insbesondere Hubschrauber, umfassen. In der Praxis kann bei gegenwärtig verfügbaren Ausstattungen der Nachweis von Reflexionen im Reststrahlenband nur über einen begrenzten Bereich stattfinden, so daß die Erfindung mehr für sich langsam bewegende Beförderungsmittel als für die meisten Luftfahrzeuge mit festen Flügeln anwendbar ist, insbesondere für Beförderungsmittel mit einer maximalen Geschwindigkeit unterhalb 154 m/s (300 Knoten). Sie ist insbesondere anwendbar auf Fenster von Hubschraubern und Landfahrzeugen, z.B. Lastwägen, Traktoren, Truppentransporter und Panzerwagen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen Rand einer zweischichtigen Windschutzscheibe, die für einen Hubschrauber oder ein Bodenfahrzeug geeignet ist, wobei die zweischichtige Windschutzscheibe eine hitzevernetzte Polyurethanschicht auf der äußeren Glasfläche gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung trägt,
Figur 2 einen Querschnitt durch einen Rand einer zweischichten Windschutzscheibe, die für einen Hubschrauber oder ein Bodenfahrzeug geeignet ist, wobei die zweischichtige Windschutzscheibe eine hitzevernetzte Polyurethanschicht auf der äußeren Glasfläche gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung trägt,
Figur 3 eine Seitenansicht einer Windschutzscheibe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4 eine graphische Darstellung der Änderung der Reflexion mit der Wellenlänge für Wellenzahlen von 1400 bis 2000 cm&supmin;¹ von A) einer Floatglasoberfläche und B) der in A) verwendeten Oberfläche, die eine Außenschicht aus hitzevernetztem Polyurethan trägt, und
Figur 5 eine graphische Darstellung, welche vergleichsweise die Änderung der Reflexion mit der wellenlänge von 4 bis 35 µm für eine Solarzellenabdeckung aus Glas mit einer mehrschichtigen dünnen Folie zur Unterdrückung von Reflexionen in diesem Bereich darstellt.
Die Anwendung der Erfindung auf ein sogenanntes Zweischichtfenster mit einer äußeren Glasschicht und einer inneren Kunststoffschicht, das für die Verwendung in einem Hubschrauber oder Bodenfahrzeug geeignet ist, wird nunmehr lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben. Es wird jedoch bemerkt, daß die Anwendung einer Schicht aus hitzevernetztem Polyurethan zur Unterdrückung von Reflexionen im Reststrahlenband gemäß der Erfindung nicht auf solche "Zweischicht"-Fenster beschränkt ist, sondern sich allgemein auf Beförderungsmittel-Fenster mit einer äußeren Glasschicht erstreckt.
Gemäß Fig.1 weist eine Windschutzscheibe für einen Hubschrauber gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die allgemein mit 1 bezeichnet ist, eine äußere Floatglasschicht 2 und eine zusammengesetzte innere Kunststoffschicht 3 auf, die bei dem besonderen dargestellten Fall eine energieabsorbierende Kunststoffzwischenschicht 3a, beispielsweise aus thermoplastischem Polyurethan oder Polyvinylbutyral, sowie eine innere Schicht aus hartem hitzevernetztem Polyurethan 3b aufweist. Bei einer bevorzugten Bauweise für einen Hubschrauber besteht die äußere Glasschicht 2 aus chemisch gehärtetem Glas mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 4 mm, z.B. 3 mm, die Zwischenschicht 3a besteht aus thermoplastischem Polyurethan mit einer Dicke im Bereich von 1,5 bis 4 mm, z.B. 2,5 mm, und die hitzevernetzte innere Polyurethanschicht 3b hat eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm, z.B. 1 mm. Diese hitzevernetzte Polyurethan-Zwischenschicht besteht vorzugsweise aus dem harten, stark vernetzten Polyurethan, das weiter oben in dieser Beschreibung für die Verwendung auf der äußeren Glasschicht empfohlen wurde und ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 1000 besitzt.
