DE69422001T2 - Beschussfeste Panzerglassscheibe für Autos - Google Patents

Beschussfeste Panzerglassscheibe für Autos

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine beschußhemmende Panzerglasscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
  • Beschußhemmende Panzerglasscheiben sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
  • Üblicherweise bestehen sie aus mehreren Silikatglasscheiben, die über thermoplastische Zwischenschichten miteinander verbunden sind. Je nach ihrem Aufbau, das heißt nach der Anzahl und der Dicke der einzelnen Schichten, ist ihre beschußhemmende Wirkung mehr oder weniger ausgeprägt. Die beschußhemmende Wirkung kann durch Erhöhung der Gesamtdicke der Panzerglasscheibe und/oder durch zusätzlichen Einbau einer oder mehrerer Schichten aus einem schlagfesten Polymer (z. B. ein Polycarbonat) und/oder durch Vorschaltung einer weiteren Glasscheibe mit Luftabstand erhöht werden. Jedoch sind einer Erhöhung der Dicke der Panzerglasscheibe insgesamt aus Fabrikationsgründen Grenzen gesetzt. Diese Glasscheiben entsprechen der Norm DIN 52 290, welche mehrere Klassen von beschußhemmenden Panzerglasscheiben angibt.
  • Auch wenn die Panzerglasscheiben eine verhältnismäßig hohe beschußhemmende Wirkung haben, besteht ein erhebliches Interesse daran, zu verhindern, daß die Insassen von außen gesehen oder gar erkannt werden. Zwar werden zu diesem Zweck häufig undurchsichtige Vorhänge hinter den Panzerglasscheiben angeordnet, doch das hindert auch die Insassen, nach außen zu sehen, was sie im allgemeinen zu können wünschen. Der gewünschte Effekt, nämlich Verhindern der Durchsicht nach innen bei gleichzeitiger Möglichkeit der Durchsicht nach außen läßt sich durch die Verwendung einer Schicht, einer Folie oder einer Glasscheibe erreichen, die im sichtbaren Spektralbereich eine verhältnismäßig geringe Transparenz aufweist. Voraussetzung für die Wirksamkeit dieser Maßnahme ist, daß das Fahrzeug innen nicht beleuchtet ist und daß die Helligkeit außerhalb des Fahrzeugs deutlich größer ist als die Helligkeit im Innern des Fahrzeugs.
  • Die bereits bekannten beschußhemmenden Panzerglasscheiben bieten selbst dann keine Sicherheit gegen Nachtsichtgeräte, wenn sie bei Tageslicht die Durchsicht von außen nach innen verhindern. Das bedeutet, daß beispielsweise bei Nachtfahrten Scharfschützen mit Infrarot-Zieleinrichtungen die gefährdeten Personen ins Visier nehmen können, ohne daß diese es bemerken. Solche Zieleinrichtungen umfassen einen Infrarotstrahler, der stark gebündeltes Infrarotlicht zum Ausleuchten des Zielfeldes aussendet, und einen in einem Zielfernrohr angeordneten Infrarot-Wandler, der das reflektierte Infrarotlicht in sichtbares Licht umwandelt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Panzerglasscheibe insbesondere für Kraftfahrzeuge so auszugestalten, daß sie außer ihrer beschußhemmenden Wirkung ein hohes Maß an Sicherheit auch bei Nachtfahrten gegen Nachtsichtgeräte bietet.
  • Die erfindungsgemäße Panzerglasscheibe ist in den Patentansprüchen definiert und zeichnet sich dadurch aus, daß sie im Spektralbereich von 780 bis 1200 nm eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von weniger als 15%, und vorzugsweise von weniger als 10% aufweist.
  • Da die üblicherweise für Verbundglasscheiben und für Panzerglasscheiben verwendeten Silikatglasscheiben und thermoplastischen Zwischenschichten eine hohe Durchlässigkeit für IR-Strahlen aufweisen, ist bei einer erfindungsgemäßen Panzerglasscheibe wenigstens eine Schicht vorgesehen, die die notwendige Filterung der IR-Strahlung in dem infrage kommenden Spektralbereich bewirkt.
