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Verbesserte schlagfeste Doppelglas-Struktur
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Die Erfindung betrifft schlagfeste Laminate. Insbesondere betrifft
sie schußsichere Doppelglas-Strukturen, die gegen Mehrfachbeschuß aus Handfeuerwaffen
hoher Durchlagskraft und Gewehren Schutz bieten.- Die verbesserte Doppelqlas-Struktur
umfaßt ein in entgegengesetzter Richtung des Aufpralls oder des Aufschlags angeordnetes
hinteres Laminat, das eine Vielzahl von Schichten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polycarbonat, Glas und festen Harzmaterialien, enthält, wobei die Schichten
des hinteren Laminats miteinander durch einen verträglichen Klebstoff verbunden
sind, und-ein vorderes Laminat, das bezüglich der Richtung des Aufpralls vor dem
hinteren Laminat angeordnet ist, wobei das vordere Laminat eine Vielzahl von Glasschichten
enthält, einschließlich einer Frontglasschicht mit einer Dicke von etwa 0,762 bis
etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil), welche in Richtung des Aufschlags liegt, eine
entgegengesetzt zur Richtung des Aufpralls angeordnete hintere Glasschicht mit einer
Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil) und zumindest
eine relativ dicke innere Glasschicht, angeordnet zwischen der Frontglasschicht
und der hinteren Glasschicht, wobei die Glasschichten des vorderen Laminats miteinander
durch
einen verträglichen Klebstoff verbunden sind.
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Die Verwendung der sogenannten Sicherheitsverglasung oder der durchschlagfesten
Verglasung für Fenster, Windschutzscheiben und dergleichen unter Verwendung mehrerer
Schichten von Polycarbonat, Glas und anderen Harzmaterialien, ist wohlbekannt. Beispielsweise
werden Glas-Polycarbonatharz-Laminate in der US-PS 3 666 614 beschrieben, wonach
Glas und Polycarbonat unter Verwendung eines A#thylen-Vinyl-Copolymeren miteinander
verbunden sind. In der US-PS 3 520 768 werden Laminate aus relativ dickem Glas mit
einer vergleichsweise dünnen Polycarbonat-Folie als Verbundmaterial beschrieben.
Es ist ebenso auch bekannt, wie dies beispielsweise in der US-PS 4 027 072 gelehrt
wird, gewisse Polysiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymere als Klebstoff zur Herstellung
von Polycarbonat enthaltenden Laminaten einzusetzen. Obwohl diese Laminate im allgemeinen
brauchbar sind, leiden sie jedoch an ihrer mangelnden Fähigkeit, einen Mehrfachbeschuß
auszuhalten, insbesondere wenn sie von Geschossen mit hoher Geschwindigkeit, wie
beispielsweise solche, die aus Gewehren abgefeuert werden, getroffen werden. Daher
verwenden Laminate des Standes der Technik dicke, vorn befindliche (den Aufprall
aufnehmende) Glasschichten, jedoch verursacht ein Mehrfachbeschuß der dicken Frontschicht
aus Glas ein starkes Auftreten von Sprüngen und die Entfernung von Glas aus der
laminierten Struktur, wodurch sie bei wiederholten Treffern verletzbar gemacht wird.
Um einem Mehrfachbeschuß durch Geschosse hoher Geschwindigkeit, und insbesondere
Gewehrgeschossen hoher Geschwindigkeit, zu widerstehen, mußten die bekannten Laminate
bisher extrem dick und schwer sein. Selbst diese dicken und schweren Laminate waren
nicht vollkommen erfolgreich, da ein Absplittern auf der Rückseite oder der Rückseite
der Laminate eintritt, mit einer sich daraus ergebenden
Verletzungsgefahr
infolge des Absplitterns für Personen hinter diesen Laminaten. Es besteht daher
ein Bedarf für Laminate, die relativ dünn und leicht im Gewicht sind, und die imstande
sind, wiederholten Treffern durch Geschosse hoher Geschwindigkeit zu widerstehen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Laminat-Struktur, die ein relativ
niedriges Gewicht besitzt, relativ dünn und dennoch imstande ist, wiederholten Treffern
von Geschossen hoher Geschwindigkeit zu widerstehen, ohne daß die Geschosse durchschlagen
oder daß die Rückseite oder die Schichtrückseite splittert.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Doppelglas-Struktur der vorliegenden
Erfindung, worin ein zwischen dem hinteren Laminat und dem vorderen Glaslaminat
befindlicher, dazwischenliegender Luftraum gezeigt wird.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Doppelglas-Struktur der vorliegenden
Erfindung, in welcher das hintere Laminat dem vorderen Glaslaminat benachbart ist
und damit in Kontakt steht.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt eine verbesserte schlagfeste Doppelglas-Struktur,
enthaltend ein entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags angeordnetes hinteres
Laminat, das eine Vielzahl von Schichten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Polycarbonat, Glas und festen Harzmaterialien, enthält, wobei die Schichten des
hinteren Laminates miteinander durch einen verträglichen Klebstoff verbunden sind,
mit dem Kennzeichen, daß sie ein bezüglich der Richtung des Aufschlags vor dem hinteren
Laminat angeordnetes vorderes Laminat enthält, wobei das vordere Laminat eine Vielzahl
von Glasschichten,
einschließend eine in Richtung des Aufschlags
liegende Frontglasschicht mit einer Dicke von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis
etwa 220 mil), eine entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags liegende hintere
Glasschicht mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis
etwa 220 mil) und einen zwischen der Frontglasschicht und der hinteren Glasschicht
angeordneten relativ dicken Glaskern, umfaßt, wobei die Glasschichten des vorderen
Laminats durch einen verträglichen Klebstoff miteinander verbunden sind.