Die äußere Glasschicht 2 trägt auf ihrer Außenfläche ein hitzevernetztes Polyurethan 4 mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 2 mm, z.B. etwa 1,25 mm für ein härteres hitzevernetztes Polyurethan oder etwa 1,25 mm für ein weicheres hitzevernetztes Polyurethan, das am Glas durch eine thermoplastische Polyurethan-Zwischenschicht 5 mit einer Dicke im Bereich von 0,125 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,25 bis 0,76 mm gebunden ist, wobei die am meisten bevorzugte Dicke etwa 0,76 mm beträgt. Die Windschutzscheibe weist zusätzlich eine zusammengesetzte Randbefestigung 6 zum Einglasen der Windschutzscheibe und eine Zapfendichtung 7 zum Schutz des Randes des Laminats gegen Eindringen von Wasser auf. Eine solche Windschutzscheibe, die einen zweischichtigen Aufbau besitzt und eine hitzevernetzte Polyurethanschicht trägt, kann als eine fldreischichtigell Windschutzscheibe bezeichnet werden.
In Fig.2 ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Windschutzscheibe für einen Hubschrauber dargestellt, die allgemein mit 21 bezeichnet ist und eine Floatglasschicht 22 und eine zusammengesetzte innere Kunststoffschicht 23 mit Zwischenschichten 23a und 23b aufweist, wobei die Schicht 23 gleich aufgebaut ist wie diejenige der Ausführungsform der Fig.1. Die äußere Glasschicht trägt auf ihrer Außenfläche eine hitzevernetzte Polyurethanschicht 24 mit einem inneren Schichtanteil 24a aus einem verhältnismäßig harten hitzevernetzten Polyurethan und einem äußeren Schichtanteil 24b aus einem verhältnismäßig weichen hitzevernetzten Polyurethan. Das verhältnismäßig weiche hitzevernetzte Polyurethan hat ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten in dem bevorzugten Bereich von 1200 bis 1800, normalerweise etwa 1400. Die Verwendung der Kombination einer äußeren weichen hitzevernetzten Polyurethanschicht, die auf einer harten hitzevernetzten Polyurethanschicht aufgebracht ist, wie sie in der Ausführungsform der Fig.1 verwendet wird, ergibt verbesserte Selbstheilungseigenschaften der zusammengesetzten hitzevernetzten Polyurethanschicht. Die verhältnismäßig weiche Polyurethanschicht erholt sich schneller als die verhältnismäßig harte Polyurethanschicht. Dies ergibt die verbesserte Selbstheilung gegenüber der Verwendung einer einzigen harten Polyurethanschicht, da zwar die harte Schicht selbstheilend ist, jedoch lange Zeit brauchen kann, um Kratzer zu heilen und die optische Leistung zurückzugewinnen. Die innere Polyurethanschicht 24a ist normalerweise 1 mm dick und der äußere Polyurethanschichtanteil ist normalerweise 0,25 mm dick. Die hitzevernetzte Polyurethanschicht 24 ist am Glas durch eine thermoplastische Polyurethanzwischenschicht 25 gebunden, welche gleich der in der Ausführungsform der Fig.1 verwendeten ist. Die Windschutzscheibe weist zusätzlich eine zusammengesetzte Randbefestigung 26 und eine Zapfendichtung 27 ähnlich der in der Ausführungsform der Fig.1 verwendeten auf.
Wenn eine weichere Polyurethanschicht entweder als einzige hitzevernetzte Polyurethanschicht 4 in der Ausführungsform der Fig.1 oder als der äußere Polyurethanschichtanteil 24b bei der Ausführungsform der Fig.2 verwendet wird, so hat sich für die Erfinder herausgestellt, daß ein mögliches Problem darin besteht, daß die Wischerblätter der Windschutzcheibe in ihren Parkstellungen an der weicheren Polyurethanschicht ankleben. Um dieses Problem zu beseitigen, wurde gemäß Fig.3 eine Hubschrauber-Windschutzscheibe 31, die ein Wischerblatt 32 aufweist, mit zwei Bereichen 33 auf ihrer Außenfläche 34 versehen, die Parkzonen für das Wischerblatt 32 bilden, wobei die restliche Windschutzscheibe 31 mit einer weicheren hitzevernetzten Polyurethanschicht 35 gemäß der Erfindung beschichtet wurde. Die Parkzone 33 ist entweder durch einen lokal gehärteten Bereich der weichen hitzevernetzten Polyurethanschicht in der Umgebung der Parkstellung des Wischers oder durch Ersetzen der hitzevernetzten Polyurethanschicht jeweils in den betreffenden Bereichen 33 der Windschutzscheibe 31 durch eine Epoxyharzschicht der gleichen Dicke wie die Polyurethanschicht, wobei die Epoxyharzschicht wahlweise, beispielsweise durch Verstärkungsfasern, verstärkt ist.

