專利名稱：：輕質(zhì)透明裝甲窗的制作方法輕質(zhì)透明裝甲窗本申請(qǐng)要求2007年9月27日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)No.60/975，661和2008年3月20日提交的美國申請(qǐng)系列號(hào)No.12/052,021的提交日期的優(yōu)先權(quán)?？缮藤彽?、基于玻璃的透明裝甲通常由多個(gè)玻璃和聚合物層組成，它們被層壓在一起形成了相對(duì)厚的復(fù)合物。獲得的復(fù)合物必須是透明的、基本上沒有光學(xué)畸變，并且能夠以最低的重量和最小的成本提供針對(duì)射彈和碎片的彈道沖擊的最大保護(hù)。特別感興趣的是透明層壓物，它能夠限制由射彈局部引起的破壞以確保最大的殘余視野，并提供對(duì)多次擊打的保護(hù)。為了成功阻止射彈，抗沖擊透明層壓物通常使用了各種不同的消除機(jī)制，包括通過射彈磨蝕進(jìn)行射彈碎裂和質(zhì)量移除。使用透明陶瓷材料例如透明尖晶石、藍(lán)寶石或A10N的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的基于玻璃的系統(tǒng)相比，顯示出了優(yōu)越的彈道性能，但是通常不能以較大的尺寸和體積獲得。目前，這種系統(tǒng)每平方英寸的成本，通常比提供相當(dāng)保護(hù)的基于玻璃的系統(tǒng)高5倍以上。發(fā)明簡述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了具有通過聚合物夾層粘合在一起的多個(gè)層的多層透明層壓物。該多層層壓物具有外部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃彈擊面層(strikefacelayer)，多個(gè)玻璃陶瓷層，至少一個(gè)內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，以及聚合物防碎裂層(polymerspalllayer)。玻璃陶瓷和內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層被置于彈擊面層與防碎裂層之間?？偟膩碚f，復(fù)合物的厚度優(yōu)選小于80mm，而總面密度優(yōu)選小于30psf。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了具有通過聚合物夾層粘合在一起的多個(gè)層的多層透明層壓物。多層層壓物具有外部玻璃陶瓷彈擊面層，至少一個(gè)附加的玻璃陶瓷層，至少一個(gè)內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，以及聚合物防碎裂層。玻璃陶瓷和內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層被置于彈擊面層與防碎裂層之間?？偟膩碚f，復(fù)合物的厚度優(yōu)選小于80mm，而總面密度優(yōu)選小于30psf。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了具有通過聚合物夾層粘合在一起的多個(gè)層的多層透明層壓物。多層層壓物具有被置于兩個(gè)玻璃陶瓷層與聚合物防碎裂層之間的鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層。總的來說，復(fù)合物的厚度優(yōu)選小于80mm。因此，本發(fā)明涉及具有通過聚合物夾層結(jié)合在一起的多個(gè)層的多層透明層壓物。所有的層都是可商購的。多層層壓物可以包含外部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃彈擊面層，多個(gè)玻璃陶瓷層，至少一個(gè)內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，以及聚合物防碎裂層。玻璃陶瓷和玻璃層被置于彈擊面與防碎裂層之間。復(fù)合物的總厚度優(yōu)選小于80mm。現(xiàn)有技術(shù)的基于玻璃的系統(tǒng)提供了針對(duì)斜碰的穿甲射彈(STANAG3級(jí)或相當(dāng))的單次擊中保護(hù)，表面密度為大約30psf。與其他基于玻璃的抗沖擊層壓物相比，本文公開的設(shè)計(jì)提供了針對(duì)0.30cal.AP-M2或類似射彈以高達(dá)2750fps的沖擊速度的多次擊中保護(hù)，厚度小于80mm，表面密度低于30psf。通過除去一個(gè)玻璃陶瓷層，在低于25psf的表面密度下，可以獲得針對(duì)同樣威脅的單次擊中保護(hù)。復(fù)合物可用作例如軍事和安防車輛中的透明裝甲結(jié)構(gòu)，以及用于固定建筑物應(yīng)用中的窗戶。優(yōu)選情況下，彈擊面是3-6mm厚的BOROFLOAT⑧玻璃層。優(yōu)選情況下，至少三個(gè)玻璃陶瓷層被置于彈擊面與防碎裂層之間。每個(gè)玻璃陶瓷層為大約6-14mm厚。優(yōu)選的玻璃陶瓷是鋰_鋁硅酸鹽玻璃陶瓷例如SCH0TT的ROBAX或ZERODUR，或鋰_焦硅酸鹽玻璃陶瓷例如ALST0M的TRANSARM?？蛇x地，外部彈擊面層可以是玻璃陶瓷層。