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Die Dicke der Frontglasschichten und der hinteren Glasschichten in
dem Frontglaslaminat ist entscheidend. Der obere Bereich der Dicke dieser Frontglasschichten
und hinteren Glasschichten sollte etwa 5,588 mm (220 mil) sein. Wenn diese Frontglasschichten
und hinteren Glasschichten dicker als etwa 5,588 mm (220 mil) sind, wird die Widerstandsfähigkeit
der Doppelglas-Struktur gegenüber Mehrfachbeschuß in nachteiliger Weise beeinflußt.
Der untere Bereich der Dicke dieser Frontglasschichten und hinteren Glasschichten
ist nicht entscheidend, sondern nur durch praktische Überlegungen beschränkt.
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Zur Erleichterung der Handhabung und der optischen Eigenschaften liegt
dieser untere Bereich bei etwa 0,762 mm (30 mil). Es ist auch von Wichtigkeit, daß
der zwischen der Frontglasschicht und der hinteren Glasschicht angeordnete innere
Glaskern relativ dick ist, d.h., dicker als entweder die Frontglasschichten oder
die hinteren Glasschichten. Dieser innere Glaskern solLte im allgemeinen dicker
als etwa 6,35 mm (250 mil) sein und kann aus einer monolithischen Glasscheibe oder
mehreren Glasscheiben, die durch einen verträglichen Klebstoff miteinander verbunden
sind, bestehen. Es kann irgendeiner der üblichen Typen von Glas in den sogenannten
Sicherheitsanwendungen als Glasschicht in dem vorderen Glaslaminat der vorliegenden
Erfindung
eingesetzt werden, einschließlich beschichtetes oder unbeschichtetes und chemisch
und thermisch verfestigtes oder getempertes Glas, als auch übliches nicht getempertes
Glas.
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Die verbesserten Doppelglas-Strukturen der vorliegenden Erfindung
werden in den Figuren 1 und 2 erläutert. Figur 1 erläutert eine Ausführungsform
der Doppelglas-Struktur der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform besteht
die Doppelglas-Struktur A aus einem hinteren Laminat 6 und einer Frontglasschicht
1, angeordnet vor dem hinteren Laminat in Ric#tung des Aufpralls, wobei das vordere
Laminat 1 von dem hinteren Laminat 6 durch-einen Luftraum 5 räumlich getrennt ist.
Das hintere Laminat 6 besteht aus einer Vielzahl von Schichten 8, 9, 10, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonat, Glas und festen Harzmaterialien.
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Das vordere Glaslaminat 1 besteht aus einer relativ dünnen Frontglasschicht
2 mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil),
einer relativ dünnen hinteren Glasschicht 4 mit einer Dicke im Bereich von etwa
0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil) und einem relativ dicken inneren Glaskern
3, angeordnet zwischen der Frontglasschicht 2 und der hinteren Glasschicht 4. Der
innere Glaskern ist dicker als entweder die Frontglasschicht 2 oder die hintere
Glasschicht 4, und hat im allgemeinen eine Dicke von größer als 6,35 mm (250 mil),
und vorzugsweise eine Dicke von größer als etwa 8,89 mm (350 mil). Der obere Bereich
der Dicke des inneren Glaskerns 3 ist nur durch praktische Erwägungen der Dicke
und des Gewichtes des Glaslaminats 1 und entsprechend der Struktur A beschränkt.
Vorzugsweise liegt die Dicke des inneren Kerns 3 im Bereich von etwa 5,588 bis etwa
25,4 mm (220 mil bis etwa 1000 mil), wenn der innere Kern eine einzige monolithische
Glasschicht ist.
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Der innere Kern 3 kann aus einer einzigen monolithischen Glasschicht,
oder er kann aus einer Vielzahl von Glasschichten bestehen, die miteinander durch
einen verträglichen Klebstoff verbunden sind. Die Frontglasschicht 2 und die hintere
Glasschicht 4 sind mit dem inneren Glaskern durch einen verträglichen Klebstoff
verbunden.
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Obwohl in Figur 1 das hintere Laminat 6 mit drei Schichten gezeigt
wird, muß es keine drei Schichten enthalten. Es kann lediglich nur zwei Schichten,
oder es kann mehr als drei Schichten enthalten. Das hintere Laminat 6 besteht aus
einer Vielzahl von Schichten, ausgewählt aus Glas, Polycarbonat und festen Harzmaterialien.
Vorzugsweise enthält das hintere Laminat 6 zumindest eine Polycarbonatschicht und
zumindest eine Schicht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas und Harzmaterial.
So kann beispielsweise das hintere Laminat eine an eine Acrylschicht gebundene Polycarbonatschicht,
zwei aneinander gebundene Polycarbonatschichten, eine an eine Acrylschicht, die
ihrerseits an eine andere Polycarbonatschicht gebunden ist, gebundene Polycarbonatschicht,
eine an eine Polycarbonatschicht gebundene Glasschicht oder eine an eine Acrylschicht,
die ihrerseits an eine Glasschicht gebunden ist, gebundene Polycarbonatschicht enthalten.
Ein brauchbarer Typ des hinteren Laminates 6 ist ein solcher, worin alle darin enthaltenen
Schichten Polycarbonatschichten sind. Das hintere Laminat 6 kann irgendwelche.der
schußsicheren, dem Fachmann bekannten Laminate enthalten. Einige geeignete Typen
eines hinteren Laminates 6, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden
können, werden in den US-PSen 3 624 238, 3 657 057, 4 027 072, 4 123 588 und 4 126
730 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser und aller anderen in der vorliegenden
Anmeldung genannten Patentschriften und Veröffentlichungen wird durch diese
Bezugnahme
in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
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In der durch Fig. 1 erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird das vordere Laminat 1 von dem hinteren Laminat 6 durch einen Luftraum 5 getrennt.
