DE2754684C2 - Durchbruchhemmende Verbundscheibe unter Verwendung von flexibilisiertem Epoxidharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durchbruchhemmende Verbundscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durchbruchhemmende Verbundsdieiben werden im privaten, gewerblichen und öffentlichen Bereich als Sichcrheitsscheiben für schutzbedürftige Objekte

verwendet. Beispielsweise werden durchbruchhemmende Verbundscheiben für Verglasungen in Juweliergeschäften, Warenautomater., Vitrinen in Museen, Abschirmungen an Werkzeugmaschinen und elektrisehen Geräten sowie in Bunkern oder Laboratorien eingesetzt. Derartige Verbundscheiben sollen nicht nur eine ungehinderte Durchsicht gewährleisten, sondern den verglasten Raum vor äußeren Eingriffen abschirmen. Derartige Einwirkungen können nicht nur mechanischer Art sein, nämlich hervorgerufen beispielsweise durch Schläge mit Hacke, Beil, Brechstange oder Hammer oder durch Bruchstücke von berstenden Hochgeschwindigkeits-Schleifscheiben, sondern auch durch thermische Belastungen, ausgehend von Schneidbrennern oder hervorgerufen durch Explosionen, Verpuffungen oder Brände aller Art. Um die erforderliche Schutzwirkung ausüben zu können, müssen Verbundscheiben der beschriebenen Art demzufolge auch bei starken Stoß- oder Schlagebeanspruchungen einen möglichst hohen Widerstandswert aufweisen, definiert als diejenige Zeit, die erforderlich ist, um einen Durchbruch zu erzielen, oder als diejenige Energie bzw. derjenige Impuls, denen die Scheibe bei einmaliger Belastung standhalten kann.

Es sind bereits Glas-Kunststoff-Verbundscheiben mit unterschiedlicher Dicke der Einzelschciben bekannt, bei denen als Verbund-Zwischenschichten Polyvinylbutyral, Polymethylmetacrylat oder Epoxidharze verwendet werden. Auch wurde bereits vorgeschlagen, bestimmte Einzelscheiben der Verbundscheiben als massive Kunststoffscheiben auszubilden und/oder Luftzwischenräume einzubauen. Die Widerstandswerte dieser bekannten Verbundscheiben sind aber noch nicht ausreichend, insbesondere bei kombinierter Einwirkung mechanischer und thermischer Belastung.

Durch die DE-AS 2017723 ist nun bereits eine Verbundscheibe der gattungsgemäßen Art bekanntgeworden, die als Panzerglas mit hoher Schußsicherheit eingesetzt werden kann und bei der sämtliche Einzelscheiben aus Silikatgias bestehen. Durch die spezielle Auswahl des die Einzelscheiben der Verbundscheibe miteinander verklebenden Epoxidharzes wird bei dem Panzerglas nach der DE-AS 2017 723 eine sprunghafte Verbesserung der Schußsicherheit gegenüber den bis dahin bekannten schußsicheren Scheiben erzielt. Grundsätzlich eignet sich das Panzerglas nach der DE-AS 2017 723 auch zur Verwendung als durchbruchhemmende Verbundscheibe, jedoch hat es sich gezeigt, daß der Widerstandswert bei dem dort vorgeschlagenen Scheibenaufbau bei Verwendung als durchbruchhemmende Verbundscheibe noch nicht befriedigend ist. Ähnlich ist aus der US-PS 3624238 die Verwendung einer Polycarbonatschicht im Lamellenaufbau einer Panzerglasscheibe aus PoIyacrylschichten und Silikatglasscheiben bekannt, die gegenüber einem Aufbau aus Silikatglasscheiben und Polyacrylschichten eine deutlich verbesserte Schußfestigkeit bei geringerer Dicke aufweist. Der Aufbau dieser Scheibe bietet jedoch nur kurzzeitig Schutz gegen Handfeuerwaffen, auch können derartige Scheiben nicht als durchbruchhemmend angesehen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verbundscheibe nach der DE-AS 2017 723 dahingehend weiterzubilden, daß sie bei üblicher, einen problemlosen Einbau in Tür- oder Fensterrahmen gewährleistender Gesamtdicke einen höheren Widerstandswert aufweist als bisher bekannte durchbruch-

hemmende Verbundscheiben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmaie gelöst.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die natürlich auch den Gedanken einschließt, die vorstehend angegebene Scheibenfolge fortzusetzen bzw. zu wiederholen, wobei sich dann größere Gesamtdicken von bis zu 150 mm ergeben, die bei Schutzschi iben gegen berstende Schleifscheiben etc., bei denen Bruchstückenergien von ca. 2000 kpm mit Stoßimpulsen bis zu 70 kps auftreten, geeignet sind, ergeben sich aus den Unteransprüchen. Weiterhin wird zur Ergänzung der Erfindung auf die Spezifizierung der Epoxidharz-Zwischenschichten in der DE-AS 2017723 in vollem Umfang Bezug genommen.