  • Dieser Effekt läßt sich sowohl mit teilreflektierenden Oberflächenschichten auf einer der die Verbundglasscheibe bildenden Silikatglasscheiben und/oder durch Verwendung einer Silikatglasscheibe erreichen, die als solche eine geringe Transmission in dem genannten IR-Spektralbereich aufweist. Die filternde Wirkung geeigneter teilreflektierender Oberflächenschichten beruht im wesentlichen auf ihrer entsprechend hohen selektiven Reflexion in diesem IR-Bereich. Demgegenüber beruht die filternde Wirkung von Silikatglasscheiben mit spezieller Zusammensetzung auf der Absorption der Infrarotstrahlung in dem betreffenden Spektralbereich. Diese Schichten und Glasscheiben mit selektiver Transparenz sind für andere Anwendungszwecke bekannt und stehen dem Fachmann zur Verfügung.
  • Als selektive Schicht mit geringer Transmission im IR-Bereich kann man beispielsweise eine der Mehrfachschichten mit folgenden Schichtfolgen verwenden:
  • ZnO - Ag - ZnO
  • ZnO - Ag - ZnO - Ag - ZnO
  • ZnO - Ag - Zn - ZnO - Ag - Zn - ZnOX
  • SnO&sub2; - ZnO - Zn - Ag - ZnO - Zn - Ag - ZnO
  • Ti (oder TiO&sub2;) - ZnS - Ag - ZnS - Ag - ZnS - Ti (oder TiOx).
  • Diese Schichten können auf dem Glassubstrat durch reaktives Kathodenzerstäuben unter Vakuum oder durch Vakuumverdampfung aufgebracht werden. Besonders für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall geeignete Schichten sind vorzugsweise ein Schichtsystem mit fünf Schichten mit folgender Anordnung und Dicke:
  • ZnO (30 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (77 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (30 nm),
  • oder auch das folgende farbneutrale Schichtsystem:
  • TiOx (1 nm) - ZnS (28 nm) - Ag (10 nm) - ZnS (62 nm) - Ag (12 nm)
  • Panzerglasscheiben mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften bieten einen optimalen Schutz bei Nachtfahrten, denn für Nachtsichtgeräte sind sie praktisch undurchsichtig.
  • Grundsätzlich sind Panzerglasscheiben mit den erfindungsgemäßen Filtereigenschaften im Bereich des sichtbaren Lichtes hochtransparent, was zum Beispiel dann erforderlich ist, wenn sie in Automobilen als Windschutzscheiben oder als vordere Seitenscheiben verwendet werden. Zwangsläufig bieten diese Scheiben daher bei Tageslicht keine erhöhte Sicherheit gegen die Sicht von außen in das Fahrzeuginnere. Für die hinteren Seitenscheiben und die Rückwandscheibe bestehen jedoch derartige Mindestforderungen hinsichtlich der Transparenz im Bereich des sichtbaren Lichtes nicht.
  • Diese Scheiben, die für den Schutz der sich normalerweise im hinteren Teil des Fahrzeugs aufhaltenden gefährdeten Personen von erheblich größerer Bedeutung sind, sind in Weiterbildung der Erfindung zusätzlich mit wenigstens einer reflektierenden oder absorbierenden Schicht oder Scheibe versehen, die die Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren Spektralbereich so stark herabsetzt, daß es auch bei normalem Tageslicht unmöglich ist zu unterscheiden, was sich im Inneren des Fahrzeugs befindet, und folglich auch, die gefährdeten Personen zu sehen oder bloß zu erkennen.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
  • Die drei ersten Zeichnungen sind Schnittansichten, die beiden folgenden sind Grafiken.
  • Es zeigen
  • Fig. 1 eine Panzerglasscheibe mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht;
  • Fig. 2 eine Panzerglasscheibe mit einer Infrarotstrahlung absorbierenden Glasscheibe;
  • Fig. 3 eine Panzerglasscheibe mit einer Infrarotstrahlung absorbierenden Glasscheibe und einer zusätzlichen teilreflektierenden Schicht;
  • Fig. 4 das spektrale Transmissions- und Reflexionsdiagramm einer geeigneten teilreflektierenden Oberflächenschicht, und
  • Fig. 5 das spektrale Transmissions- und Reflexionsdiagramm einer geeigneten IRabsorbierenden Glasscheibe.