Die Distanz, um welche das hintere Laminat 6 von dem vorderen Laminat 1 getrennt
ist, kann über einen weiten Bereich variieren und einer seiner Zwecke besteht darin,
die optischen Eigenschaften der Doppelglas-Laminatstruktur A zu verbessern. Im allgemeinen
hat der Luftraum# 5 eine Breite im Bereich von etwa 2,54 bis etwa 19,05 mm (1/10
bis etwa 3/4"inch), vorzugsweise im Bereich von etwa 3,175 bis etwa 12,7 mm (1/8
bis etwa 1/2 inch).
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Der Rahmen 7 ist für die wirksame Verwendung der Struktur A nicht
entscheidend, jedoch wird er zur Förderung einer leichten Handhabung und Betätigung
derselben, und zur allgemeinen Verstärkung und zum Schutz der Struktur verwendet.
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In einer bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Er-Erfindung,
die durch Fig. 1 erläutert wird, enthält das hintere Laminat 6 der Laminatstruktur
A eine Vielzahl von den Aufprall aufnehmenden Schichten, ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus Polycarbonaten, Gläsern und festen Harzmaterialien, einschließlich
einer entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags oder Schocks angeordnete hintere
Polycarbonatschicht, wobei die hintere Polycarbonatschicht an ihrer entgegengesetzt
der Richtung des Aufpralls befindlichen exponierten Oberfläche einen kratzresistenten
Überzug mit einer Dicke von kleiner als 0,0508 mm (2 mil) aufweist, die härter und
relativ spröder ist als die darunterliegende Polycarbonatschicht, wobei die hintere
Polycarbonatschicht eine Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 mil
bis etwa
220 mil) aufweist. Wenn dieser-Laminattyp als hinteres
Laminat 6 in der Doppelglas-Struktur A verwendet wird, stellt man fest, daß die
Struktur A nicht nur durchschlagsbeständig gegenüber mehrfachen Treffern durch Kugeln
mit hoher Geschwindigkeit ist, sondern auch eine erheblich verbesser-
| te Absplitterbeständigkeit besitzt. |
| #cl~#C#cc#iese Laminate, d.h. die hinte- |
| Kurz gesagt, wurde für dieseLaminate,d.h. die hinte- |
ren Laminate 6 mit der rückseitigen Polycarbonatschicht in einer Dicke im Bereich
von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil) gefunden, daß die Kerbempfindlichkeit
der hinteren Polycarbonatschicht, überzogen mit. einer relativ spröden Schicht,
wesentlich verringert wird, wenn die Dicke einer derartigen Schicht auf weniger
als etwa 5,588 mm (220 mil), und vorzugsweise auf einen Wert von etwa 0,762 bis
3,81 mm (30 bis 150 mil) beschränkt wird. Die minimale Dicke der Polycarbonat-Rückschicht
wird lediglich durch die derzeitige Technologie für die Aufbringung einer Schicht
und durch die Aufrechterhaltung von guten optischen Eigenschaften des beschichteten
Produkts eingeschränkt. Dicken von weniger als etwa 0,762 mm (30 mil) neigen dazu
etwas unpraktisch zu sein. Der obere Bereich der Dicke, d.h; 5,588 mm (220 mil)
der beschichteten hinteren Polycarbonatschicht ist entscheidend für die Ausbildung
einer verbesserten Absplitterungsbeständigkeit. Wenn die beschichtete hintere Polycarbonatschicht
dicker als etwa 5,588 mm (220 mil) ist, wird keine merkliche Verbesserung der Absplitterungsbeständigkeit
der Struktur A festgestellt.
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Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in
Fig. 2 erläuterte Doppelglas-Struktur B.-In dieser
Ausführungsform
enthält die Doppelglas-Struktur B ein entgegengesetzt der Richtung des Aufschlags
angeordnetes hinteres Laminat 21 mit einer Vielzahl von Schichten, ausgewählt aus
Polycarbonat, Glas und festen Harzmaterialien, ein vor dem hinteren Laminat 21 angeordnetes
vorderes Glaslaminat 20 mit einer Vielzahl von Glasschichten, einschliessend eine
relativ dünne, in Richtung des Aufschlags liegende Frontglasschicht 22 mit einer
Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil), eine relativ
dünne, entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags angeordnete hintere Glasschicht
24 mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220
mil) und einen zwischen der relativ dünnen Glasschicht 24 und der Frontglasschicht
22 angeordneten relativ dicken Glaskern 23. In dieser Ausführungsform ist die Oberfläche
der Schicht 28 in dem hinteren Laminat 21 der Oberfläche der hinteren Glasschicht
24 des vorderen Glaslaminats 20 am nächsten oder in Richtung des Aufschlags liegend
benachbart und in Oberfläche-zu-0bcrfläche-Kontakt.
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In der in Fig. 2 erläuterten Ausführungsform der Doppelglas-Struktur
sind die vorderen Laminate 20 und die hinteren Laminate 21 die gleichen wie die
vorderen Laminate 1 bzw. die hinteren Laminate 6 gemäß Erläuterung in Fig. 1. Der
Unterschied zwischen der Doppelglas-Struktur A in Fig. 1 und der Doppelglas-Struktur
B gemäß Fig. 2 besteht darin, daß in der Doppelglas-Struktur von Fig. 2 kein das
vordere Laminat 20 von dem hinteren Laminat 21 trennender Luftraum vorhanden ist.
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Vielmehr stehen das vordere Laminat 20 und das hintere Laminat 21
in Nachbarschaft und in Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt miteinander. Obwohl das
vordere Laminat 20 mit dem hinteren Laminat 21 mittels eines verträglichen Klebstoffes
verbunden werden kann, wird es bevorzugt, daß das vordere Laminat
20
nicht mit dem hinteren Laminat 21 verbunden wird, sondern lediglich mit dem hinteren
Laminat 21 in physikalischem Oberfläche- zu-Oberfläche-Kontakt vorliegt.
