JPS5926472B2 - 耐衝撃性積層体 - Google Patents

耐衝撃性積層体

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JPS5926472B2
JPS5926472B2 JP50049883A JP4988375A JPS5926472B2 JP S5926472 B2 JPS5926472 B2 JP S5926472B2 JP 50049883 A JP50049883 A JP 50049883A JP 4988375 A JP4988375 A JP 4988375A JP S5926472 B2 JPS5926472 B2 JP S5926472B2
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layer
laminate
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brittle
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エドガ− モラリ− ジユニア リチヤ−ド
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された衝撃抵抗性を有する積層体に関する
詳しくは、本発明は衝撃を受ける前面に対して背面にあ
たる側にポリカーボネート層を含みかかるポリカーボネ
ート層の衝撃側と反対側の面に比較的もろい被膜を露出
して有する、複数の層又は薄層からなるかかる積層体に
係わる。この積層体はポリカーボネート背面側の層の厚
さを制御して該積層体が衝撃を受けたときに背面側即ち
衝撃方向の下流側のポリカーボネートにスポーリングや
その他の破壊が生ずるのを減少せしめたことによつて殊
に特徴づけられる。ポリカーボネート樹脂層を構造要素
として利用していわゆる安全ガラスや貫通抵抗ガラスを
窓ガラス、風防ガラス等に使用することはよく知られて
いる。
例えば、ガラス−ポリカーボネート樹脂積層体が米国特
許第3666614号に記載されておわ、このガラスと
ポリカーボネートはエチレン−酢酸ビニル共重合体を使
用して一体に結合されている。米国特許第352076
8号には、比較的薄いポリカーボネート箔を積層材とし
て使用した比較的厚いガラスの積層体が記載されている
。又、詳しくは後述するところの或る種のポリシロキサ
ンーポリカーボネートプロツク共重合体を接着層として
利用することも知られている。或る種の斯様な積層体を
構成する際に、ガラスを衝撃受容側の層として使用し、
ポリカーボネートを背面側、即ち衝撃側に対し内側即ち
下流側、即ち保護すべき人や目的物に面した側の層とし
て使用するのが通常の実施法である。ポリカーボネート
を積層体の層として使用する場合には、ポiノカーボネ
ートは比較的軟質であるため特にその露出面を傷やかき
傷に耐性を有し透明性を保全する通常厚さ約5〜51×
10−3mm(約0.2〜2ミル)の層で保護すること
が多い。同様に、内側の面も積層時等に損傷を受けぬよ
う被覆することができる。本発明に卦けるこうした比較
的硬くてもろく傷やかき傷に耐性を有する耐傷性の層は
、よく知られており、とりわけ金属酸化物、シリコーン
、反復した有機基を持つた樹脂例えばポリメチルメタク
リレート、ポリアミドエステル樹脂及びイオンビーム沈
積炭素でありうるが、該層により保護される下側層であ
るポリカーボネート層よ)は硬〈比較的もろい。こうし
た比較的もろい層をポリカーボネートと共に使用して衝
撃抵抗性の積層体とすると、衝撃下にあつてこの比較的
もろい物質にヒビが生じてポリカーボネート層殊に衝撃
側から最後部のポリカーボネート層にスポーリングを引
き起こし、積層体の背後にある露出物体が損傷を受ける
ことが知られている。このようなスポーリングはポリカ
ーボネートのいわゆる1ノツチ感度1の特性によつて起
る。即ち、上層のもろい層が破壊されると、こうした通
常耐衝撃性の物質の典型的な現象としてエネルギ吸収が
殆んどなされないから、脆性破壊の破断線群がポリカー
ボネートに伝播して致命的なノツチとして働き、その結
果ポリカーボネートは脆性破壊の態様で損傷を受ける。
従つて、ポリカーボネートとその上層の比較的もろい物
