OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 R Z E C Z PO SPO L IT A PO LSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl.6. C03C 17/36 (54) Szyba pancerna i kuloodporna (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: SAINT-GOBAIN VITRAGE, Courbevoie, FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 09/95 (72) Twórcy wynalazku: Ulrich Von Alpen, Aachen, DE M.Gerd Sauer, Stolberg, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/99 (74) Pełnomocnik: Szafruga Anna, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Szyba pancerna i kuloodporna, znamienna tym, że zawiera tafle składowe, z których co najmniej jedna tafla składowa (1, 16) jest zaopatrzona w warstwę powierzchniową (6, 23), mającą dużą zdolność odbijania dla długości fal, zawartych w granicach od 780 do 1200 nm, oraz tym, że ma przezroczystość całkowitą, mniejszą od 15% w części widma świetlnego, zawartej w granicach od 780 do 1200 nm, korzystnie co najwyżej 10%. Fig. 1 F i g. 3

2 Szyba pancerna i kuloodporna Zastrzeżenia patentowe 1. Szyba pancerna i kuloodporna, znamienna tym, że zawiera tafle składowe, z których co najmniej jedna tafla składowa ( 1, 16) jest zaopatrzona w warstwę powierzchniową (6, 23), mającą dużą zdolność odbijania dla długości fal, zawartych w granicach od 780 do 1200 nm, oraz tym, ze ma przezroczystość całkowitą, mniejszą od 15% w części widma świetlnego, zawartej w granicach od 780 do 1200 nm, korzystnie co najwyżej 10%. 2. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa powierzchniowa (6, 23) jest utworzona przez warstwę wielokrotną, uzyskaną metodą nanoszenia w próżni i mającą co najmniej jedną warstwę funkcjonalną w postaci cienkiej warstewki srebra. 3. Szyba według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że warstwa powierzchniowa (6, 23) jest osadzona na powierzchni, zwróconej ku wnętrzu najbardziej zewnętrznej tafli ( 1, 16). 4. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna z jej tafli składowych ( 8, 16) jest wykonana ze szkła, mającego dużą zdolność pochłaniania dla długości fal, zawartych w granicach od 780 do 1200 nm. 5. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że jej powierzchnia, skierowana ku wnętrzu pojazdu, jest zaopatrzona w jedną lub kilka warstw polimerowych, zapobiegających jej rozpryskowi w przypadku uderzeń kul. 6. Szyba według zastrz. 3, znamienna tym, że na powierzchni, skierowanej ku jej zewnętrznej stronie, jest położona inna tafla - przed szybą ze szkła wielowarstwowego z warstwą powietrza. 7. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwą powierzchniową (6, 23) jest warstwa wielokrotna, mająca następujący zestaw części składowych: ZnO - Ag - ZnO - Ag - ZnO. 8. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwą powierzchniową (6, 23) jest warstwa wielokrotna, mająca następujący zestaw części składowych: Ti (lub TiOx) - ZnS- Ag - ZnS - Ag - ZnS - Ti (lub TiOx). * * * Przedmiot wynalazku stanowi szyba pancerna i kuloodporna, przeznaczona zwłaszcza do pojazdów samochodowych. Szyby pancerne i kuloodporne (przeciwkulowe) są znane w kilku postaciach. Są one złożone na ogół z kilku warstw szkła krzemianowego, połączonych ze sobą za pomocą pośrednich warstw termoplastycznych. Ich odporność na uderzenia kul jest mniej lub bardziej wyraźna w zależności od ich struktury, to jest w zależności od grubości i liczby poszczególnych warstw. Odporność tę można zwiększyć przez powiększenie grubości całkowitej szyby pancernej i/lub przez dodanie jednej lub kilku warstw, wykonanych z polimeru, odpornego na uderzenia (np. z poliwęglanu), i/lub wstawienie dodatkowej tafli, oddzielonej warstwą powietrza. Z drugiej jednak strony pogrubianie szyby pancernej jest w całości ograniczone wymogami produkcyjnymi. Szyby te odpowiadają normie DIN 52290, która przewiduje szereg klas szyb pancernych i kuloodpornych. Niezależnie od stosunkowo dużej odporności szyb pancernych na uderzenia kul pierwszorzędne znaczenie ma to, aby pasażerowie pojazdu nie mogli być widziani i rozpoznani z zewnątrz. W tym właśnie celu instaluje się często nieprzezroczyste zasłony za szybami pancernymi, to jednak nie pozwala również pasażerom pojazdu na wyglądanie na zewnątrz, co chcieliby na ogół móc czynić. Pożądany skutek, mianowicie uniemożliwienie wglądu do wewnątrz, z jednoczesnym umożliwieniem obserwacji otoczenia, można uzyskać przez zastosowanie warstwy, arkusza lub szyby, która wykazuje stosunkowo małą przezroczystość względem pasma widmowego światła widzialnego.