  • Panzerglasscheiben der hier beschriebenen Art eignen sich grundsätzlich für alle Fenster eines Kraftfahrzeugs, daß heißt sowohl für fest eingebaute Fensterscheiben wie die Windschutzscheibe und die Rückwandscheibe, als auch für fest eingebaute und für höhenverstellbare Seiten- und Türfensterscheiben. Der Einbau der Panzerglasscheiben erfolgt auf bekannte und übliche Weise, und die diesbezüglichen Einzelheiten sind deshalb in den Zeichnungen nicht dargestellt.
  • Je nach Ausführung der Panzerglasscheibe, und zwar insbesondere bei Verwendung einer oder mehrerer Glasscheiben oder Schichten mit erhöhter Absorptionswirkung im Bereich des sichtbaren Lichtes, liegt die Gesamtlichttransmission im sichtbaren Spektralbereich mehr oder weniger unterhalb der nach den für die Windschutzscheiben und für die vorderen Seitenscheiben geltenden Vorschriften erforderlichen Transmissionswerte, so daß in diesen Fällen Sondergenehmigungen erforderlich sind. Da für die hinteren Seitenscheiben und für die Rückwandscheibe keine Vorschriften über Mindesttransmissionswerte bestehen, lassen sich diese für den Personenschutz besonders wichtigen Fensterscheiben ohne derartige Sondergenehmigungen verwenden.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Panzerglasscheibe umfaßt drei Floatglasscheiben 1, 2 und 3 von jeweils 8 mm Dicke. Diese drei Floatglasscheiben sind durch die beiden jeweils 0,76 mm dicken Zwischenschichten 4 und 5 aus Polyvinylbutyral miteinander verbunden. Die Dicke der Floatglasscheiben und der Zwischenschichten kann selbstverständlich erhöht werden, wenn eine höhere beschußhemmende Wirkung erreicht werden soll. Ebenfalls ist es möglich, zur Herstellung einer Panzerglasscheibe mehr als drei Floatglasscheiben und/oder eine oder mehrere zusätzliche Schichten aus schlagfestem Kunststoff auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite zu verwenden, durch die ein Splitterabgang auf dieser Seite im Fall eines Beschusses verhindert wird.
  • Die zur Außenseite hin gewandte Floatglasscheibe 1 ist auf der an der Zwischenschicht 4 anliegenden Seite mit einer IR-reflektierenden Oberflächenschicht 6 versehen. Diese Oberflächenschicht 6 ist vorzugsweise nach dem Verfahren der magnetfeldunterstützten reaktiven Kathodenzerstäubung aufgebracht und ist insbesondere eine Mehrfachschicht - mit einer dünnen Silberschicht als eigentlicher Funktionsschicht. Beispielsweise umfaßt diese Mehrfachschicht 6 zwei durch eine Silberschicht getrennte Zinkoxid-Schichten, wobei die Dicken dieser drei Schichten so eingestellt sind, daß sich die gewünschten Reflexionseigenschaften ergeben. Die Mehrfachschicht 6 umfaßt zweckmäßigerweise eine dünne Deckschicht aus einem anderen Metalloxid, beispielsweise Zinnoxid oder Tantaloxid, durch welche die Haftung der Mehrfachschicht 6 auf der Polyvinylbutyral- Zwischenschicht 4 verbessert wird.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Panzerglasscheibe umfaßt vier einzelne Silikatglasscheiben 8, 9, 10 und 11, die jeweils durch 0,76 mm dicke thermoplastische Zwischenschichten 12, 13 und 14 aus Polyvinylbutyral miteinander verbunden sind. Bei den Glasscheiben 9, 10 und 11 handelt es sich wiederum um jeweils 8 mm dicke Floatglasscheiben. Die Silikatglasscheibe 8 hingegen, die auf der nach außen hin gerichteten Seite der Panzerglasscheibe angeordnet ist, ist eine beispielsweise 4 mm dicke Infrarotstrahlen absorbierende Silikatglasscheibe. Silikatglaszusammensetzungen mit geeigneten Absorptionseigenschaften sind beispielsweise aus den europäischen Patentanmeldungen 0 452 207 und 0 536 049 bekannt, aus denen der Fachmann die notwendigen Kenntnisse zum Verwirklichen der vorliegenden Erfindungen erhalten kann. Unter diesen bekannten Glaszusammensetzungen lassen sich entsprechend den im Einzelfall gewünschten Absorptions- und Transmissionseigenschaften unter Berücksichtigung der gewünschten Glasscheibendicke geeignete Zusammensetzungen auswählen.