內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層厚度為大約14-25mm，位于兩個(gè)玻璃陶瓷層之間。內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層可以是單片的，或是由厚度為大約6-19mm、更優(yōu)選在大約7-14mm之間，通過聚合物夾層粘合在一起的獨(dú)立的層構(gòu)成多層層壓物。優(yōu)選的玻璃是硼硅酸鹽例如PYREX或BOROFLOAT。防碎裂層優(yōu)選由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其組合制成。優(yōu)選情況下，防碎裂層的厚度在大約10_20mm的范圍內(nèi)，并是由通過例如聚合物夾層將聚甲基丙烯酸甲酯的單層層壓至聚碳酸酯的單層而構(gòu)成的。所有的層壓層都使用聚合物夾層結(jié)合在一起。在完成的層壓物中，每個(gè)夾層的厚度可以在大約10到80mil的范圍內(nèi)。最優(yōu)選情況下，聚合物夾層是聚氨基甲酸酯或聚乙烯醇縮丁醛。選擇的夾層可以例如通過摻入抗撕裂PET膜進(jìn)行強(qiáng)化。可選的，可以將薄的玻璃層層壓到防碎裂層的背面，以保護(hù)聚合物表面抵抗降解，包括刮擦和窗戶清潔劑的化學(xué)攻擊。附圖簡述當(dāng)結(jié)合隨附的圖一起考慮時(shí)，本發(fā)明的各種不同其他特點(diǎn)和伴隨的優(yōu)點(diǎn)將得到更全面的了解，并同時(shí)變得更好理解，在這些圖中，幾張圖中類似的參考符號(hào)表示同樣或類似的部分，其中圖1表示玻璃/玻璃陶瓷和聚合物的多層層壓物的等距視圖，其具有可選地層壓至防碎裂層背面的薄玻璃片；圖2表示通過本發(fā)明的多層層壓物的一個(gè)邊的橫截面；多層層壓物被墊圈圍繞，墊圈被高強(qiáng)度鋁合金制成的框架圍繞(未顯示)；圖3表示通過本發(fā)明的多層層壓物的優(yōu)選實(shí)施方案的橫截面。標(biāo)出了每個(gè)層的優(yōu)選厚度指示(mm)；圖4表示另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中單片內(nèi)部玻璃層被雙片玻璃層壓物代替。標(biāo)出了每個(gè)層的優(yōu)選厚度指示(mm)；圖5表示另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中聚碳酸酯層被薄玻璃/聚碳酸酯層壓物代替。標(biāo)出了每個(gè)層的優(yōu)選厚度指示(mm)；圖6表示帶有墊圈的小尺寸(250mmX250mm)窗戶的各種不同視圖；圖7表示在美國軍用規(guī)范(USMilitarySpecification)MIL-G-5485D(1993年2月22日)中公開的傳統(tǒng)的基于玻璃的系統(tǒng)取決于沖擊傾斜度的臨界表面密度；圖8表示彈道沖擊情況下常見的失效方式和消除機(jī)制；圖9表示在彈道沖擊試驗(yàn)之前和之后，固定在加大尺寸的聚碳酸酯襯板上的彈道測試樣品的典型外觀；以及圖10表示在用本發(fā)明的各種不同層壓物沖擊后，0.30cal.AP-M2核的外觀。圖11表示實(shí)施例3中的3號(hào)樣品在試驗(yàn)后的彈擊面。沒有觀察到防碎裂層的隆起或其他變形；以及圖12表示實(shí)施例3中的3號(hào)樣品的背面防碎裂層。沒有觀察到防碎裂層的隆起或其他變形。發(fā)明詳述除非另外指明，否則在本文中使用的縮寫將具有下列意義。0.30cal.AP-M2子彈類型/牌號(hào)；穿甲射彈M2ALST0M公司名稱CTE熱膨脹系數(shù)D0P穿透深度(彈道測試)fps英尺每秒mil千分之一英寸(lmil=25.4微米)mm毫米PC聚碳酸酯PMMA聚甲基丙烯酸甲酯PU聚氨基甲酸酯PVB聚乙烯醇縮丁醛psf磅每平方英尺SCH0TT公司名稱TPU熱塑性聚氨基甲酸酯Vs命中速度Vr剩余速度Vs/Vr彈擊與剩余速度比(彈道測試)彈擊面是層壓物最可能遇到子彈的初始撞擊的側(cè)面。用于彈擊面的優(yōu)選材料是硼硅酸鹽玻璃，最優(yōu)選為來自德國SCH0TT的BOROFLOAT。優(yōu)選情況下玻璃層的厚度超過大約3mm但小于大約6mm，它能在日常使用中抵抗碎片的撞擊(例如石塊擊打等)?？蛇x地，鈉鈣玻璃或聚合物片或具有抗劃涂層的多個(gè)抗撕裂膜，也可以用作彈擊面材料?？蛇x地，玻璃陶瓷也可以用作彈擊面材料。在公開的設(shè)計(jì)中，彈擊面層具有多種功能。首先和最重要的是，發(fā)現(xiàn)使用高表面質(zhì)量材料與標(biāo)準(zhǔn)聚合物夾層的組合，使得能夠使用軋制狀態(tài)、即沒有磨削和拋光的玻璃陶瓷材料獲得基本上無扭曲的、透明的視野。從機(jī)械上說，彈擊面能夠保護(hù)層1的表面對(duì)抗刮擦，并與層1和層2組合以使射彈減速并使其不穩(wěn)定(即，使其傾斜或旋轉(zhuǎn))，以便通過側(cè)面撞擊誘導(dǎo)碎裂。粘合劑夾層優(yōu)選由材料例如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或聚氨基甲酸酯(PU)制成。夾層是光學(xué)透明的，提供了強(qiáng)度，并且只為總的層壓物增加了最小的厚度和重量。聚氨基甲酸酯樹脂不僅為玻璃提供良好的粘合，而且也提供了出色的內(nèi)部強(qiáng)度。