質とを使用し、このいわゆるノツチ感度を低下して実用
面からもつと有用なものとした、衝撃抵抗性の積層体を
提供する必要のあることがわかる。本発明の第一の目的
は、ポリカーボネートとその上層の比較的硬くもろい物
質とを衝撃側に対する背面側の層として使用し、こうし
たノツチ感度やこれにともなうスポーリングや破断の傾
向を低下せしめた衝撃抵抗性の積層体を提供することで
ある。
端的に言つて、本発明によれば、衝撃抵抗性の積層体に
あつて比較的硬くもろい被膜を被覆されたポリカーボネ
ートの背面側の層のノツチ感度がかかる層の厚さを約0
.762〜5.59mm(約30〜220ミル)好まし
くは約1.52〜3.811tm(約60〜150ミル
)に制限すれば実質的に低下することがわかつた。
通常のポリカーボネート樹脂の任意のものが本発明の薄
層として使用でき、これには特にここに参考迄に挙げる
米国特許第3161615号、第3220973号、第
3312659号、第3312660号、第33137
77号及び第3666614号に記載されたものが含ま
れるが、これ等に限定されるものではない。
要求に応じて被覆した又は被覆しないものあるいは化学
的及び熱的に強化ないし焼入れをしたもの並びに焼入れ
してない普通の種々のガラスが含むいわゆる安全用途に
使用される通常のガラスが本発明に関連して任意に使用
できる。
所望されるときには、接着促進プライマーを使用して接
着を促進できる。
こうした物質にはとvわけビニルアルコキシシラン、ア
ミノ−アルキルアルコキシシラン、アルコキシシラン、
シリルペルオキシド及びアミノ−アルコキシシランが含
まれる。かかる物質は周知であつて上記米国特許第36
66614号その他に記載されている。本発明の利点と
して、プライマーは、要求ある場合は使用できるものの
、使用する任意のポリカーボネートないし樹脂と関連し
ては通常必要でない。ポリシロキサンーポリカーボネー
トプロツク共重合体は次の一般式で表わすことができる
。(式中、nは少なくとも1で好ましくは1〜約100
0の整数であり、aは1〜約200であり、bは約5〜
約200であつて好ましくは約15〜約90の平均値を
有し、一方、a対bの比は約0.05〜約3で変わVs
bの平均値が約15〜約90であるときはa対bの比は
約0.067〜約0.45であるのが好ましく、そして
dは1以上であり、又、Yは式であつて、Aは水素及び
−c−0f,から成る群より選ばれる一員であジ、Rは
水素、1価の炭化水素基及び1価の・叩ゲン化炭化水素
基から成る群よシ選ばれた一員であり.R實1価の炭化
水素基、1価の・・ロゲン化炭化水素基及びシアンアル
キル基から成る群よ勺選ばれる一員であり.F,は1価
の炭化水素基及び1価の・・ロゲン化炭化水素基から成
る群より選ばれる一員であり、そしてzは水素、低級ア
ルキル基及び・・ロゲン並びにそれ等の混合物から選ば
れる一員である。
式1のRによつて示される基としては、アリール基及び
ハロゲン化アリール基例えばフエニル、クロルフエニル
、キシリル、トリル等、アルアルキル基例えばフエニル
エチル、ベンジル等、脂肪族、一・口脂肪族及びシクロ
脂肪族基例えばアルキル、アルケニル、シクロアルキル
、ハロアルキル例えばメチル、エチル、プロピル、クロ
ルブチル、シクロヘキシル等が包含され、Rは全べて同
一の基であつても上記基群のうちの任意の2個以上の基
であつてもよくそして好ましくはメチル基である。
dは水素を除いて上記Rに包含される基の全べてを含み
、ゴもまた全べて同一の基であつても水素を除いた上記
R基のうちの任意の2個以上の基であつてもよくそして
好ましくはメチル基である。R′にはRによつて包含さ
れる水素以外の基全べてを含むほか、シアンアルキル基
例えばシアンエチル、シアンブチル等の基も含まれる。
式1のzの定義内に含まれる基としては、水素、メチル
、エチル、プロピル、クロロ、ブロム、ヨード等及びそ
れ等の諸組合せが挙げられるが、Zは水素であるのが好
ましい。更に、本発明の加水分解に安定な共重合体はポ
リジオルガノシロキサンが置換アリールオキシ−ケイ素
結合手を介して2価フエノールとカーボネート先駆体と
のポリエステルに結合されて構成される反復共重合体単
位からなるものとして記載することができる。