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Panzerglasscheibe, die sowohl eine absorbierende Silikatglasscheibe als auch eine teilreflektierende Schicht umfaßt. In diesem Fall besteht die Panzerglasscheibe wiederum aus vier einzelnen Silikatglasscheiben, nämlich einer beispielsweise 4 mm dicken Glasscheibe 16 aus Infrarotstrahlen absorbierendem Glas und drei jeweils 8 mm dicken Floatglasscheiben 17, 18 und 19. Diese vier Silikatglasscheiben sind mit Hilfe von jeweils 0,76 mm dicken Zwischenschichten 20, 21 und 22 miteinander verbunden. Die Glasscheibe 16 aus Infrarotstrahlen absorbierendem Glas ist wiederum auf der nach außen gerichteten Seite der Verbundglasscheibe angeordnet. Insoweit entspricht der Aufbau der Panzerglasscheibe dem Aufbau der anhand der Fig. 2 beschriebenen Panzerglasscheibe. Im Unterschied zu dieser ist jedoch in diesem Fall auf der an der Zwischenschicht 20 anliegenden Seite der äußeren Glasscheibe 16 zusätzlich eine Mehrfachschicht 23 angeordnet, die den gleichen Aufbau haben kann wie die anhand der Fig. 1 beschriebene teilreflektierende Schicht 6. Eine Panzerglasscheibe, die sowohl eine absorbierende Silikatglasscheibe als auch eine teilreflektierende Schicht auf weist, ist für den angestrebten Zweck besonders wirksam, da sie den Einblick in das Fahrzeug auch unter Tageslichtbedingungen erschwert und andererseits eine besonders ausgeprägte Filterwirkung im Infrarot-Bereich aufweist, so daß sie auch ein Höchstmaß an Sicherheit gegenüber Nachtsichtgeräten bietet.
  • Die Fig. 4 gibt die spektralen Transmissions- und Reflexionseigenschaften einer teilreflektierenden Schicht wieder, die sich für den erfindungsgemäßen Zweck besonders eignet. Bei dieser Schicht handelt es sich um eine fünf Schichten umfassende Mehrfachschicht mit folgendem Aufbau: ZnO(30 nm) - Ag(10 nm) - ZnO(77 nm) - Ag(10 nm) - ZnO(30 nm).
  • Die in dem Diagramm wiedergegebenen Werte wurden gemessen an einer Verbundglasscheibe aus zwei jeweils 2 mm dicken Floatglasscheiben und einer 0,76 mm dicken Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral, wobei eine der Floatglasscheiben auf der an der Zwischenschicht anliegenden Seite mit einer Mehrfachschicht mit dem genannten Aufbau versehen war. Der charakteristische Verlauf der Transmissionskurve und der Refiexionskurve wird dabei jedoch ausschließlich durch die teilreflektierende Mehrfachschicht bestimmt. Man erkennt insbesondere, daß im sichtbaren Spektralbereich die Transmission bei etwa 70% liegt, während sie in dem infrage kommenden Bereich des Infrarotspektrums auf sehr niedrige Werte abfällt.
  • Fig. 5 zeigt die Transmissionswerte einer geeigneten absorbierenden Silikatglasscheibe. Es handelt sich hierbei um Meßwerte an einer 4 mm dicken Silikatglasscheibe, die eine Zusammensetzung aufweist, wie sie im Patent EP 0 536 049 (Beispiele 6 bis 11) beschrieben ist. Auch in diesem Fall weist die Glasscheibe eine relativ hohe Transmission von etwa 50% im sichtbaren Spektralbereich auf, während die Transmission in dem interessierenden Teil des IR-Spektralbereichs unterhalb von 10% liegt. Selbstverständlich können durch Änderung der Glasscheibendicke und/oder durch geringfügige Änderung der Glaszusammensetzung die Transmissionskurven im Einzelfall etwas anders aussehen, ohne daß dadurch der grundsätzliche Kurvenverlauf verändert wird.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die teilreflektierende Schicht und/oder die IR-absorbierende Glasscheibe innerhalb der Panzerglasscheibe an einer anderen Stelle anzuordnen, ohne daß sich dadurch die erfindungsgemäße Wirkung der Panzerglasscheibe grundsätzlich ändert. Ebenso können im Rahmen der Erfindung die Transmissionswerte im sichtbaren Spektralbereich entsprechend den jeweiligen Anforderungen in weiten Grenzen schwanken, ohne daß dadurch die besondere Schutzwirkung gegenüber Nachtsichtgeräten beeinträchtigt wird.