聚氨基甲酸酯樹脂比玻璃輕得多，并被發(fā)現(xiàn)以與標(biāo)準(zhǔn)玻璃接近的比率膨脹和收縮，因此在層壓物的熱膨脹和收縮過程中產(chǎn)生最小的開裂或?qū)用撀?。適合的聚氨基甲酸酯膜的商品名包括HuntsmanKrystalFlex和DeerfieldDureFlex。聚乙烯醇縮丁醛(或PVB)也是夾層的優(yōu)良選擇。它在層壓的層之間提供粘合。聚乙烯醇縮丁醛是通常用于需要強(qiáng)烈粘合、光學(xué)透明和黏附于許多表面、韌度和柔性的應(yīng)用的樹脂。它由聚乙烯醇與丁醛的反應(yīng)來制備。主要應(yīng)用是用于汽車擋風(fēng)玻璃的層壓的安全玻璃。PVB膜的商品名包括BUTACITE，SAFLEX，S-Lec和TROSIFOL。在優(yōu)選實(shí)施方案中，優(yōu)選情況下每個(gè)夾層膜厚度為大約25mil，以適應(yīng)層之間熱膨脹的不匹配，并適應(yīng)由各個(gè)層的厚度變化和/或表面外觀偏差引起的不均勻的縫隙。在某些層中，可以用50mil或75mil厚的夾層膜代替25mil夾層膜?？蛇x地，為了增加多次擊中性能，一個(gè)或多個(gè)夾層膜可以是摻有PET膜的光學(xué)TPU層壓物，例如STEVENSSECURSHEILD。一般來說，每個(gè)聚合物夾層執(zhí)行特定的功能。夾層1用于粘合彈擊面到第一層(例如R0BAX)上。優(yōu)選情況下，夾層是與BOROFLOAT(優(yōu)選的彈擊面)和ROBAX(優(yōu)選的第一層)具有良好黏附性的軟的材料。夾層1造成了層之間熱膨脹的輕微差異，在撞擊時(shí)能夠使彈擊面彎曲，使射彈不穩(wěn)定。夾層1可以用抗撕裂膜加固，以便將粉碎的物質(zhì)保持在層壓物中。夾層2用于粘合第一層到第二層上。如果例如兩層都是ROBAX并具有相同的熱膨脹，那么優(yōu)選情況下，所選的夾層是硬的，與ROBAX具有良好的黏附性，使得在撞擊時(shí)兩層一起表現(xiàn)出類似單片的行為。夾層2的彈道功能是抑制裂縫并將粉碎的物質(zhì)保持固定，從而減慢和/或偏轉(zhuǎn)子彈。夾層3用于粘合第二層到第三層上。如果兩層具有略微不同的熱膨脹，那么優(yōu)選情況下夾層是軟的，并對(duì)兩種材料具有良好的黏附性。夾層3的彈道功能是抑制裂縫，將粉碎的物質(zhì)保持固定，并促進(jìn)射彈的減慢和/或偏轉(zhuǎn)。夾層4用于粘合第三層到第四層上。如果兩層具有略微不同的熱膨脹，那么優(yōu)選情況下夾層是軟的，并對(duì)兩種材料具有良好的黏附性。夾層4的彈道功能是抑制裂縫，將粉碎的物質(zhì)保持固定，并促進(jìn)子彈的減慢和/或偏轉(zhuǎn)。夾層5將第四層的背面粘合到防碎裂層上。為了解決熱膨脹的差異(大約1個(gè)數(shù)量級(jí))，優(yōu)選使用較厚的、優(yōu)選軟的夾層。其他適合用于夾層的材料包括透明的熱塑性或熱固性材料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(BS)，乙酰樹脂，醋酸纖維素，醋酸丁酸纖維素，醋酸丙酸纖維素，三醋酸纖維素，丙烯酸類樹脂和改性的丙烯酸類樹脂，烯丙基樹脂，氯化聚醚，乙基纖維素，環(huán)氧樹脂，含氟塑料，離子交聯(lián)聚合物(例如DupontSurlynA)，蜜胺，尼龍，聚對(duì)苯二甲撐聚合物，透明的酚醛樹脂，苯氧基樹脂，聚丁烯，聚碳酸酯，聚酯，聚乙烯，聚苯撐，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氨基甲酸酯，聚砜，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇縮丁醛，硅酮，以及苯乙烯-丙烯腈和苯乙烯-丁二烯共聚物。如果防碎裂層是PMMA在PC上的組合，那么使用夾層6將兩個(gè)防碎裂層粘合在一起。該夾層必須是剛性的并提供良好的黏附性。已知PMMA在PC上的組合能夠改進(jìn)系統(tǒng)的彈道性能，這是由于PMMA在高應(yīng)變速率下與PC的硬化提供了更有彈性的支持。此外，聲阻抗的逐漸變化為最后一層提供了更好的阻抗匹配。如果用薄玻璃層對(duì)防碎裂層進(jìn)行抗磨蝕或抗化學(xué)攻擊的保護(hù)，那么使用厚度為50mil或75mil的夾層7將薄玻璃片粘合到聚碳酸酯的背面。為了改進(jìn)機(jī)械性能，薄玻璃片可以進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。其他適合用于防碎裂層的材料包括透明熱塑性或熱固性材料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(BS)，乙酰樹脂，醋酸纖維素，醋酸丁酸纖維素，醋酸丙酸纖維素，三醋酸纖維素，丙烯酸類樹脂和改性的丙烯酸類樹脂，烯丙基樹脂，氯化聚醚，乙基纖維素，環(huán)氧樹脂，含氟塑料，離子交聯(lián)聚合物(例如DupontSurlynA)，蜜胺，尼龍，聚對(duì)苯二甲撐聚合物，透明的酚醛樹脂，苯氧基樹脂，聚丁烯，聚碳酸酯，聚酯，聚乙烯，聚苯撐，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氨基甲酸酯，聚砜，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇縮丁醛，硅酮，以及苯乙烯-丙烯腈和苯乙烯-丁二烯共聚物。