Beispiel 1

Eine hitzevernetzte Polyurethanschicht, die für die Verwendung als Außenschicht 4 (und auch als innere Schicht 3b) der Windschutzscheibe gemäß Fig.1 geeignet ist, wurde nach dem folgenden Verfahren hergestellt.
Drei Teile 4,4'-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat) - im Handel erhältlich unter der Handelsmarke DESMODUR W - wurden mit einem Teil eines Polycaprolactondiols mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 550 - im Handel erhältlich als CAPA 200 - sowie 0,002 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Isocyanats plus Diol, Dibutyltindilaurat vermischt und die Mischung wurde bei 80ºC zwei Stunden erhitzt. Das Isocyanatreiche Produkt wurde sodann mit zwei Teilen Polycaprolactontriol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 300 - im Handel erhältlich als TONE 0301 - in einem Spender vermischt, der mit synchronisierten Kolbenpumpen und einem Rotationsmischer ausgestattet war.
Die Reaktionsmischung aus dem Spender wurde zwischen parallele, im Abstand von 115 mm (1 mm für die innere Schicht 3b) in bekannter Weise gegossen und ausgehärtet, um eine feste harte hitzevernetzte Platte mit den folgenden Eigenschaften zu bilden:
Shore-Härte bei 23ºC : 79 D Wärmebeständigkeitstemperatur bei 118 kg (264 lbs) Belastung (ASTM 648): 38ºC
Abrieb nach Taber. Änderung in der Trübung nach 100 Zyklen (ASTM D1044)
bei 23ºC : < 3%
bei 50ºC : < 1%
Kratztest nach Sheen. Zeit bis zur Wiederherstellung mit 1000 g Belastung auf der Nadel (British Standard 3900E2)
bei 23ºC : 48 Stunden
bei 50ºC : < 60 Sekunden
sowie ein mittleres Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten von 874.
Die erhaltene hitzevernetzte Polyurethanplatte wurde auf der Außenfläche einer 3 mm starken Floatglasscheibe unter Verwendung einer thermoplastischen Polyurethanzwischenschicht mit einer Dicke von 0,5 mm durch Erhitzen unter Druck in bekannter Weise gebunden, um die Außenfläche einer Windschutzscheibe nachzuahmen, wie mit Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben.
Das Infrarot-Reflexionsspektrum der so nachgeahmten Außenfläche mit der hitzevernetzten Polyurethanschicht gegen die Strahlungsquelle wurde sodann über den Bereich von 1400 bis 500 cm&supmin;¹ (7 bis 50 µm) unter Verwendung eines Perkin Elmer 577 Infrarot-Spektrophotometers gemessen, und die Ergebnisse wurden in der grapischen Darstellung der Fig.4 aufgetragen. Das entsprechende Spektrum für eine belichtete Glasfläche einer 3 mm starken Floatglasscheibe wurde in gleicher Weise gemessen und die Ergebnisse wurden in der gleichen graphischen Darstellung aufgetragen. Es ist leicht zu sehen, daß die ausgeprägten Reflexionen im Reststrahlenband, die bei der belichteten Glasoberfläche bei 1250 bis 850 cm &supmin;¹ (8 bis 12 µm) und 550 bis 400 cm&supmin;¹ (18 bis 25 µm) beobachtet wurden, durch das Polyurethan unterdrückt werden.
Das hitzevernetzte Polyurethan hat eine hohe Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich des Spektrums und im mittleren Infrarotbereich von 700 bis 1000 nm, ist in diesen Bereichen tatsächlich nicht absorbierend und hat einen Brechungsindex nahe demjenigen des Glases, so daß die Wirkung der Bindung des hitzevernetzten Polyurethans auf der Außenfläche des Glases auf die Durchlässigkeit des Fensters in den obigen Bereichen im allgemeinen vernachlässigbar ist (in der Größenordnung von 1% oder weniger).