前記反復共重合体単位の各々は平均重量で前記ポリジオ
ルガノポリシロキサンを約10〜75%含み、好ましく
は約40〜70重量%含む。式1の共重合体は、式 で表わされる一・ロゲンで連鎖停止したポリジオルガノ
シロキサンと式で表わされる2価フエノールとの混合物
を0〜100℃、好ましくは20〜50℃の範囲内の温
度で酸受容体の存在下に反応させ、その後この反応生成
物を得られる共重合体の固有粘度が最大となるまでホス
ゲン化する。
ここに、上記式中のRlW,.z及びbは前記定義のと
訃りであり、Xは・・ロゲン好ましくはクロルである。
式2のハロゲンで連鎖停止したポリジオルガノシロキサ
ンは、ジオルガノジ一・口シラン例えばジメチルジクロ
ルシランを制御しながら加水分解する等して従来から製
造されており、この点に関してはパトノード(Patn
Ode)の米国特許第2381366号及びハイデ(H
yde)の米国特許第2629726号及び第2902
507号に教示されていると}Dである。
使用できる他の方法ではソウア一(Sauer)の米国
特許第2421653号に示されるようにジオルガノジ
クロルシランと環状ポリジオルガノシロキサンの混合物
を金属触媒例えば塩化第二鉄の存在下で平衡させる。
一・ロゲン連鎖停止ポリシロキサンを如何なる方法で形
成するかは臨界的でないが、一般には得られる一・ロゲ
ン連鎖停止ポリシロキサンの・・ロゲン含量が該ハロゲ
ン連鎖停止ポリシロキサンの約0.4〜35重量%好ま
しくは約1〜約10重量%の範囲内にあるように保持す
ることが望ましい。・・ロゲンで連鎖停止されたポリシ
ロキサンが塩素化されたポリジメチルシロキサンである
ことが好ましい。式3に含まれる2価フエノールには例
えば、2,2−ビス(4−オキシフエニル)−プロパン
(ビスフエノール一A)、2,4−ジオキシジフエニル
メタン、ビス一(2−オキシフエニル)メタン、ビス一
(4−オキシフエニノリメタン、1,1−ビス(4−オ
キシフエニル)エタン、1,2−ビス(4−オキシフエ
ニル)エタン、1,1〜ビス(4−オキシ−2−クロル
フエニル)エタン、1,1−ビス(2,5−ジメチル−
4−オキシフエニル)エタン、1,3−ビス(3−メチ
ル−4−オキシフエニル)プロパン、2,2−ビス(3
−イソプロピル一4−オキシフエニル)プロパン等があ
る。
混合物も使用できる。その他の化合物については当業者
にとつて自明であろう。本発明の共重合体はポリジオル
ガノシロキサンを置換アリールオキシ−ケイ素結合手に
よりカーボネート先1駆体と2価フエノールのポリエス
テルに相互連結せしめて成る反復単位から本質的になる
A.記の性質を持つた物質はここに参考迄に挙げた米国
特許第3189662号にも記載されて卦b1これ等物
質はそのまま単独で使用することも、又特定の所望特性
を与えるべく周知変性剤と共に使用することもできる。
上記プロツク共重合体の例として挙げられるものはゼネ
ラルエレクトリツクLR−3320である。
この物質は、比重1.12、引張強度182〜224k
9/CT!L2(2600〜3200pi)、伸び30
0〜390%、引裂強度(ダイC)71.4k9/CT
L(4001bs/In)、脆化温度−60℃(−76
′1?)以下及び熱変形温度(66psi負荷、厚さ1
0ミル)71.1℃(160′F)の諸性質を有する。
もうひとつのこうしたプロツク共重合体、特にゼネラル
・エレクトリツクLR−5630は、比重1.07、引
張強度154〜175kg/(:RfL2(2200〜
2500psi)、伸び500〜700%、引裂強度(
ダイC)35.7kg/(1−JモV1(2001bs/
In)、脆化温度−60℃(−76′F)以下及び熱変
形温度4.6kg/CTrL2(66psi)54.4
゜C(13011:′)を有する。
ここに述べるポリカーボネート層は、特に記載ないし表
示なき限ジ、ビスフエノール一A即ち2,2−ビス(4
−オキシフエニル)プロパンのポリカーボネートである
本発明の新規な諸特性を特許請求の範囲に特定したが、
以下の記載と実施例により本発明は更に理解されよう。
比較例 1 本例は本発明が改善せんとする従来技術の積層体につい
て説明する。
オートクレーブ中で真空バツグを使用し、温度12FC
(250′F)、圧力16.8〜17.5k9/CT!