一般來說，如果夾層足夠強(qiáng)以致能夠?qū)⒎鬯榈牟牧媳３止潭ú⒎乐箯棾?，系統(tǒng)的彈道性能就得到改進(jìn)；在這種情況下，緊密壓實(shí)的、破裂的材料通常能夠提供完整材料的大約70%的抗穿透性。本發(fā)明的多層層壓物優(yōu)選包含至少三個(gè)玻璃陶瓷層，每層優(yōu)選為大約6-14mm厚。玻璃陶瓷材料表現(xiàn)出獨(dú)特的微結(jié)構(gòu)，與玻璃和更傳統(tǒng)的晶體陶瓷共有許多性質(zhì)。它們象玻璃一樣成型，然后通過熱處理進(jìn)行部分結(jié)晶。與燒結(jié)陶瓷不同，玻璃陶瓷在晶體之間沒有孔隙。一些熟知品牌的玻璃陶瓷是PYROCERAM、CERAN、NEOCERAM、EUROKERA,或MACOR。本發(fā)明的優(yōu)選玻璃陶瓷是來自SCH0TT的ROBAX玻璃陶瓷，它可以處于玻璃狀或陶瓷化狀態(tài)?？蛇x地，它也可以用其他玻璃陶瓷材料代替，例如來自SCH0TT的ZERODUR，來自ALST0M的TRANSARM，來自0HARA的CLEARCERAM，來自CORNING的KERALITE、PYROCERAM、PYROCERAMIII和VISION，來自NEG的NEOCERAM，以及CDM玻璃陶瓷。玻璃陶瓷層用于機(jī)械地減慢和/或攔截射彈碎片，并對(duì)鄰近的層提供支持。表1選擇的玻璃和玻璃陶瓷的典型性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層位于層壓物中兩個(gè)玻璃陶瓷層之間，并可以包含一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的層。硼硅酸鹽玻璃密度低于普通玻璃，具有非常低的熱膨脹系數(shù)，大約為普通玻璃的三分之一。這降低了由溫度梯度引起的材料應(yīng)力，從而使它對(duì)斷裂更有抗性。由于與附近玻璃陶瓷層的較小的CTE不匹配、它們的較低密度和它們的彈道性質(zhì)，因此硼硅酸鹽玻璃是優(yōu)選的。由于其光學(xué)質(zhì)量和透光性，B0R0FL0AT是優(yōu)選的硼硅酸鹽玻璃，但是其他的硼硅酸鹽玻璃例如ENDURAL或BOMEX也可以考慮。在某些應(yīng)用中，可以使用鈉鈣玻璃。內(nèi)部鈉鈣或硼硅酸鹽層為前面的層提供機(jī)械支持，用于減慢和/或攔截射彈碎片。優(yōu)選情況下，內(nèi)部鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層包含層壓在一起的兩個(gè)單獨(dú)的亞層，厚度為14到25mm。每個(gè)單獨(dú)的亞層厚度可以為6_19mm，最優(yōu)選在大約7_14mm之間。亞層通過聚合物夾層粘合在一起。捕集和/或攔截破碎物質(zhì)的防碎裂層，可以是聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，或優(yōu)選為聚碳酸酯與聚甲基丙烯酸甲酯通過聚合物夾層粘合在一起的層壓物。防碎裂層厚度優(yōu)選為大約10-20mm。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚(2-甲基丙烯酸甲酯)是甲基丙烯酸甲酯的聚合物。熱塑性和透明的塑料以商品名PLEXIGLASS、PLEXIGLAS-G、R-CAST、PERSPEX、PLAZCRYL、LIMACRYL、ACRYLEX、ACRYLITE、ACRYLPLAST、ALTUGLAS、POLYCAST和LUCITE銷售。它通常也被稱為丙烯酸玻璃或簡稱丙烯酸樹脂。聚碳酸酯是輕質(zhì)和高抗斷裂的，特別是當(dāng)與二氧化硅玻璃相比時(shí)。這種聚合物同樣對(duì)可見光高度透明，以下列商品名進(jìn)行銷售，即來自GeneralElectric的LEXAN，來自DowChemicals的CALIBRE,來自Bayer的MAKROLON和來自TeijinChemicalLimited的PANLITE。最優(yōu)選情況下，防碎裂層是聚碳酸酯與聚甲基丙烯酸甲酯通過聚合物夾層粘合在一起的層壓物。聚碳酸酯層為PMMA層提供了有彈性的支持，PMMA層在高應(yīng)變速率下經(jīng)歷變硬/硬化。在某些情況下，希望將附加的玻璃層粘合到防碎裂層的外表面上。這使得可以使用溶劑或磨蝕性清潔劑清潔透明層壓物，而基本上不引起層壓物的光學(xué)性質(zhì)的下降。層壓物也可以包含其他常規(guī)的功能性薄層，以提供著色、光學(xué)、防眩光、防塵、防刮擦和防霜功能。此外，天線導(dǎo)線或加熱電線的網(wǎng)絡(luò)，和/或任何外部釉質(zhì)或不透明涂料的包層，也可以添加到層壓物上。玻璃和玻璃陶瓷層通常其堅(jiān)硬度不足以引起穿甲彈或射彈核的磨耗。為了抵御穿甲彈丸，例如2750fps的0.30cal.AP-M2，人們必須通過選擇相應(yīng)使用的材料的厚度和順序，來整合不同的失效/抵御機(jī)制。在多層玻璃/玻璃陶瓷/聚合物系統(tǒng)中，人們通常觀察到了每層的不同失效方式玻璃和玻璃陶瓷層的脆性破裂，堵塞/錐形破裂，放射狀破裂和碎裂；聚合物例如聚碳酸酯的塑性孔增長；以及聚合物例如聚甲基丙烯酸甲酯的放射狀破裂和脆性破裂。在某些實(shí)施方案中，考慮每個(gè)層的厚度可能是重要的。作為首要原則，層越薄，垂直于射彈路徑的破壞區(qū)域的直徑越小。但是，一般來說，如果對(duì)于給定材料來說層太薄或太厚，彈道性能將降低。