3 Należy ponadto zauważyć, ze w celu osiągnięcia efektywnego wyniku, niezbędne jest, aby wnętrze pojazdu nie było oświetlone oraz aby jasność była wyraźnie większa na zewnątrz, niż wewnątrz. Znane dotychczas szyby kuloodporne nie dają jako takie żadnego zabezpieczenia przed urządzeniami noktowizyjnymi, nawet jeśli przy dziennym świetle uniemożliwiają wgląd do wewnątrz z zewnątrz. Wskutek tego np. podczas przejazdów nocnych strzelcy, wyposażeni w urządzenia noktowizyjne na podczerwień, mogą doskonale celować w osoby zagrożone, nie będąc zauważonymi przez te ostatnie. Takie noktowizory są zaopatrzone w nadajnik promieniowania podczerwonego, który wysyła silną wiązkę promieni, napromieniowującą strefę namierzaną, oraz w przetwornik promieniowania podczerwonego, zamocowany na lunecie celowniczej, który przetwarza ponownie odbite promieniowanie podczerwone w światło widzialne. Celem wynalazku jest opracowanie szyby pancernej, w szczególności do pojazdów samochodowych, która poza odpornością na kule zapewnia wzmocnione zabezpieczenie przed działaniem urządzeń noktowizyjnych nawet w przypadku pokonywania tras nocą. Szyba pancerna i kuloodporna według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera tafle składowe, z których co najmniej jedna tafla składowa jest zaopatrzona w warstwę powierzchniową, mającą dużą zdolność odbijania dla długości fal, zawartych w granicach od 780 do 1200 nm, oraz tym, że ma przezroczystość całkowitą, mniejszą od 15% w części widma świetlnego, zawartej w granicach od 780 do 1200 nm, korzystnie co najwyżej 10%. Korzystnie warstwa powierzchniowa jest utworzona przez warstwę wielokrotną, uzyskaną metodą nanoszenia w próżni i mającą co najmniej jedną warstwę funkcjonalną w postaci cienkiej warstewki srebra. Korzystnie warstwa powierzchniowa jest osadzona na powierzchni, zwróconej ku wnętrzu najbardziej zewnętrznej tafli. Korzystnie co najmniej jedna z tafli składowych szyby jest wykonana ze szkła, mającego dużą zdolność pochłaniania dla długości fal, zawartych w granicach od 780 do 1200 nm. Korzystnie powierzchnia szyby, skierowana ku wnętrzu pojazdu, jest zaopatrzona w jedną lub kilka warstw polimerowych, zapobiegających jej rozpryskowi w przypadku uderzeń kul. Korzystnie na powierzchni szyby, skierowanej ku jej zewnętrznej stronie, jest położona inna tafla - przed szybą ze szkła wielowarstwowego z warstwą powietrza. Korzystnie warstwą powierzchniową jest warstwa wielokrotna, mająca następujący zestaw części składowych: ZnO - Ag - ZnO - Ag - ZnO. Korzystnie warstwą powierzchniową jest warstwa wielokrotna, mająca następujący zestaw części składowych: Ti (lub TiOx) - ZnS - Ag - ZnS - Ag - ZnS - Ti (lub TiOx). Zalety szyby pancernej według wynalazku wynikają z faktu, ze wykazuje ona w pasmie widma świetlnego, zawartym w granicach od 780 do 1200 nm, przezroczystość całkowitą, mniejszą od 15%, korzystniej zaś od 10%. Ponieważ warstwy szkła krzemianowego, stosowane powszechnie do wytwarzania wielowarstwowych szyb pancernych, mają podobnie jak pośrednie warstwy termoplastyczne dużą przezroczystość względem promieniowania podczerwonego, szyba pancerna, otrzymana w myśl wynalazku, zawiera co najmniej jedną warstwę, która przeprowadza niezbędne odfiltrowanie promieniowania podczerwonego w rozpatrywanym paśmie widmowym. Cel ten osiąga się przez dodanie półodbijających warstw powierzchniowych na jednej z tafli szkła krzemianowego, tworzących szybę ze szkła wielowarstwowego i/lub przez zastosowanie tafli szkła krzemianowego, która jako taka przepuszcza jedynie w słabym stopniu promieniowanie, emitowane w wymienionym pasmie podczerwieni. Zdolność filtracyjna odpowiednich półodbijających warstw powierzchniowych polega głównie na ich stosunkowo dużej zdolności selektywnego odbijania w tym że pasmie podczerwonym. Z drugiej strony zdolność filtracyjna warstw szkła krzemianowego, zaopatrzonych w specjalne struktury, pochodzi od pochłaniania promieniowania podczerwonego danego pasma widmowego. Te warstwy i tafle o selektywnej przezroczystości są znane w przypadku innych rodzajów zastosowania i są dostępne dla każdego specjalisty.