L2(240〜250psi)及び保持時間45分をも
つて積層を行つた。この積層体は前面側の層としての厚
さ3。18mm(125ミル)のプライマー処理した強
化ガラスを1.52mm(60ミル)のLR−5630
ポリシロキサンーポリカーボネートプロツク共重合体に
よV6.35mm(250ミノ(ハ)シートのポリカー
ボネートに結合し、このポリカーボネートシートを0.
76n(30ミル)厚のLR−3320ポリシロキサン
ーポリカーボネートプロツク共重合体を介して9.53
mm(375ミル)厚層のポリカーボネートに結合し、
この背面側のポリカーボネート層の結合されていない露
出面上に比較的硬くもろい耐傷性の被膜を設けてなるも
のである。
アンダーライメーズ・ラボラメリ一(Underwri
tersLabOratOry)の弾丸抵抗装置に対す
る規準、特に1973年2月23日付のUL752に従
つて温度12.8゜C(55′F)でガラス表面に「中
出力」の弾丸を発射したところ、9.53mm(375
ミル)厚のポリカーボネート層は弾丸の貫通は受けない
までももろいスポーリング破損をきたし試験積層体の後
方約45.8CTI1(約18インチ)に置かれた厚紙
表示板に損傷を与えた。この例は比較的厚いポリカーボ
ネート層が衝撃を受けた時のいわゆるノツチ感度を示す
ものである。各種出力の弾薬及びその他の試験物質に関
しては上記規準に規定されるところによる。実施例 1 比較例1を繰り返し、3.18mm(125ミル)の前
面層即ち衝撃抵抗性強化ガラス層を使用して、これを1
.52m1(60ミル)のLR−5630プロツク共重
合体を介して12.71Lm(500ミル)厚のポリカ
ーボネート層に結合し、このポリカーボネートを露出面
上に比較的硬くもろい耐傷性ないし耐摩耗性被覆物を被
覆された3.18mm(125ミル)の背面側ポリカー
ボネート層に0,76mm(30ミル)のLR−332
0プロツク共重合体中間層をもつて結合した。
室温、12.8℃(55下)及び35℃(95′F)に
於いてこの積層体のガラス表面に超38型自動銃「中出
力」の弾丸を発射したところ、背面側のポリカーボネー
ト層には貫通もスポーリングも起らなかつた。この特定
の積層体の有効性については何等特別の理論に拘束され
るつもジはないが、比較的硬くもろい物質で被覆した背
面側のポリカーボネート層を5.59w!l(220ミ
ル)未満の好ましくは約1.52〜3.18mm(約6
0〜125ミル)の厚さに保持すると、こうして厚さを
制限された層がかかる条件下でのポリカーボネートの通
常のノツチ感度の傾向に十分耐えるだけのたわみ性を有
するものと信じられる。比較例 2 本例はポリカーボネート層を利用した従来技術の典型的
な衝撃抵抗性積層体の別の例を示す。
空気オートクレーブ中で真空バツグを使用し、温度12
5゜C(257′F)、圧力16.8〜17.5k9層
(240〜250psi)及び保持時間30分で比較的
硬くもろい耐傷性の外面を有する6.35mm(250
ミル)の前面即ち衝撃受容側ポリカーボネート層を使つ
て積層体をつくつた。このポリカーボネート層を0.3
8mm(15ミル)厚のLR−3320プロツク共重合
体層を使用して12.7mm(500ミル)厚のポリカ
ーボネート層に結合し、このポリカーボネート層を外側
即ち衝撃側に対し下流側の露出表面に比較的硬くもろい
耐傷性被覆物を有する6.35龍(250ミル)厚のポ
リカーボネート背面側層に上記と同様な厚さのLR一3
320プロツク共重合体を介して結合した。この積層体
を、前面側層の露出外面を最小3時間一31.7℃(−
25′F)の温度にさらし背面側層の露出外面を周囲室
温にさらした後上記UL752規準に則り試験した。「
中出力」の弾丸を前面層に発射すると、弾丸の貫通はな
いもののポリカーボネート背面層に打抜型のもろいスポ