如果層太薄，在撞擊時(shí)或撞擊后不久，單獨(dú)的層可能從每個(gè)層的背面快速地連續(xù)破裂，從而降低了對(duì)通過已經(jīng)破壞的層的射彈的抗性。另一方面，如果對(duì)于給定材料來說層太厚，在射彈前方前進(jìn)的失效波預(yù)先粉碎了較長距離的材料，從而降低了針對(duì)射彈的抗性。在某些實(shí)施方案中，各種不同層的順序可能是需要考慮的重要因素。在順序錯(cuò)誤的情況下，由在先的層產(chǎn)生的動(dòng)能損失不夠高，不足以使在后的層能夠攔截行進(jìn)的射彈。同樣，順序?qū)τ谏鋸検Х€(wěn)作用(使其傾斜或旋轉(zhuǎn))也是重要的，并通過側(cè)面撞擊和變形(鈍化等)引發(fā)射彈破碎。使用在作為支持物的PC襯板上的小樣獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，帶有BOROFLOAT的樣品，當(dāng)BOROFLOAT位于堆積的層壓物的中間時(shí)，性能最好。已發(fā)現(xiàn)，含有一系列玻璃狀或玻璃陶瓷狀態(tài)下的ROBAX層的系統(tǒng)，有能力磨耗0.30calAP-M2鋼核的尖端(參見圖10)。此外，如果正確選擇每個(gè)層的厚度和順序，射彈將偏離原有彈道，并在層壓物內(nèi)部碎裂。在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下面的層<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序星MfiMSa)彈擊面BOROFLOAT3mm-6mmb)ROBAX8mm-12mmb)ROBAX8mm-12mmc)BOROFLOAT18mm-25mmb)ROBAX8mm-12mmd)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序星MMMSa)彈擊面BOROFLOAT3mm-6mmb)ROBAX8mm-12mmb)ROBAX8mm-12mmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmb)ROBAX8mm-12mmd)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序星MM碰a)彈擊面BOROFLOAT3mm-6mmb)ZERODUR8mm-12mmb)ZERODUR8mm-12mmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmb)ZERODUR8mm-12mmd)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序星碰碰a)彈擊面_BOROFLOAT3mm-6mmb)ALSTOMTRANSARM8mm-12mmb)ALSTOMTRANSARM8mm-12mmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmc)BOROFLOAT9mm-Ilmmb)ALSTOMTRANSARM8mm-12mmd)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序MMMMSa)彈擊面PYREX3mm-6mmb)ROBAX8mm-12mmb)ROBAX8mm-12mmc)BOROFLOAT18mm-25mmb)ROBAX8mm-12mmd)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下面的層<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>d)防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的多層層壓物具有下列層順序<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>防碎裂層-聚甲基丙烯酸甲酯層壓到聚碳酸酯上12mm-18mm本發(fā)明的多層透明層壓物可以通過常規(guī)的方法制造，例如通過按照所需順序裝配夾層和層，然后將它們送過反應(yīng)釜以施加熱和壓力?？蛇x地，本發(fā)明的多層透明層壓物可以通過W093/22136中講述的方法來制造，該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘胱鳛閰⒖?。不用進(jìn)一步鉆研，相信本
技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人員可以使用前面的描述，將本發(fā)明利用到最充分的程度。因此，下面的優(yōu)選的具體實(shí)施方案，應(yīng)該被解釋為僅僅是說明性的，而不以無論何種方式限制本公開未提到的部分。在上述描述以及下面的實(shí)施例中，除非另有指明，所有提到的溫度均為未修正的攝氏度，所有份數(shù)和百分率以重量計(jì)。實(shí)施例實(shí)施了D0P(穿透深度)和Vs/Vr(彈擊速度比剩余速度)的組合，以確定在不同失效方式和抵御機(jī)制下單層的動(dòng)能損失、臨界表面密度和厚度限制。然后使用這些測試的結(jié)果作為指導(dǎo)，來確定為了成功抵御撞擊速度高達(dá)2750fps的0.30cal.AP-M2射彈所需的每個(gè)層的厚度范圍以及層的數(shù)量。