Die Verbundscheibe nach der Erfindung zeigt selbst bei üblicher, einen Einbau in Tür- oder Fensterrahmen problemlos ermöglichender Dicke überraschend hohe Widerstandswerte. Bei größeren Dicken von bis zu 150 mm hingegen eignet sich die Verbundscheibe als Schutzschild gegen berstende Schleifscheiben oder dergleichen, mit den entsprechend hohen Stoßenergien. Die erfindungsgemäßen durchbruchhemmenden Verbundscheiben haben bei Verwendung als Einzelaufbau Dicken von ca. 15 bis 30 mm, eignen sich aber in der angegebenen Weise auch als Baustein für dickere Verbünde, wobei die durchbruchhemmenden Verbundscheiben nach der Erfindung sowohl mit gegenseitigem Abstand als auch in unmittelbarer Aufeinanderfolge, natürlich jeweils mit Epoxidharz-Zwischenschichten der erfindungsgemäßen Art zwischen aneinandergrenzenden Silikatglasscheiben, eingesetzt werden können.

Hinsichtlich des angegebenen Vernetzungsgrades von 0,72 bis 0,76 wird noch bemerkt, daß hierunter das Produkt aus dem Epoxidwert (Zahl der Epoxidgruppen je 100 g Harz) und der Funktionalität (Zahl der Epoxidgruppe je Molekül) verstanden wird.

Die erfindungsgemäße durchbruchhemmende Verbundscheibe gibt bereits bei Dicken von 15 bis 30 mm gegenüber beliebigen Einbruchwerkzeugen bzw. Kombinationen verschiedener Werkzeuge einen bisher unerreichten Widerstandswert. An Hochgeschwindigkeits-Schleifmaschinen wird die Bedienungsperson sicher vor Unfällen geschützt. Auch weist die Scheibe eine hohe Schußfestigkeit auf. Der überraschend hohe Widerstandswert der crfindungsgemäßen Verbundscheibe beruht entscheidend auf der speziellen Kombination von flexibilisiertem Epoxidharz aus der DE-AS 2017723 bekannten Art, Polycarbonat, Glas, Epoxidharz und wiederum Polycarbonat.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispitl der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutet.

Die aus ein"r Figur bestehende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der durchbrucbhemmenden Verbundscheibe nach der Erfindung im Schnitt.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die dort wiedergegebene durchbruchhemmende Verbundscheibe aus einer Maschinenglasscheibe (Silikatglas) 10 mit einer Dicke von 5 mm, einer Epoxidharz-Zwischenschicht 12 mit einer Dicke von 0,8 mm, einer Polycarbonatscheibe 14 mit einer Dicke von 5 mm, einer Epoxidharz-Zwischenschicht 16 mit einer Dicke vnn 0,8 mm, einer Scheibe aus optischem Glas (Silikatglas) 18 mit einer Dicke von 5 mm, einer Epoxid-Zwischenschicht 20 mit einer Dicke von 0,8 mm, einer Polycarbonatscheibe 22 mit einer Dicke von 5 mm, einer Epoxidharz-Zwischenschicht 24 mit einer Dicke von 0,8 mm und einer Maschinenglasscheibe (Silikatglas) 26 mit "i einer Dicke von 5 mm. Die Gesamtdicke des Schaltaufbaus trägt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 28,2 mm. Selbstverständlich kann die gezeigte durchbruchhemmende Verbundscheibe eifindungsgemäß nicht nur als Einfachscheibe, sondern auch als Bau-

i» stein eines dann besonders hohe Widerstandswerte liefernden Verbundes zusammengefaßt werden. Beispielsweise können dabei fünf der in der Zeichnung wiedergegebenen durchbruchhemmenden Verbundscheiben erfindungsgemäß unmittelbar miteinander

ii verbunden werden, wobei die äußeren Silikatglasscheiben benachbarter Verbundscheiben dann jeweils wiederum durch Epoxidharz-Zwischenschichten von 0,8 mm miteinander verbunden werden. Eine derart aufgebaute, besonders dicke Scheibe ist in der Lage,

iii Bruchstücke mit einer kinetischen Energie bis zu 2000 kpm und Impulsen bis 70 kps sicher abzufangen. Durch einen derart aufgebauten, transparenten Schutzschild wird ein weiches Abbremsen schneller Partikel erzielt, wie sie beispielsweise bei Schleifen

2ϊ in Form von Schleifscheibenbruchstücken auftreten können.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer einfachen durchbruchhemmenden Verbundscheibe nach der Erfindung machen die beiden eingebauten PoIy-

i» carbonatscheiben einen Durchbruch mit mechanisch wirkenden Werkzeugen, wie Hammer, Hacke oder Beil, fast unmöglich. Ein Einsatz von Sägen bleibt wirkungslos, weil die Silikatglasscheibe (Brillenglas) zwischen den Polycarbonatscheiben, den Kunststoffteil

η des Verbundes (Polycarbonat) unsagbar macht.