4 Jako warstwę selektywną, wykazującą małą przepuszczalność w zakresie podczerwieni, można zastosować np. jedną z warstw wielokrotnych, mających następujące zestawy części składowych: ZnO - Ag - ZnO ZnO - Ag - ZnO - Ag - ZnO ZnO - Ag - Zn - ZnO - Ag - Zn - ZnOx SnO2 - ZnO - Zn - Ag - ZnO - Zn - Ag - ZnO Ti (lub TiOx) - ZnS - Ag - ZnS - Ag - ZnS - Ti (lub TiOx) Warstwy te można wytworzyć na podłożu szklanym przez naniesienie za pomocą reaktywnego napylania katodowego w próżni lub za pomocą odparowania w próżni. Do warstw, szczególnie przydatnych do zastosowania w myśl wynalazku, należy zwłaszcza warstwa, złożona z pięciu podwarstw w następującym układzie i przy następujących grubościach: ZnO (30 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (77 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (30 nm), bądź tez następująca barwna warstwa neutralna: TiOx (1 nm) - ZnS (28 nm) - Ag (10 nm) - ZnS (62 nm) - Ag (12 nm) - ZnS (28 nm) - TiOx (1 nm). Szyby pancerne, mające właściwości, uzyskane w myśl wynalazku, dają optymalne zabezpieczenie w przypadku jazdy nocnej, ponieważ w praktyce są nieprzezroczyste dla urządzeń noktowizyjnych. Teoretycznie szyby pancerne, mające właściwości filtracyjne w części widzialnej widma, uzyskane dzięki wynalazkowi, wykazują duży stopień przezroczystości - co jest nieodzowne - w zakresie światła widzialnego, gdy stosuje się je np. jako szyby przednie oraz przednie szyby boczne w samochodach. Z tego względu szyby takie nie mogą dawać za dnia żadnego wzmocnionego zabezpieczenia, jeśli chodzi o uniemożliwienie wglądu do wnętrza pojazdu z zewnątrz. Jeżeli chodzi natomiast o tylne szyby boczne oraz o szybę tylną, to wymagane minimum przezroczystości w zakresie światła widzialnego nie zachodzi. Szyby te, mające duże znaczenie z punktu widzenia zabezpieczenia zagrożonych osób, zajmujących zazwyczaj miejsce z tyłu pojazdu, są również zaopatrzone w udoskonalonej wersji wynalazku w co najmniej jedną warstwę lub taflę odbijającą lub pochłaniającą, która tak silnie zmniejsza przezroczystość w pasmie widmowym światła widzialnego, iż niemożliwe jest rozróżnienie czegokolwiek wewnątrz pojazdu nawet za dnia, a zatem zobaczenie lub nawet odgadnięcie obecności pasażerów. Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szybę pancerną, zawierającą warstwę, odbijającą promieniowanie podczerwone, w przekroju, fig. 2 - szybę pancerną, zawierającą taflę szklaną, pochłaniającą promieniowanie podczerwone, również w przekroju, fig. 3 - szybę pancerną, zawierającą taflę szklaną, pochłaniającą promieniowanie podczerwone, oraz dodatkową warstwę półodbijającą, też w przekroju, fig. 4 - wykres widmowy przepuszczania i odbijania przystosowanej półodbijającej warstwy powierzchniowej, a fig. 5 - wykres widmowy przepuszczania i odbijania tafli szklanej, pochłaniającej promieniowanie podczerwone. Opisane tu szyby pancerne nadają się w zasadzie do wszystkich okien pojazdu samochodowego, zarówno do szyb, unieruchamianych podczas montażu, takich jak szyby przednie i tylne, jak i do szyb okien bocznych i drzwi, bez względu na to, czy są nieruchome, czy też przesuwane. Instalowanie szyb pancernych przeprowadza się w zwykły sposób. Z tego względu odnoszące się do tego szczegóły nie figurują na rysunku. W modelowej szybie pancernej, w szczególności jeśli stosuje się jedną lub kilka tafli lub warstw, których zdolność pochłaniania dla pasma światła widzialnego została zwiększona, przepuszczalność całkowita widma widzialnego jest usytuowana w mniejszym lub większym stopniu poniżej regulaminowych wartości przepuszczalności dla szyb przednich i bocznych szyb przednich, tak, iż w tych szczególnych przypadkach niezbędne są specjalne upoważnienia. Ponieważ nie istnieje żaden przepis, jeśli chodzi o minimalną przepuszczalność tylnych szyb bocznych i szyb tylnych, przeto te szyby pancerne mogą być bez problemów używane w takich oknach, aby zapewnić skuteczną ochronę osób, przy tym bez wymogu uzyskania specjalnego upoważnienia.