使用火藥驅(qū)動(dòng)的通用槍向靶發(fā)射射彈。使用兩組遮光板測量射彈速度，報(bào)告了每顆射彈的速度以及平均值。為了整合不同的失效和抵御機(jī)制，將小尺寸樣品固定在不同類型的襯板上。在第一種類型的測試中，將樣品用環(huán)氧樹脂固定在剛性、半無限的襯板上。為了確定樣品與襯板之間的阻抗失配的影響，對(duì)RHA鋼以及鋁合金進(jìn)行了測試。在兩種情況下，單片樣品本身用緊密契合的框架封邊。樣品被均勻地支撐，主要被壓縮破壞。測量射彈在剛性襯板中的穿透深度。在第二種類型的測試中，將樣品(a)用聚合物膜固定在尺寸過大的聚碳酸酯襯板上，或(b)用環(huán)氧樹脂固定在尺寸過大的由高強(qiáng)度鋁合金制成的襯板上。在兩種情況下，單片樣品不被封邊。襯板在撞擊時(shí)彎曲，樣品被壓縮和張力的組合破壞。測量的是射彈的剩余速度，使用高速照相機(jī)進(jìn)行。圖9表示固定在尺寸過大的聚碳酸酯襯板上的單片樣品在彈道測試之前和之后的典型外觀；樣品成功地抵御了0.30cal.AP-M2射彈。通過使用這些測試的組合，有可能估算不同撞擊情景下射彈的動(dòng)能喪失，并為給定的威脅推導(dǎo)出每個(gè)層的厚度范圍以及層的組合，它們可以用作多層系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和最適化的起始點(diǎn)。實(shí)施例1層壓物層的下述排列提供了針對(duì)速度高達(dá)2750fps的0.30cal.AP-M2射彈的保護(hù)。不帶框的窗戶顯示出30psf或以下的面密度。彈擊面SCHOTTB0R0FL0AT，厚度在4mm到6mm之間第一個(gè)夾層25milPU(聚氨基甲酸酯)膜(HuntsmanPE501或類似物)第一層(b)SCHOTTROBAX玻璃陶瓷，厚度在7mm到8mm之間第二個(gè)夾層25milPU膜(HuntsmanPE501或類似物)，或25milPVB(聚乙烯醇縮丁醛)膜第二層(b)SCHOTTROBAX玻璃陶瓷，厚度在7mm到8mm之間第三個(gè)夾層25milPU膜(HuntsmanPE501或類似物)，或25milPVB膜(聚乙烯醇縮丁醛)第三層(C)選項(xiàng)A單層SCHOTTB0R0FL0AT,厚度為18mm到21mm，或選項(xiàng)B:雙層SCHOTTB0R0FL0AT，每個(gè)單層的厚度在9mm到Ilmm之間，用25milPVB或PU膜粘合第四個(gè)夾層25milPU膜(HuntsmanPE501或類似物)，或25milPVB膜(聚乙烯醇縮丁醛)第四層(b)=ROBAX玻璃陶瓷，厚度在7mm到8mm之間第五個(gè)夾層75milPU膜(HuntsmanPE501或類似物)第一個(gè)防碎裂層6mm或9mmPMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)粘合層25mi1PU膜或類似物第二個(gè)防碎裂層6讓、9讓或12讓PC(聚碳酸酯)可選地2mm薄玻璃片，用75milPU膜粘合到第二個(gè)防碎裂層上，用于刮擦保護(hù)實(shí)施例2彈道測試結(jié)果將小的多層測試樣件(IOOmmXlOOmm)固定在12〃X12〃X12mm厚的聚碳酸酯襯板上。以與圖9中表示的相似構(gòu)造對(duì)樣品進(jìn)行測試。測試射彈是具有提到的標(biāo)稱速度(2250fps或2750fps)的0.30cal.AP-M2。根據(jù)測試結(jié)果，將表2中標(biāo)有星號(hào)的兩個(gè)多層順序相組合，根據(jù)比例進(jìn)行調(diào)整，得到了實(shí)施例1中描述的設(shè)計(jì)。表IA彈道測試結(jié)果-0.30cal.AP-M2射彈的2250fps撞擊<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>-(PB)表示電話簿，值表示穿透的頁數(shù)。IPB=1200頁。-以兩種速度進(jìn)行單中心平鋪?zhàn)矒?250士30fps和2750士30fps。-(1)表示回收的射彈是破碎的，不完整的。-(2)表示射彈射至離開靶較遠(yuǎn)，并錯(cuò)過了電話簿。表2層順序與彈道撞擊測試結(jié)果的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>ROBAXSCHOTTROBAX-陶瓷化ROBAXGSCHOTTROBAX-玻璃狀PCGELEXAN聚碳酸酯襯板B0R0FL0ATSCHOTTB0R0FL0AT當(dāng)并且僅當(dāng)防碎裂層沒有被碎片穿刺(即穿透)時(shí)，樣品才被認(rèn)為通過。在表中，CP表示“完全穿透”。如果至少一個(gè)碎片刺穿防碎裂層，那么層失效。PP表示“部分穿透”。如果射彈穿透到層壓物中并停止，沒有碎片刺穿防碎裂層，那么樣品通過。ROBAXSmm/B0R0FL0AT21mm/R0BAX8mm樣品在兩種撞擊速度下都通過(9-17566，9-17574)。ROBAX8mm/R0BAX8mm/R0BAX8mm/B0R0FL0AT21mm樣品(9-17570，9-17578)產(chǎn)生了不同的抵御模式。