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Es ist wie in der Ausführungsform von Fig. 1 entscheidend, daß die
Frontglasschicht 22 und die hintere Glasschicht 24 eine Dicke von etwa 0,762 bis
etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil) aufweisen, und daß der innere Glaskern 23 dicker
ist als entweder die Frontglasschicht 22 oder die.hintere Glasschicht 24. Der innere
Glaskern 23 hat gewöhnlich eine Dicke von größer als etwa 6,35 mm (250 mil) und
kann entweder eine einzige monolithische Glasschicht, oder eine Vielzahl von Glasschichten
enthalten, die miteinander durch einen verträglichen Klebstoff verbunden sind.
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Obwohl in Fig. 2 gezeigt wird, daß das Laminat 21 4 Schichten enthält,
muß dies nicht der einzige Fall sein, wie dies bezüglich des in Fig. 1 gezeigten
Laminates 6 diskutiert wurde. So kann das Laminat 21, genau wie das Laminat 6, weniger
als 4 Schichten, d.h. 2 oder 3 Schichten, oder mehr als 4 Schichten enthalten. Das
Laminat 21 besteht aus einer Vielzahl von Schichten, ausgewählt aus Glas, Polycarbonat
und festen Harzmaterialien. Vorzugsweise enthält das hintere Laminat 21 zumindest
eine Polycarbonatschicht, und zumindest eine Schicht, ausgewählt aus der Gruppe
aus Glas und Harzmaterial. So kann beispielsweise das hintere Laminat eine Polycarbonatschicht,
gebunden an eine Acrylschicht, zwei aneinander gebundene Polycarbonatschichten,
eine, an eine Acrylschicht, die ihrerseits an eine andere Polycarbonatschicht gebunden
ist, gebundene Polycarbonatschicht, eine an eine Polycarbonatschicht gebundene Glasschicht,
oder eine an eine Acrylschicht, die ihrerseits an eine Glasschicht gebunden ist,
gebundene Polycarbonatschicht, enthalten. Ein brauchbarer
Typ
des hinteren Laminats 21 ist ein solcher, in welchem alle darin enthaltene Schichten
Polycarbonatschichten sind. Wie im Falle des Laminats 6 gemäß Fig. 1 kann das Laminat
21 irgendeines der schußsicheren Laminate sein, die zum Stand der Technik gehören
und in den US-PSen 3 624 238, 3 657 057, 4 027 072, 4 120 730 und 4 123 588 beschrieben
worden sind, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in
die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
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In einer durch Fig. 2 erläuterten, bevorzugteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung enthält das hintere Laminat 21 der Struktur B eine Vielzahl
von Aufprall aufnehmenden Schichten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten,
Gläsern und festen Harzmaterialien, einschließend eine entgegengesetzt zur Richtung
des Aufschiags oder Schocks liegende hintere Polycarbonatschicht, wobei diese Schicht
auf ihrer exponierten Oberfläche entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags einen
kratzbeständigen Überzug mit einer Dicke von weniger als 0,0508 mm (2 mil), der
härter und relativ spröder ist, als die darunterliegende Polycarbonatschicht, wobei
die hintere Polycarbonatschicht eine Dicke im Bereich von etwa 0,762 bis etwa 5,588
mm (30 mil bis etwa 220 mil) aufweist. Wenn dieser Laminattyp als hinteres Laminat
21 in der Doppelglas-Struktur B eingesetzt wird, wurde gefunden, daß die Struktur
B nicht nur gegenüber einem Durchschlag durch Mehrfachtreffer mit Geschossen hoher
Geschwindigkeit beständig war, sondern auch eine erheblich verbesserte Absplitterungsbes-tändigkeit
aufwies. In dieser Ausführungsform ist die Schicht 25 des Laminats 21 eine hintere
Polycarbonatschicht mit einer Dicke von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa
220 mil) und einem kratzfesten Überzug mit einer Dicke von weniger als 0,0508 mm
(2 mil), der härter und relativ spröder ist, als die darunterliegende Polycarbonatschicht
auf
ihrer exponierten Oberfläche entgegengesetzt zu der Richtung des Aufpralls. Wenn
dieser Laminattyp als hinteres Laminat 21 in der Doppelglas-Struktur B verwendet
wird, wurde festgestellt, daß die Struktur B nicht nur gegenüber einem Durchschlag
durch Mehrfachtreffer von Geschossen hoher.
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Geschwindigkeit beständig ist, sondern auch eine erheblich verbesserte
Absplitterungsbeständigkeit aufweist.
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In beiden bevorzugten Ausführungsformen, d.h. in denen die hintere
Schicht der Laminate 6 und 21 eine Polycarbonatschicht mit einer Dicke im Bereich
von etwa 0,762 bis etwa 5,588 mm (30 bis etwa 220 mil) ist und eine kratzfeste Beschichtung
auf der entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags liegenden Polycarbonatschicht
aufweist, hat die kratzbeständige, harte und spröde Beschichtung eine Sprödigkeit
und Härte, die wirksam das darunterliegende Polycarbonat vor Abrieb, Scheuern und
Kratzen schützt. Derartige kratzbeständige Überzüge sind dem Fachmann bekannt und
schließen Metalloxide, modifizierte Melamine, durch Ultraviolettlicht härtbare organische
Verbindungen, wie acrylierte Monomere oder Mischungen dieser Monomeren mit Acrylat-modifizierten
Polymeren Harzen, wie durch Acrylat modifizierte Polyurethane, ein; anorganische
Gläser, wie Kieselerde oder Tonerde; Polyurethane; Siliconharze; Siliconharze mit
wiederkehrenden organischen Gruppen, wie beispielsweise Polymethylacrylat oder -methacrylat;
Kieselerde, wie beispielsweise kolloidale Kieselerde, gefüllte Siliconharze; Siliconharze,
die sich von Silanen mit Epoxy-Endgruppen herleiten; Polyamidesterharze und Beschichtungen
auf Melamin-Basis.