5 Szyba pancerna, przedstawiona na fig. 1, zawiera trzy tafle 1, 2 i 3 szkła flotacyjnego, przy czym każda z nich ma grubość 8 mm. Te trzy tafle są połączone ze sobą za pomocą dwóch warstw pośrednich 4 i 5, z których każda ma grubość 0,76 mm i które są wykonane z poliwinylobutyralu. Grubość tego zespołu tafli szkła flotacyjnego i warstw pośrednich można naturalnie zwiększyć, w celu powiększenia odporności na kule. Do wytworzenia szyby pancernej możliwe jest także zastosowanie więcej niż trzech tafli szkła flotacyjnego i/lub jednej lub kilku warstw dodatkowych, wykonanych z tworzywa sztucznego, odpornego na uderzenia i nałożonych na powierzchnię, zwróconą ku wnętrzu pojazdu, co pozwala uniknąć rozprysku tej powierzchni pod działaniem uderzenia kul. Tafla 1 szkła flotacyjnego, zwrócona ku powierzchni zewnętrznej, jest zaopatrzona od strony, skierowanej ku warstwie pośredniej 4, w warstwę powierzchniową 6, odbijającą promieniowanie podczerwone. Tę warstwę 6 uzyskuje się na ogół metodą reaktywnego napylania katodowego, prowadzonego za pomocą pola magnetycznego. Chodzi tu w szczególności o warstwę wielokrotną zawierającą cienką warstwę srebra, spełniającą rolę warstwy funkcjonalnej. Warstwa wielokrotna 6 może zawierać np. dwie warstwy tlenku cynkowego, rozdzielone warstwą srebra, przy czym grubości tych trzech warstw są tak obliczone, aby uzyskać żądane właściwości odbijania. Warstwa wielokrotna 6 zawiera w odpowiedni sposób cienką warstwę powierzchniową wykonaną z innego tlenku metalu, np. z tlenku cynowego lub tantalowego, która pozwala zwiększyć przyczepność warstwy wielokrotnej 6 do warstwy pośredniej 4 z poliwinylobutyralu. Szyba pancerna, przedstawiona na fig. 2, składa się z czterech oddzielnych tafli 8, 9, 10 i 11 szkła krzemianowego, połączonych ze sobą za pomocą termoplastycznych warstw pośrednich 12, 13 i 14 z poliwinylobutyralu, z których każda ma grubość 0,76 mm. O ile szybami 9, 10 i 11 są jeszcze tym razem tafle szkła flotacyjnego o grubości 8 mm, o tyle tafla 8, która jest nałożona na powierzchnię szyby pancernej, zwróconą na zewnątrz, jest taflą szkła krzemianowego o grubości np. 4 mm, zdolną do pochłaniania promieniowania podczerwonego. Struktury tafli szkła krzemianowego, mających odpowiednie właściwości pochłaniania, są podane m.in. w zgłoszeniach patentów europejskich nr i , których treść jest włączona tu za pośrednictwem tych odsyłaczy i z których fachowiec może uzyskać informację, niezbędną do wykonania niniejszego wynalazku. Spośród tych znanych struktur szkła możliwe jest wybranie najwłaściwszych w zależności od wymaganych właściwości przepuszczania i pochłaniania w określonym przypadku oraz od żądanej grubości szyby. Figura 3 przedstawia taki rodzaj szyby pancernej, który zawiera zarazem taflę pochłaniającą szkła krzemianowego oraz warstwę półodbijającą. W tym przypadku szyba pancerna składa się ponownie z czterech oddzielnych tafli szkła krzemianowego, a mianowicie z tafli 16, wykonanej ze szkła, pochłaniającego promieniowanie podczerwone i mającego grubość np. 4 mm, połączonej z trzema taflami 17, 18 i 19 szkła flotacyjnego o grubości 8 mm każda. Te cztery tafle szkła krzemianowego są połączone ze sobą za pomocą warstw pośrednich 20, 21 i 22 o grubości 0,76 mm każda. Tafla 16, wykonana ze szkła, pochłaniającego promieniowanie podczerwone, jest umieszczona ponownie na powierzchni, zwróconej na zewnątrz szyby ze szkła wielowarstwowego. Z tego punktu widzenia struktura szyby pancernej przypomina strukturę szyby, opisanej w nawiązaniu do fig. 2, jednak różni się od niej w danym przypadku o tyle, że warstwa wielokrotna 23, której struktura może być podobna do struktury warstwy półodbijającej 6, opisanej w nawiązaniu do fig. 1, jest również umieszczona po tej stronie tafli zewnętrznej 16, która styka się z warstwą pośrednią 20. Szyba pancerna, która zawiera jednocześnie taflę pochłaniającą szkła krzemianowego oraz warstwę półodbijającą okazuje się specjalnie efektywna, ponieważ szyba taka uniemożliwia wyraźną obserwację wnętrza pojazdu nawet za dnia i wykazuje określoną zdolność filtracyjną w zakresie podczerwieni, tak, iż daje optymalne zabezpieczenie przed urządzeniami noktowizyjnymi. Figura 4 odtwarza właściwości przepuszczania i odbijania widma promieniowania dla warstwy półodbijającej, przystosowanej w sposób zupełnie szczególny do celu, jaki wytycza sobie wynalazek. Warstwa ta jest wielokrotna i składa się z pięciu podwarstw, umieszczonych w następującym porządku: ZnO (30 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (77 nm) - Ag (10 nm) - ZnO (30 nm).