Wird ein Schneidbrenner als Einbruchwerkzeug verwendet, so zeigt die erfindungsgemäß vorgesehene Werkstoffkombination flexibilisiertes Epoxidharz Polycarbonat - Glas - flexibilisiertes Epoxidharz -

-ι» Polycarbonat ihre besonderen Vorteile, indem nämlich die duroplastischen Epoxidharze als Ablationswerkstoff dienen und das Epoxidharz zwar »verbrennt«, sein verkokter Rückstand aber als hervorragende Wärmeisolationsschicht dient. Bei Einwirkung

•r> des Schneidbrenners kommt es zu einer starken Aufheizung des Epoxidharzes, zum Abschmelzen und zu einer Zersetzung desselben. Die porigen, verkokten Pyrolyseprodukte bilden dann eine Isolierschicht. Ein weiterer Vorteil der Verkohlungsablation besteht in

->(i der großen Abstrahlwärmemenge. Bedingt durch die hohen Brennertemperaturen wird ein großer Teil der zugeführten Wärme als Strahlung wieder abgeführt, da die AbStrahlungsintensität nach dem Boltzmannschen Strahlungsgesetz bekanntlich mit der

■-,-, vierten Potenz der Temperatur anwächst. Es verbleibt also eine feste, verkohlte Schicht mit hohem Widerstandswert.

Insgesamt ermöglicht die transparente, durchbruchhemmende Verbundscheibe nach der Erfindung

bo einen zuverlässigen Schutz gegen kriminelle Delikte, wie Einbrüche. Die Scheibe läßt sich weiterhin zur Vermeidung von Unfällen an Maschinen mit sich schnell bewegenden Werkzeugen, insbesondere rotierenden Werkzeugen, einsetzen. Auch kann die durch-

hi bruchhemmende Verbundscheibe nach der Erfindung zur Abwehr thermischer Gefahren, wie sie von Verpuffungen, Bränden oder Explosionen herrühren, dienen.

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Durchbruchhemmende Verbundscheibe, mit mehreren, durch 0,2 bis 1,0 Millimeter dicke klebfähige Zwischenschichten aus flexibilisiertem Epoxidharz mit einem Vernetzungsgrad von 0,72 bis 0,76, bei dem in die Harzkomponenten langkettige Molekülsegmente (Mol.-Gew. ungefähr 600) eingebaut sind, in wechselnder Folge miteinander verbundenen Silikatglas- und Polycarbonatscheiben, gekennzeichnet durch den nachfolgenden Scheibenaufbau: Silikatglasscheibe 3-7 mm (10); Epoxidharz-Zwischenschicht (12); Polycarbonatscheibe 3-7 mm (14); Epoxidharz-Zwischenschicht (16); Silikatglasscheibe 3-7 mm (18); Epoxidharz-Zwischenschicht (20); Polycarbonatscheibe 3-7 mm (22); Epoxidharz-Zwischenschicht (24); Silikatglasscheibe 3-7 mm (26).

2. Verbundscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Silikatglasscheiben (10, 18, 26) eine Dicke von 5 mm hat.

3. Verbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Polycarbonatscheiben (14, 22) eine Dicke von 5 mm hat.

4. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Epoxidharz-Zwischenschichten (12, 16, 20, 24) eine Dicke von 0,8 mm hat.

5. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Silikatglasscheiben (10, 26) aus Maschinenglas und die innere Silikatglasscheibe (18) aus optischem Glas bestehen.

6. Verbundscheibe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den nachfolgenden Schichtaufbau: Maschinenglasscheibe 5 mm (10); Epoxidharz-Zwischenschicht 0,8 mm (12); Polycarbonatscheibe 5 mm (14); Epoxidharz-Zwischenschicht 0,8 mm (16); Scheibe aus optischem Glas 5 mm (18); Epoxidharz-Zwischenschicht 0,8 mm (20); Polycarbonatscheibe 5 mm (22); Epoxidharz-Zwischenschicht 0,8 mm (24); Maschinenglasscheibe 5 mm (26).

7. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz eine Harzkomponente aus einem difunktionellen Bisphenoldiglycidyläther und Iangkettigen Polyalkylenoxiddiglycidyläthern (Mol.-Gew. ungefähr 600) aufweist und mit cycloaliphatischen Aminen unter Wärmezufuhr gehärtet ist.

8. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz eine Harzkomponente aus Polyurethan-Polyethylenoxid aufveist und mit cycloaliphatischen Aminen oder N-Aminoäthylpiperazin gehärtet ist