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wurde die hitzevernetzte Polyurethanschicht, die für die Verwendung als Außenschicht 4 der in Fig.1 gezeigten Windschutzscheibe geeignet ist, in gleicher Weise hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben. Um jedoch bei der äußeren Schicht 4 eine schnellere Wiederherstellungszeit von Kratzern zu erzielen, wurde die Vernetzungsdichte des hitzevernetzten Polyurethans auf etwa ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten von etwa 1400 reduziert. Bei diesem Beispiel wurden in ähnlicher Weise, wie es mit Bezug auf Beispiel 1 beschrieben wurde, 0,933 Teile DESMODUR W mit 0,5 Teilen CAPA 200 und 0,433 Teilen TONE 0301 zur Reaktion gebracht.
Die Reaktionsmischung wurde zwischen parallele, im Abstand von 1,25 mm angeordnete Glasplatten in gleicher Weise wie bei Beispiel 1 gegossen und ausgehärtet, um eine feste harte hitzevernetzte Platte mit den folgenden Eigenschaften zu bilden:
Shore-Härte bei 23º0 : 90 A Wärmebeständigkeitstemperatur bei 118 kg (264 lbs) Belastung (ATSM 648) : 10ºC
Abrieb nach Taber. Änderung in der Trübung nach 100 Zyklen (ASTM D1044) bei 23ºC : < 1% Trübung
Kratztest nach Sheen. Wiederherstellungszeit bei 1000g Belastung auf der Nadel (B.S.3900E2) bei 23ºC : < 5 Sekunden.
Bei dem weicheren hitzevernetzten Polyurethanmaterial ist eine größere Materialdicke, insbesondere 1,25 bis 2 mm, erforderlich als bei dem härteren hitzevernetzten Polyurethan, um eine Beschädigung durch die hitzevernetzte Schicht in der darunterliegenden thermoplastischen Schicht möglichst klein zu machen.

Beispiel 3

Um den Vorteil des Stoßschutzes, der bei der härteren Ausführung der thermoplastischen Schicht gegeben ist, und der schnelleren Herstellungszeit von Kratzern bei der weicheren hitzevernetzten Polyurethanschicht zu erhalten, wurde eine zusammengesetzte hitzevernetzte Polyurethanschicht in ähnlicher Weise gebildet, wie es in den Beispielen 1 und 2 beschrieben wurde. Eine Platte des härteren hitzevernetzten Polyurethanmaterials gemäß Beispiel 1 mit einer Dicke von 1 mm wurde mit einer 0,25 mm dicken Schicht des weicheren hitzevernetzten Polyurethanmaterials gemäß Beispiel 2 beschichtet.
Um die Wirksamkeit der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung bei der Verhinderung der Reflexion im Reststrahlenband darzustellen, wird die Wirkung eines mehrschichtigen dünnen Films für die Unterdrückung von Infrarotreflexionen auf Glas zur Verwendung als Solarzellen-Schiebeabdeckung über den Bereich von 4 bis 35 µm vergleichsweise in Fig.5 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Reflexionen bei 8 bis 12 µm und 18 bis 25 µm noch stark ausgeprägt und nicht gut beseitigt sind. So hat die Erfindung große Vorteile in der Wirksamkeit auf dem angegebenen Weg durch Verwendung eines mehrschichtigen dünnen Films zur Unterdrückung der charakteristischen Infrarotreflexionen von Glas.
Zusätzlich wurden die auf der Außenfläche des Glases gebundenen Schichten von hitzevernetztem Polyurethan auf die Beständigkeit gegen das Wischerblatt, Regenerosion, Sanderosion, beschleunigte Verwitterung, Wärmekreislauf und Feuchtigkeit geprüft, und in vielen Fällen zeigten die erhaltenen Resultate an, daß der Aufbau bei Betrieb als dauerhaft erwartet werden darf, und sie waren den Resultaten überlegen, die mit einer bekannten zweischichtigen Windschutzscheibe mit unbedeckter äußerer Glasfläche erzielt wurden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer äußeren Schicht aus hitzevernetztem Polyurethan auf der Außenfläche der Windschutzscheibe im Vergleich mit der bekannten zweischichtigen Windschutzscheibe besteht darin, daß die Windschutzscheibe verbesserte regenabweisende Eigenschaften besitzt, da bei Regenfall auf die Windschutzscheibe der Regen leichter von der Außenfläche der Windschutzscheibe abläuft, was auf dem verringerten Kontaktwinkel zwischen Wasser und dem Polyurethanmaterial beruht. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können erfindungsgemäße Fenster einen leitenden Heizfilm, beispielsweise Gold oder vorzugsweise ein durchsichtiges Halbleiter- Metalloxid, wie Indium-Zinnoxid, auf der äußeren Glasschicht zum Zweck der Entnebelung und Enteisung aufweisen. Solche Filme werden im allgemeinen auf die äußere Glasschicht aufgebracht und sind gewöhnlich auf der nach innen weisenden Oberfläche dieser Schicht. Solche Filme können auch zur ausreichenden Erwärmung der äußeren Polyurethanschicht über Umgebungstemperatur verwendet werden, um ein schnelles Aufheizen sogar von stark vernetzten (Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 1500) hitzevernetzten Polyurethanschichten zu fördern.
Der Ausdruck "äußere Glasschicht" wird in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen zur Bezeichnung einer Glasschicht verwendet, die jedoch für die Verwendung einer hitzevernetztem Polyurethanschicht zur Unterdrückung von Reflexionen im Reststrahlenband gemäß der Erfindung die äußere Schicht (und tatsächlich möglicherweise die einzige Schicht) eines Fensters für ein Beförderungsmittel bildet. So kann der Benutzer dem Ausdruck "äußere" nicht ohne weiteres entnehmen, daß das Fenster notwendigerweise irgendeine andere (innere) Glasschicht aufweist.