一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)是ROBAX8mm/R0BAX8mm/B0R0FL0AT21mm(9-17579)，它幾乎通過，并通過使射彈傾斜而誘導(dǎo)核破碎，以及ROBAX8mm/B0R0FL0AT2lmm/R0BAX8mm(9-17566,9-17574)的組合。為了實(shí)現(xiàn)全尺寸窗戶的相當(dāng)?shù)膹椀佬阅埽@得多次命中能力(以120mm的三角形放置的三次射擊)，需要兩種設(shè)計(jì)的組合。實(shí)施例3多次命中實(shí)施例制備了用于多次命中測試的三塊500mmX500mm測試樣本，并針對(duì)標(biāo)稱2750fps的0.30cal.AP-M2射彈進(jìn)行了測試；射擊樣式是120mm三角形，射擊順序是12點(diǎn)鐘、4點(diǎn)鐘和8點(diǎn)鐘。樣品的標(biāo)稱面密度是29psf；由于每個(gè)玻璃和玻璃陶瓷層的厚度的細(xì)微變化，制造的樣品的面密度是29.7psf(樣品1和2)和30psf(樣品3)。樣品具有下列結(jié)構(gòu)樣品1500mmX500mm，邊緣密封，無框彈擊面6mmBorofloat夾層HuntsmanPE-501_25milPly018mmRobax玻璃陶瓷夾層HuntsmanPE-501_25milPly028mmRobax玻璃陶瓷夾層HuntsmanPE-501_25milPly0321mmBorofloat夾層HuntsmanPE-501_25milPly048mmRobax夾層HuntsmanPE-501_75mil防碎裂層9mmPMMA層壓到9mmPC上(Lexan)樣品2500_X500mm，邊緣密封，無框彈擊面6mmBorofloat夾層HuntsmanPE-501_25milPly018mmRobax玻璃陶瓷夾層PVB_25milPly028mmRobax玻璃陶瓷夾層HuntsmanPE-501_25milPly0321mmBorofloat夾層HuntsmanPE-501_25milPly048mmRobax夾層HuntsmanPE-501_75mil防碎裂層9mmPMMA層壓到9mmPC上(Lexan)樣品3500mmX500mm，邊緣密封，無框弓單擊面6mmBorofloat夾層HuntsmanPE-501_75milPly018mmRobax玻璃陶瓷夾層PVB_25milPly028mmRobax玻璃陶瓷夾層HuntsmanPE-501_25mil<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>盡管1號(hào)樣品在第二和第三次射擊時(shí)失效了，但本發(fā)明的2號(hào)和3號(hào)樣品承受住了所有三次射擊。圖11表示測試后3號(hào)樣品的彈擊面，圖12表示3號(hào)樣品的背面(防碎裂層)。對(duì)于2號(hào)和3號(hào)樣品來說，沒有觀察到防碎裂層的隆起或其他變形。所有在本文中引用的所有申請(qǐng)、專利和出版物的全部公開內(nèi)容，在此引入作為參考。此外，下面5份參考文獻(xiàn)為本
技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人員提供了背景和一般知識(shí)，在此引為參考。1.NATOAEP-55Volume1(Edition1)Feb.2005(PR0CEDURESF0REVALUATINGTHEPROTECTIONLEVELSOFLOGISTICANDLIGHTARMOUREDVEHICLESFORKEANDARTILLERYTHREATS).(NATOAEP-55第一卷(第一版)，2005年2月，用于評(píng)估后勤和輕型裝甲車對(duì)動(dòng)能和火炮威脅的保護(hù)水平的步驟))2.USMilitarySpecificationMIL-G-548OT(22_Feb_1993)·(美國軍用規(guī)范MIL-G-5485D(1993年2月22日))3.Horsfall等，AComparisonofthePerformanceofVariousLightArmourPiercingAmmunition(各種不同輕型穿甲彈的性能對(duì)比)，JournalofBattlefieldTechnology,Vol3,No3,November2000。4.Moy,P.等，PMMA的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-張力響應(yīng)和失效行為(Dynamicstress-strainresponseandfailurebehaviourofPMMA)，ASME國際機(jī)械工程大會(huì)會(huì)議錄(ProceedingsoftheASMEInternationalMechanicalEngineeringConference),Washington,DC,November2003.5.KinlochA.I.《聚合物的斷裂行為》，(FractureBehaviorofPolymers),AppliedSciencePublishers,NewYork,NY.通過用本發(fā)明的普遍或具體描述的反應(yīng)物和/或操作條件代替在上述實(shí)施例中使用的那些，可以同樣成功地重復(fù)上述的實(shí)施例。不用進(jìn)一步鉆研，相信本