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Bevorzugte kratzbeständige Überzüge sind die Siliconharze, insbesondere
die mit kolloidaler Kieselerde gefüllten Siliconharze, und Überzüge auf Melamin-Basis.
Die kratzbeständigen
überzüge auf Basis von mit kolloidaler Kieselerde
gefüllten Siliconharzen werden in den US-PSen 4 027 073 und 4 159 206 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen
wird.
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Diese kratzbeständigen Beschichtungen können direkt auf die Oberfläche
der Polycarbonatschicht von gesteuerter, Dicke aufgebracht werden, oder es kann
die Oberfläche der Polycarbonatschicht zuerst mit einem die Adhäsion fördernden
Grundiermittel grundiert und die kratzbeständigen Über züge können dann auf diese
grundierte Oberfläche aufgebracht werden.
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Die festen Harzmaterialien, welche in den Schichten der Laminate 6
und 21 vorhanden sein können, schließen Epoxy, Polyurethan, chlorierten aromatischen
Äther, Polyäthersulfon, Acryl-(polymethylmethacrylat) und durch Kautschuk modifizierte
Acrylharze, Polyarylsulfone, Polystyrole, Celluloseacetat-butyrat, Polyester, Bisphenol-fluorenon-polycarbonat
und Polycarbonat'e,auf Basis Phenolphthalein, u.a., ein.
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Es können beliebige Polycarbonatharze als Schicht für das hintere
Laminat eingesetzt werden, wobei diejenigen Harze eingeschlossen sind, welche in
den US-PSen 3 161 615, 3 220 973, 3 312 659, 3 312 660, 3 313 777, 3 666 614, u.a.
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beschrieben werden, jedoch soll diese Aufzählung keine Beschränkung
darstellen.
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Es können beliebige herkömmliche Klebstoffe zwischen den Schichten
der hinteren Laminate und vorderen Laminate verwendet werden, einschließend Polyvinylbutyrale,
Äthylen-Terpolymere, Epoxyharze, Polyurethane, Silicone, Acrylharze und Äthylen-Acrylsäuren,
u.a. Die Zwischenschicht in Kontakt mit irgendeiner Polycarbonatschicht, und insbesondere
die hintere Polycarbonatschicht, muß nicht nur eine gute Adhäsion liefern,
sondern
auch chemisch verträglich mit dem empfindlichen Polycarbonat sein. Die bevorzugte
Zwischenschicht für einen Kontakt mit den Polycarbonatschichten ist ein Polysiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymeres.
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Die Polysiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymeren können durch die nachfolgende
allgemeine Durchschnittsformel I
wiedergegeben werden, in welcher der Index n einen Wert von zumindest 1 besitzt,
und vorzugsweise ist n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis etwa 1000, einschließlich,
der Index a llat einen Wert im Bereich von 1 bis etwa 200, einschließlich, der Index
b hat einen Wert von etwa 5 bis etwa 200, einschließlich, und vorzugsweise hat der
Index b einen durchschnittlichen Wert von etwa 15 bis etwa 90, einschließlich, während
das Verhältnis von a : b von etwa 0,05 bis etwa 3, einschließlich, variieren kann,
und falls der Index b einen Durchschnittswert von etwa 15 bis etwa 90, einschließlich,
besitzt, liegt das Verhältnis von a : b vorzugsweise im Bereich von etwa 0,067 bis
etwa 0,45, einschließlich, und der Index d hat einen Wert von 1 oder höher, Y ist
ein Rest der nachflgenden allgemeinen Formel
A ist Wasserstoff und/oder
R ist aus Wasserstoff, einwertigen Kohlenwasserstoffresten und halogenierten einwertigen
Kohlenwasserstoffresten ausgewählt, R' ist aus einwertigen Kohlenwasserstoffresten,
halogenierten einwertigen Kohlenwasserstoffresten und Cyanoalkylresten ausgewählt,
R ist aus einwertigen Kohlenwasserstoffresten und halogenierten Kohlenwasserstoffresten
ausgewählt, und Z ist aus Wasserstoff, Niedrigalkylresten und Halogenresten, und
Mischungen daraus, ausgewählt.
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Von den durch R der allgemeinen Formel I repräsentierten Resten werden
Arylreste und halogenierte Arylreste, wie Phenyl, Chlorphenyl, Xylyl, Tolyl, etc.,
Aralkylreste, wie Phenyläthyl, Benzyl, etc., aliphatische, halogenaliphatische und
cycloaliphatische Reste, wie Alkyl, Alkenyl, Cycloalkyl, Halogenalkyl einschließend
Methyl, Äthyl, Propyl, Chlorbutyl, Cyclohexyl, etc., umfaßt; R kann der gleiche
Rest sein, oder irgendwelche beliebige zwei oder mehr der vorerwähnten Reste, obwohl
R vorzugsweise Methyl ist; R' schließt alle Reste, die von R vorstehend wiedergegeben
werden, mit' Ausnahme von Wasserstoff, ein, wobei R' ebenfalls der gleiche Rest,
oder beliebige zwei Reste oder mehrere der vorstehend für R erwähnten Reste,mit
Ausnahme von Wasserstoff, sein kann; R' ist vorzugsweise Methyl. R' schließt ferner
zusätzlich zu allen den für R angegebenen Resten, mit Ausnahme von Wasserstoff,
Cyanoalkylreste, wie Cyanoäthyl, Cyanobutyl, etc., ein.