ーリングが生じその為積層体の約45.8C7rL(約
18インチ)後方に置いた厚紙表示板に損傷を与えた。
実施例 2 比較例2を繰り返し、外面に耐傷性の被覆物を持つた1
2.7龍(500ミル)のポリカーボネート前面層を使
用して、これを0.38mm(15ミル)のLR−33
20プロツク共重合体を介して12.7mm(500ミ
ル)のポリカーボネートに結合し、後者のポリカーボネ
ートを両面に比較的硬くもろい耐傷性被覆物を有する1
,52mm(60ミル)厚のポリカーボネート背面層に
0.38mm(15ミル)のLR−3320プロツク共
重合体をもつて結合した。
比較例2のようにしてこの積層体を試験したところ、最
初の2回の「中出力」の弾丸衝撃によつてはもろいスポ
ーリングや弾丸貫通はなかつた。3発目の弾丸を最初の
2発と近づけたところに発射すると、ノツチによる脆性
破壊は起らず、若干の延性破壊の形跡が幾分あつた。
実施例 3 空気オートクレーブ沖で周辺部を処分できる真空バツグ
又はリングを使用し、温度125゜c((257′1?
)、圧力13.3〜14.7kg/CrlL2(190
〜210psi)及び保持時間15分をもつて、最初の
調整から最終の冷却及び脱圧力を通じて真空を一定に保
ちながら、比較的硬くもろい耐傷性の外面を有する6.
351tm(250ミル)のポリカーボネート衝撃受容
層から積層体を作つた。
このポリカーボネート層を0.38mm(15ミル)の
LR−3320プロツク共重合体を使用して12.7m
m(500ミル)のポリカーボネート層に結合し、この
ポリカーボネート層を0,38關(15ミル)のLR−
3320プロツク共重合体によつて別の12.7mm(
500ミル)のポリカーボネート層に結合し、この後者
のポリカーボネート層を比較的硬くもろい耐傷性被覆物
を両面に有する2.36um(93ミル)厚のポリカー
ボネート背面層に0.38Mm(15ミル)のLR−3
320プロツク共重合体を使用して結合した。この積層
体を上記UL752規準に従つて「高出力]即ち0.3
57マグナム(Magnum)の弾薬を使用し試験した
ところ背面層には貫通もスポーリングも起らなかつた。
しかしながら、弾薬を「超出力]即ち0,44マグナム
に増加すると−31.7℃(−25′11:′)での3
発目の発射で背面層に若干ヒビが生じ若干のスポーリン
グが起つて背面層の38.1crn(15インチ)後方
に置かれた厚紙表示板に傷をつけた。実施例 4 実施例3を繰?返したが、背面側の2.36mm(93
ミル)厚ポリカーボネート層の外面にのみ比較的硬くも
ろい耐傷性の被覆を施した。
この積層体を実施例3のようにして試験したところ、0
.44マグナム即ち「超出力]弾薬を使用してもスポー
リングは生じなかつた。更にこの実施例を実施例3と比
較して言える事は、背面ポリカーボ不−ト層の露出外面
にのみ比較的硬くもろい耐傷性層を設けることが有効で
あるという事である。本実施例は、本発明の有効性を例
証する一方、延性型の破壊すらも避けんとする場合には
背面側ポリカーボネート層の露出外面にのみ比較的硬く
もろい耐傷ないし耐摩耗性被覆物を施すことこそ最も好
ましいことを示している。延性型破壊では、特に弾薬出
力が高くなるとポリカーボネート背面層が裂けたDする
。製造に際し製作時間、サイクル温度あるいは圧力を増
加するなどして背面層を積層体の残部に増大した力で接
着することはできるが、上に指摘したように、比較的硬
くもろい耐傷性の層をポリカーボネート背面層の露出外
面にのみ限定することが斯様な延性破壊を回避する便宜
な方法である。本発明の教示の範囲に於いて他の構造も
作られた。
その中には、外側両面に本発明に従つて被覆され厚さを
制御されたポリカーボネート層を設けることによつてい
ずれの方向からの弾丸等の打撃や衝撃に対しても改善さ
れた抵抗性を持つた両面積層体も含まれる。こうした一