技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人員可以使用前面的描述，將本發(fā)明利用到最充分的程度。因此，前面的優(yōu)選的具體實(shí)施方案，應(yīng)該被解釋為僅僅是說明性的，而不以無論何種方式限制本公開未提及的部分。從上述的描述中，本
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的專業(yè)人員可以容易地確定本發(fā)明的基本特征，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種不同的改變和修改，使其適應(yīng)于各種不同的應(yīng)用和情況。權(quán)利要求透明的多層層壓物，包含玻璃陶瓷層，鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，玻璃陶瓷層，聚合物防碎裂層，且其中所述鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層被置于所述玻璃陶瓷層之間，并且這些層通過聚合物夾層被粘合在一起，復(fù)合物的總厚度小于80mm。2.權(quán)利要求1的層壓物，其中所述玻璃陶瓷層各自獨(dú)立地是鋰_鋁-硅酸鹽玻璃陶瓷或鋰-焦硅酸鹽玻璃陶瓷。3.權(quán)利要求1的層壓物，其中所述防碎裂層是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯與聚甲基丙烯酸甲酯的層壓物。4.權(quán)利要求1的層壓物，其中所述夾層是聚氨基甲酸酯或聚乙烯醇縮丁醛膜。5.權(quán)利要求1的層壓物，其中所述鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層的厚度為14到25mm。6.權(quán)利要求1的層壓物，其中每個(gè)玻璃陶瓷層的厚度為6-14mm。7.包含權(quán)利要求1的層壓物的基于玻璃的透明裝甲。8.權(quán)利要求5的層壓物，其中所述鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層是通過聚合物夾層粘合在一起的兩個(gè)獨(dú)立的層。9.透明的多層層壓物，包含a)外部彈擊面層，b)至少三個(gè)玻璃陶瓷層，c)鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，d)具有背面的聚合物防碎裂層，其中層b)和c)被置于所述彈擊面層a)與所述聚合物防碎裂層d)之間，這些層通過聚合物夾層被粘合在一起，且復(fù)合物的總厚度小于80mm。10.權(quán)利要求9的層壓物，其中所述彈擊面是厚度為3-6mm的硼硅酸鹽玻璃。11.權(quán)利要求9的層壓物，其中所述玻璃陶瓷層各自獨(dú)立地是鋰-鋁-硅酸鹽玻璃陶瓷或鋰-焦硅酸鹽玻璃陶瓷。12.權(quán)利要求9的層壓物，其中所述防碎裂層是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯與聚甲基丙烯酸甲酯的層壓物。13.權(quán)利要求9的層壓物，其中所述夾層是聚氨基甲酸酯或聚乙烯醇縮丁醛膜。14.權(quán)利要求9的層壓物，其中彈擊面厚度為3-6mm，每個(gè)層b)厚度為6_14mm，層c)厚度為14到25mm，防碎裂層d)厚度為10-20mm，每個(gè)所述夾層厚度為IO-SOmil。15.權(quán)利要求9的層壓物，其中復(fù)合物的總厚度小于70mm。16.含有權(quán)利要求9的層壓物的基于玻璃的透明裝甲。17.權(quán)利要求16的裝甲，可以抵御沖擊速度高達(dá)2750fps的0.30cal.AP-M2射彈。18.保證空間相對(duì)于射彈安全的方法，包括將權(quán)利要求17的裝甲置于所述空間與所述射彈之間。19.透明的多層層壓物，包含至少三個(gè)玻璃陶瓷層，被置于兩個(gè)所述玻璃陶瓷層之間的鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層，具有背面的聚合物防碎裂層，這些層通過聚合物夾層被粘合在一起，復(fù)合物的總厚度小于80mm。20.包含權(quán)利要求19的層壓物的基于玻璃的透明裝甲。21.權(quán)利要求19的層壓物，其中所述鈉鈣玻璃層或硼硅酸鹽玻璃層厚度為14到25mm。22.權(quán)利要求19的層壓物，其中每個(gè)玻璃陶瓷層厚度為6-14mm。23.權(quán)利要求19的層壓物，其中復(fù)合物的總厚度小于70mm。24.保證空間相對(duì)于射彈安全的方法，包括將權(quán)利要求20的裝甲置于所述空間與所述射彈之間。25.權(quán)利要求19的層壓物，其中所述玻璃陶瓷層各自獨(dú)立地是鋰-鋁-硅酸鹽玻璃陶瓷或鋰-焦硅酸鹽玻璃陶瓷。全文摘要本發(fā)明涉及輕質(zhì)的透明裝甲層壓物，包含硼硅酸鹽玻璃層、透明玻璃陶瓷層、以及聚碳酸酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物防碎裂層。這些層通過聚氨基甲酸酯和/或聚乙烯醇縮丁醛夾層膜粘合在一起。文檔編號(hào)C03C27/12GK101815688SQ200880109500公開日2010年8月25日申請(qǐng)日期2008年9月26日優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日發(fā)明者卡斯滕·魏因霍爾德申請(qǐng)人:肖特公司