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Reste, welche von Z der allgemeinen Formel I umfaßt werden, sind Wasserstoff,
Methyl, Äthyl, Propyl, Chlor, Brom, Jod, etc., und Kombinationen davon, wobei Z
vorzugsweise Wasserstoff ist.
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Die hydrolytisch stabilen Copolymeren der vorliegenden Erfindung können
ferner wiederkehrende copolymere Einheiten eines Polydiorganosiloxans, verbunden
durch substituierte Aryloxy-Silicium-Bindungen zu einem Polyester eines zweiwertigen
Phenols und einer Vorstufe von Carbonsäuren enthalten, worin jede der wiederkehrenden
copolymeren Einheiten ein durchschnittliches Gewicht von etwa 10 % bis etwa 75 %
des Polydiorganosiloxans, und vorzugsweise von etwa 40 bis 70 Gewichtsprozent, enthält.
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Die Copolymeren der allgemeinen Formel I können hergestellt werden,
indem man bei Temperaturen im Bereich von Oo bis 100°C, vorzugsweise 200C bis 500C,
und in Gegenwart eines Säureakzeptors, eine Mischung aus einem durch Halogen in
der Kette abgebrochenen Polydiorganosiloxan der nachfolgenden allgemeinen Formel
II
und einem zweiwertigen Phenol der nachfolgenden allgemeinen Formel III
umsetzt, und anschließend das Reaktionsprödukt phosgeniert, bis das erhaltene Copolymere
eine maximale intrinsic viscosity erreicht, wobei die Reste R, R', Z und der Index
b die gleiche Bedeutung wie oben besitzen, und der Rest X ein Halogenrest, vorzugsweise
Chlor, bedeutet.
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Die durch Halogen in der Kette abgebrochenen Polydiorganosiloxane
der allgemeinen Formel II können nach herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise
durch gesteuerte. Hydrelyse eines Diorganodihalogensilans, beispielsweise von Dimethyldichlorsilan,
hergestellt werden, wie dies in den US-PSen 2 381 366, 2 629 726 und 2 902 507 beschrieben
wird.
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Ein anderes Verfahren, das angewendet werden kann, schließt das Äquilibrieren
einer Mischung eines Diorganodichlorsilans und eines cyclischen Polydiorganosiloxans
in Gegenwart eines Metallkatalysators, wie Eisen(III)-chlorid, ein, wie dies in
der US-PS 2 421 653 gezeigt wird. Obwohl die verschiedenen angewandten Verfahren
zur Herstellung der durch Halogen in der Kette abgebrochenen Polysiloxane nicht
entscheidend sind, wurde es gewöhnlich wünschenswert gefunden, den Halogengehalt
des erhaltenen durch Halogen in der Kette abgebrochenen Polysiloxans in dem Bereich
von etwa 0,4 bis etwa 35 Gewichtsprozent, und vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 10
Gewichtsprozent des durch Halogen in der Kette abgebrochenen Polysiloxans zu halten.
Das durch Halogen in der Kette abgebrochene Polysiloxan liegt vorzugsweise in Form
eines~chlorierten Polydimethylsiloxans vor.
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Zweiwertige Phenole, die von der allgemeinen Formel III umfaßt werden,
sind beispielsweise 2,2-Bis (4-hydroxyphenyl) -propan (Bisphenol-A), 2,4'-Dihydroxydiphenylmethan,
Bis(2-hydroxyphenyl)'-methan, Bis(4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1-Bis (4-hydroxyphenyl)-äthan,
1,2-Bis (4-hydroxyphenyl) -äthan, 1,1-Bis (4-hydroxy-2-chlorphenyl)-äthan, 1,1-Bis
(2, 5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-äthan, 1,3-Bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propan,
2,2-Bis(3-isopropyl-4-hydroxyphenyl)-propan, etc. Mischungen können ebenfalls eingesetzt
werden. Andere zweiwertige Phenole sind dem Fachmann bekannt.
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Die Copolymeren der vorliegenden Erfindung enthalten im wesentlichen
wiederkehrende Einheiten, bestehend aus einem Polydiorganosiloxan, untereinander
durch substituierte Aryloxy-Silicium-Bindungen zu einem Polyester einer Kohlensäure-Vorstufe
und einem zweiwertigen Phenol verbunden.
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Materialien der vorstehenden Natur werden ebenfalls in der US-PS 3
189 662 beschrieben und können entweder allein als solche, oder in Verbindung mit
wohlbekannten Modifiziermitteln zur Schaffung besonders gewünschter Eigenschaften
eingesetzt werden.
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Erläuternd für die obigen Blockcopolymeren ist das Produkt der Firma
General Electric LR-3320. Dieses Material hat ein spezifisches Gewicht von 1,12,
eine Zugfestigkeit von 172,4 bis 268,9 bar (2500 bis 3900 psi), eine Dehnung von
230 bis 430 %, eine Einreißfestigkeit (Die C) von 71,5 kg/cm (400 lb/in), eine Sprödigkeitstemperatur
von tiefer als -54,40C (-760F) und eine Formbeständigkeit in der Wärme [0,254
mm (10 mil) unter 4,6 bar (66 psi) Belastung] von 71,1 0C (1600F).
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Ein anderes derartiges Blockcopolymeres, nämlich das Produkt LR-5530
der Firma General Electric hat ein spezifisches Gewicht von 1,07, eine Zugfestigkeit
von 151,7 bis 172,4 bar (2200 bis 2500 psi), eine Dehnung von 500 bis 700 %, eine
Einreißfestigkeit (Die C) von 35,8 kg/cm (200 lb/in), eine Sprödigkeitstemperatur
von tiefer als -54,40C (-760F) und eine Formbeständigkeit in der Wärme [4,6
bar (66 psi)j von +54,40C (300F).