  • Wenn auch die Panzerglasscheiben mit dem erfindungsgemäßen Aufbau hier als Kraftfahrzeugscheiben beschrieben wurden, so können sie doch auch in Schienenfahrzeugen oder für die Verglasung von Gebäuden eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Beschußhemmende Panzerglasscheibe aus mehreren Glasscheiben (1, 2, 3, 16, 17, 18, 19) entsprechend der Norm DIN 52290, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Scheibe (1, 16) mit einer Wellenlängen im Bereich von 780 bis 1200 nm reflektierenden Schicht derart versehen ist, daß die beschußhemmende Panzerglasscheibe eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von weniger als 15%, vorzugsweise von weniger als 10% in dem Lichtspektralbereich zwischen 780 und 1200 nm aufweist.
2. Beschußhemmende Panzerglasscheibe aus mehreren Glasscheiben (8, 9, 10, 11, 16, 17, 18, 19) entsprechend der Norm DIN 52290, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Scheiben (8, 16) aus einem Wellenlängen im Bereich von 780 bis 1200 nm absorbierenden Glas besteht, so daß die beschußhemmende Panzerglasscheibe eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von weniger als 15%, vorzugsweise von weniger als 10% in dem Lichtspektralbereich zwischen 780 und 1200 nm aufweist.
3. Beschußhemmende Panzerglasscheibe aus mehreren Glasscheiben (16, 17, 18, 19) entsprechend der Norm DIN 52290, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Scheibe (16) mit einer Wellenlängen im Bereich von 780 bis 1200 nm reflektierenden Schicht versehen ist und daß wenigstens eine der Scheiben (16) aus einem Wellenlängen im Bereich von 780 bis 1200 nm absorbierenden Glas besteht, so daß die beschußhemmende Panzerglasscheibe eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von weniger als 15%, vorzugsweise von weniger als 10% in dem Lichtspektralbereich zwischen 780 und 1200 nm aufweist.
4. Beschußhemmende Panzerglasscheibe nach Anspruch 1 oder 3, deren die Wellenlängen im Bereich von 780 bis 1200 nm reflektierende Oberflächenschicht (6, 23) aus einer nach einem Vakuumverfahren aufgebrachte Mehrfachschicht mit wenigstens einer Funktionsschicht auf Silberbasis ist.
5. Beschußhemmende Panzerglasscheibe nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht auf Silberbasis in einer Mehrfachschicht enthalten ist, welche unter den nachstehenden Schichtfolgen ausgewählt ist:
ZnO - Ag - ZnO,
ZnO - Ag - ZnO - Ag - ZnO,
ZnO - Ag - Zn - ZnO - Ag - Zn - ZnOx,
SnO&sub2; - ZnO - Zn - Ag - ZnO - Zn - Ag - ZnO,
Ti (oder TiO&sub2;) - ZnS - Ag - ZnS - Ag - ZnS - Ti (oder TiOx).
6. Beschußhemmende Panzerglasscheibe nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, deren die Wellenlängen zwischen 780 und 1200 nm reflektierende Oberflächenschicht (6; 23) auf der nach innen gerichteten Oberfläche der äußersten Einzelglasscheibe (1; 16) angeordnet ist.
7. Beschußhemmende Panzerglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren dem Fahrgastraum zugewandte Seite mit einer oder mehreren im Beschußfall den Splitterabgang verhindernden Polymerschicht versehen ist.
8. Beschußhemmende Panzerglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche außerdem auf der nach außen gerichteten Seite der Panzerglasscheibe eine vor der Verbundglasscheibe angeordnete, eine Luftzwischenschicht definierende weitere Glasscheibe umfaßt.
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