つの積層体は外面を被覆した3.18mm(125ミル
)厚のポリカーボネートの前面側および背面側の両外側
層と9.53mm(375ミル)厚ポリカーボネートの
二層の内側層とそれぞれ通常の方法で0.38mm(1
5ミル)厚のLR−3320プロツク共重合体によジ一
体に結合している。この構造物は積層体の片側を−31
.7℃(−25′F)他方を室温乃至48.9℃(12
0′F′)に於いて「中出力」弾丸を発射してもこれに
耐え破壊しなかつた。こうして、ポリカーボネート背面
側層の衝撃側と反対側の外面に比較的硬くもろい物質を
被覆すれば、本発明により、ポリカーボネート層のノツ
チ感度のいかなる傾回をも克服した衝撃抵抗の改善され
た積層体が得られる。
更に、本発明は、衝撃抵抗が改善されているだけでなし
に風防ガラス、窓ガラス、のぞき窓、はめ込みガラス等
に使用されたときに清澄性や透明性を損う原因となる傷
、ひつかき等の酷使にも耐えうる上述したタイブの積層
体を可能なものとし実用的なものとしている。本発明の
構造中には当業者に周知の加熱素子又は検知器具等例え
ば電線、フイルム等が導入できる。本発明の実施の態様
は以下のと訃りである。1 ポリカーボネート背面側層
が約0.762〜3.81闘(約30〜150ミル)厚
である特許請求の範囲の積層体。
2衝撃を受ける層がガラスである特許請求の範囲の積層
体。
3 衝撃を受ける層がポリカーボネートでぁる特許請求
の範囲の積層体。
4 ポリカーボネート背面側層が比較的硬くもろい被覆
物で両面とも被覆されている特許請求の範囲の積層体。
5 ポリカーボネート背面側層以外の薄層としてガラス
とポリカーボネートが含まれている特許請請求の範囲の
積層体。
6 前記背面側層以外のポリカーボネート層の少なくと
も一面が比較的硬くもろい物質で被覆されている前項の
積層体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 衝撃を受ける前面に対して背面にあたる側にポリカ
    ーボネートの薄層を含んだ複数の薄層から成る衝撃抵抗
    性の積層体であつて、前記ポリカーボネートの背面側の
    薄層には衝撃側と反対側の面に比較的硬くもろい耐傷性
    の被膜が備わつており、前記ポリカーボネートの薄層の
    厚さが約0.762〜5.59mm(約30〜220ミ
    ル)であり、前記積層体の複数の薄層がブロック状ポリ
    シロキサン−ポリカーボネート共重合体によつて一体に
    接着されており、そして該ブロック共重合体が(A)各
    ケイ素原子には炭素−ケイ素結合を介して結合された2
    個のオルガノ基を有しケイ素−酸素−ケイ素結合手によ
    り互いに連結された本質的にジアルキルシロキシ単位か
    ら成るジオルガノシロキシ化学結合単位約5〜200単
    位をもつて構成されハロゲンで連鎖停止されたポリジオ
    ルガノシロキサンと(B)式▲数式、化学式、表等があ
    ります▼ (但し、Zは水素、低級アルキル基、ハロゲン及びそれ
    等の組合せから成る群より選ばれた一員でありそしてR
    は水素、炭化水素及びハロゲン化炭化水素基から成る群
    より選ばれた一員である)で表わされる2価フェノール
    とを反応させ次いで反応生成物を精製しホスゲン化して
    調整されている前記積層体。
JP50049883A 1974-04-26 1975-04-25 耐衝撃性積層体 Expired JPS5926472B2 (ja)

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AU7968375A (en) 1976-10-07
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