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Wo eine Polycarbonatschicht ohne weitere Beschreibung oder Kennzeichnung
hier erwähnt wird, ist es das Polycarbonat von
Bisphenol-A oder
2,2-Bis(4-hydroxyphenol)-propan.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgenden Beispiele,
die jedoch die offenbarte Erfindung nicht beschränken sollen. In den Beispielen
sind alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht bezogen, es sei denn,
daß ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
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Beispiel 1 Dieses Beispiel erläutert die Herstellung des hinteren
Laminats der Doppelglas-Struktur. Es wurde in einem Autoklav bei einer Temperatur
von 1420C, einem Druck von 6,9 bar (100 psi) und einer Haltezeit von 20 Minuten
unter Anwendung einer üblichen edge bagging"-Technik ein Laminat laminiert, enthaltend
eine 3,175 mm (125 mil) dicke Front-Polycarbonatschicht in Richtung des Aufschlags,
und auf ihrer exponierten Aufschlagoberfläche mit einem kratzfesten Überzug, gebunden
mittels einer 0,864 mm (34 mil) dicken Zwischenschicht von LR-3320 Polysiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymerem
zu einer 12,7 mm (500 mil) dicken Acrylschicht beschichtet, welche ihrerseits durch
eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischenschicht von LR-3320 mit einer 4,775 mm (188
mil) dicken Polycarbonatschicht verbunden wurde, welche ihrerseits mit einer 0,864
mm (34 mil) dicken Zwischenschicht von LR-3320 mit einer 3,175 mm (125 mil) dicken
Polycarbonat-Rückschicht entgegengesetzt zur Richtung des Aufschlags verbunden wurde,
die eine kratzfeste Beschichtung auf ihrer exponierten Seite gegenüber der Richtung
des Aufschlags aufwies.
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Beispiel 2 Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines vorderen
Glaslaminats, das außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegt. Eine Glaszwischenschicht
mit einer Dicke von
6,35 mm (250 mil) wurde in einem Autoklav unter
Verwendung einer üblichen edge bagging"-Technik bei einer Temperatur 0 von 135 C,
einem Druck von 6,9 bar (100 psi) und einer Haltezeit von 20 Minuten mit ihrer Oberfläche
in Richtung des Aufschlags durch eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischenschicht von
LR-3320 an eine Vorderseite einer den Aufschlag aufnehmenden Glasplatte von 9,525
mm (375 mil) Dicke gebunden, und an der Oberfläche derselben entgegengesetzt zur
Richtung des Aufschlags durch eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischenschicht von LR-3320
an eine 3,175 mm (125 mil) dicke Glasschichtrückseite gebunden.
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Beispiel 3 Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines vorderen
Glaslaminats, das außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegt. Eine Glaszwischenschicht
mit einer Dicke von 6,35 mm (250 mil) wurde in einem Autoklav unter Verwendung einer
üblichen edge bagging"-Technik bei einer Temperatur von 1350C, einem Druck von 6,9
bar (100 psi) und einer Haltezeit von 20 Minuten mit ihrer Oberfläche in Richtung
des Aufschlags durch eine Zwischenschicht von 0,864 mm (34 mil) Dicke von' LR-3320
an eine Vorderseite einer den Aufschlag aufnehmenden Glasplatte von 6,35 mm (250
mil) Dicke gebunden, und an der Oberfläche derselben entgegengeset#zt zur Richtung
des Aufschlags durch eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischenschicht von LR-3320 an
eine 6,35 mm (250 mil) dicke Glasschichtrückseite gebunden.
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Beispiel 4 Dieses Beispiel erläutert eine Doppelglas-Struktur, die
nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Eine Doppelglas-Struktur wird
aufgebaut, indem man das hintere Laminat von Beispiel 1 6,35 mm (1/4 inch) hinter
dem vorderen Glaslaminat
von Beispiel 2 placiert, wobei das Laminat
von Beispiel 2 am nächsten der Richt#ung des Aufschlags liegt. Auf diese Weise wird
das vordere Glaslaminat von Beispiel 2 von dem hinteren Laminat des Beispiels 1
durch einen 6,35 mm-(1/4 inch)-Luftspalt getrennt.
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Beispiel 5 Dieses Beispiel erläutert eine andere Doppelglas-Struktur,
die nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Eine Doppelglas-Struktur wird
aufgebaut, indem man das hintere Laminat von Beispiel 1 6,35 mm (1/4 inch) hinter
dem vorderen Glaslaminat von Beispiel 3 placiert, wobei das Laminat von Beispiel
3 am nächsten der Richtung des Aufschlags liegt.
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Auf diese Weise wird das vordere Glaslaminat von Beispiel 3 von dem
hinteren Laminat des Beispiels 1 durch einen 6,35 mm-(1/4 inch)-Luftspalt getrennt.
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Beispiel 6 Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines vorderen
Glaslaminats der vorliegenden Erfindung. Ein vorderes Glaslaminat wurde durch Laminieren
in einem Autoklav unter Verwendung der üblichen edge bagging"-Technik bei einer
Temperatur von 1350C, einem Druck von 6,9 bar (100 psi) und einer Haltezeit von
20 Minuten hergestellt, wobei ein Glaslaminat, enthaltend eine Zwischenglasschicht
von 9,525 mm (375 mil) Dicke, gebunden an die Oberfläche derselben in Richtung des
Aufschlags liegend, durch eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischenschicht von LR-3320
an eine Vorderseite einer den mm Aufschlag aufnehmenden Glasplatte von 3,175/(125
mil) Dicke gebunden, und an der Oberfläche derselben entgegengesetzt zur Richtung
des Aufschlags durch eine 0,864 mm (34 mil) dicke Zwischensicht von LR-3320 an eine
3,175 mm (125 mil) dicke Glasschichtrückseite gebunden wurde.