6 Wartości, odtworzone na wykresie, zostały zmierzone dla szyby wielowarstwowej, złożonej z dwóch tafli szkła flotacyjnego o grubości 2 mm każda oraz z jednej warstwy pośredniej o grubości 0,76 mm z poliwinylobutyralu, przy czym jedna z tafli szkła flotacyjnego jest zaopatrzona na swej stronie, zwróconej ku warstwie pośredniej, w warstwę wielokrotną, mającą opisaną juz powyżej strukturę. Jednakże charakterystyczny przebieg krzywych przepuszczania i odbijania jest determinowany wyłącznie przez półodbijającą warstwę wielokrotną. Stwierdza się w szczególności, że przepuszczalność światła widzialnego jest rzędu 70%, natomiast osiąga ona bardzo niskie wartości dla rozpatrywanej części zakresu podczerwonego. Figura 5 przedstawia wartości przepuszczalności odpowiedniej tafli pochłaniającej ze szkła krzemianowego. Chodzi tu o wartości, zmierzone w przypadku tafli ze szkła krzemianowego, która ma grubość 4 mm i której struktura jest taka, jak opisana w patencie europejskim nr (przykłady 6 do 11). Również w tym przypadku tafla ma stosunkowo dużą zdolność przepuszczania, mianowicie około 50% w pasmie światła widzialnego, natomiast przepuszczalność w tej części zakresu podczerwonego, która nas interesuje, jest usytuowana poniżej 10%. Zmiana grubości tafli i/lub nieznaczna zmiana w strukturze szkła może dać w wyniku nieco odmienne krzywe przepuszczalności, nie powodując tym nie mniej znacznego zakłócenia przebiegu krzywych. Wynalazek pozwala także umieścić warstwę półodbijającą i/lub taflę, pochłaniającą promieniowanie podczerwone, w innych miejscach w obrębie szyby pancernej, nie powodując głębszej zmiany efektu, zamierzonego w myśl wynalazku w przypadku tej szyby pancernej. Wartości przepuszczalności, odpowiadające światłu widzialnemu oraz bieżącym potrzebom, mogą także zmieniać się w szerokich granicach, nie pogarszając przy tym warunków szczególnego zabezpieczenia przed urządzeniami noktowizyjnymi. Chociaż szyby pancerne, rozwiązane koncepcyjnie w myśl wynalazku, zostały tu opisane dla potrzeb samochodów, to jednak możliwe jest również ich zastosowanie w pojazdach szynowych lub tez do szklenia budynków.

7

8 F ig

9 F i g

10 F ig. 1 2 F i g. F i g. 3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.