Claims

1. Verwendung einer hitzevernetzten Polyurethanschicht (4) auf der Außenfläche einer äußeren Glasschicht (2) eines Fensters (1) für ein Beförderungsmitlel, zur Unterdrückung der Reflexion des Restslrahlenbandes bei 8-12 µm am Glas.

2. Verwendung nach Anspruch 1, bei welcher die Schichl (4) des hitzevernetzten Polyurethans eine Dicke von wenigstens 0,5 mm besitzt.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Schicht (4) des hitzevernetzten Polyurethans eine Dicke von nicht mehr als 2 mm besitzt.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das hitzevernetzte Polyurethan ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 2500 besitzt.

5. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die hitzevernetzte Polyurethanschicht (4) eine Einzelschicht ist.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die hitzevernetzte Polyurethanschicht (24) aus einer Anzahl von übereinanderliegenden Schichten (24a,24b) besteht.

7. Verwendung nach Anspruch 6, bei welcher eine innere Schicht (24a) aus verhältnismäßig hartem Polyurethan und eine äußere Schicht (24b) aus verhältnismäßig weichem Polyurethan besteht.

8. Verwendung nach Anspruch 5 oder 7, bei welcher die Einzelschicht (4) oder die innere Schicht (24a) aus einem hitzevernetzten Polyurethan besteht, das ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 500 bis 1500 besitzt.

9. Verwendung nach Anspruch 5 oder 7, bei welcher die Einzelschicht (4) oder die äußere Schicht (24b) aus einem hitzevernetzten Polyurethan besteht, das ein Molekulargewicht zwischen Verzweigungspunkten im Bereich von 1200 bis 2500 besitzt.

10. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das hitzevernetzte Polyurethan eine Shorehärte von mindestens 70A besitzt.

11. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das hitzevernetzte Polyurethan eine Shorehärte von nicht mehr als 90D besitzt.

12. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das hitzevernetzte Polyurethan aus einem zykloaliphatischen Diisocyanat, einem Polycaprolactondiol und einem Polycaprolactontriol gewonnen ist.

13. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die hitzevernetzte Polyurethanschicht (4) an der äußeren Glasschicht (2) durch eine thermoplastische Polymerzwischenschicht (5) gebunden ist.

14. Verwendung nach Anspruch 13, bei welcher die thermoplastische Polymerzwischenschicht (5) aus thermoplastischem Polyurethan besteht.

15. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das Beförderungsmittel ein Hubschrauber oder Bodenfahrzeug ist.

16. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das Fenster (1) eine äußere Glasschicht (2) und eine innere Kunststoffschicht (3) aufweist.

17. Verwendung nach Anspruch 16, bei welcher die innere Kunststoffschicht (3) eine zusammengesetzte Schicht ist, die aus einer energieabsorbierenden Kunststoffzwischenschicht (3a) und einer inneren Schicht (3b) aus hitzevernetztem Polyurethan besteht.

18. Verwendung nach Anspruch 17, bei welcher die energieabsorbierende Kunststoffzwischenschicht (3a) aus thermoplastischem Polyurethan besteht.

19. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das Fenster über seine ganze Dicke im wesentlichen symmetrisch ist, wobei das Fenster (1) eine Glasschicht (2) aufweist und hitzevernetzte Polyurethanschichten (3,4) sowohl an der Innenfläche als auch Außenfläche des Glases (2) durch thermoplastische Zwischenschichten (5) gebunden sind.