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Beispiel 7 Dieses Beispiel erläutert eine Doppelglas-Struktur der
vorliegenden Erfindung. Eine Doppelglas-Struktur wird aufgebaut, indem man das hintere
Laminat von Beispiel 1 6,35 mm (1/4 inch) hinter dem vorderen Glaslaminat von Beispiel
6 placiert, wobei das Laminat von Beispiel 6 am nächsten der Richtung des Aufschlags
liegt. Auf ~diese Weise wird das vordere Glaslaminat von Beispiel 6 von dem hinteren
Laminat des Beispiels 1 durch einen 6,35 mm-(1/4 inch)-Luftspalt getrennt.
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Beispiel 8 Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines vorderen
Glaslaminats der vorliegenden Erfindung. Ein vorderes Glaslaminat wurde durch Laminieren
in einem Autoklav unter Verwendung einer üblichen edge bagging"-Technik bei einer
Temperatur von 1350C, einem Druck von 6,9 bar (100 psi) und einer Haltezeit von
20 Minuten hergestellt, wobei ein Glaslaminat, enthaltend eine Zwischenglasschicht
von 12,7 mm (500 mil) Dicke, gebunden an die Oberfläche derselben in Richtung des
Aufschlags liegend, durch eine 0,762 mm (30 mil) dicke Zwischenschicht von Polyvinylbutyral
an eine Vorderseite einer den Aufschlag aufnehmenden Glasplatte von 3,175 mm (125
mil) Dicke gebunden, und an der Oberfläche derselben entgegengesetzt zur Richtung
des Aufschlags durch eine 0,762 mm (30 mil) dicke Zwischenschicht von Polyvinylbutyral
an eine 3,175 mm (125 mil) dicke Glasschichtrückseite gebunden wurde.
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Beispiel 9 Dieses Beispiel erläutert eine andere Doppelglas-Struktur
der vorliegenden Erfindung. Eine Doppelglas-Struktur wird aufgebaut, indem man das
hintere Laminat von Beispiel 1 6,35 mm (1/4 inch) hinter dem vorderen Glaslaminat
von Beispiel 8
placiert, wobei das Laminat von Beispiel 8 am nächsten
der Richtung des Aufschlags liegt. Auf diese Weise wird das vordere Glaslaminat
von Beispiel 8 von dem hinteren Laminat des Beispiels 1 durch einen 6,35 mm-(1/4
inch)-LuftsPalt getrennt.
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Alle Doppelglas-Strukturen der Beispiele 4, 5, 7 und 9 wurden wiederholt
aus 10 m Entfernung mit einem 9,331 g (144 grain)-7,62 mm-NATO-Vollmantelgeschoß
mit rundem Geschoßkopf mit einer Geschwindigkeit von 823 m/s (2700 fps) beschossen.
Die Ergebnisse von wiederholten Treffern auf diesen Doppelglas-Strukturen sind in
der nachfolgenden Tabelle niedergelegt.
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Tabelle
| Doppelglas-Struktur Durchschlag-Ergebnisse AbsplitterungsergebnissE |
| Beispiel Schuß-Nr. Schuß-Nr. |
| 123456 1 23456 |
| 4 KD KD KD D D D KA Kä A - - - |
| 5 D KD D - - - - A - - - - |
| 7 KD KD KD KD KD KD KA KA KA KA KA KA |
| 9 KD KD KD KD XD KD KA KA KA KA KA KA |
Die in der Tabelle aufgeführten Abkürzungen haben folgende Bedeutung: KD = Kein
Durchschlag D = Durchschlag KA = Kein Absplittern A = Absplittern.
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Wie aus der Tabelle eindeutig zu ersehen ist, sind die Doppelglas-Strukturen
der vorliegenden Erfindung, d.h. diejenigen, die in den Beispielen 7 und 9 hergestellt
wurden, nach sechs Treffern aus einem 7,62 mm-Gewehr mit Rundgeschoß durchschlagbeständig,
und zeigen ferner kein Absplittern an der Rückseite der Doppelglas-Struktur. Die
Doppelglas-Strukturen außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, d.h. diejenigen,/nach
den Beispielen 4 und 5 hergestellt wurden, waren bei wiederholten Treffern mit einem
7,62 mm-Gewehr mit Rundgeschoß nicht durchschlagsfest. Darüber hinaus, trat, selbst
wo ein Durchschlag der Struktur durch das Rundgeschoß nicht erfolgte, ein Absplittern
der Rückseite des hinteren Laminats auf.
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Es ist von Interesse, daß die Doppelglas-Struktur des Beispiels 7
den Strukturen des Beispiels 4 und 5 überlegen war, obwohl sie dünner als die Strukturen
der Beispiele 4 und 5 war, d.h. die vereinigten Dicken der Glasschichten in dem
vorderen Glaslaminat der Struktur des Beispiels 7 betrug 15,875 mm (625 mil), wohingegen
die vereinigten Dicken der Glasschichten in den vorderen Glaslaminaten der Strukturen
von Beispiel 4 und 5 19,05 mm (750 mil) betrugen.
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Dies demonstriert eindeutig den entscheidenden Einfluß der Verwendung
von vorgeschalteten Glaslaminaten mit dünnen äusseren Glasschichten und einem dicken
Glaskern zur Schaffung von Doppelglas-Strukturen mit verbesserten Verhalten hinsichtlich
wiederholter Treffer mit hoher Geschwindigkeit.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die vorstehenden Beispiele lediglich
für die Praxis der Erfindung typisch sind. Demzufolge können größere und geringere
Dicken der verschiedenen Schichten angewandt werden, wo dies angezeigt ist. In gleicher
Weise
können, ganz allgemein gesagt, auch andere Laminierverfahren zur Herstellung der
beispielhaften Strukturen angewandt werden, obwohl spezifische Verfahren in Verbindung
mit den Beispielen angegeben wurden.
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