[发明专利]轻质透明装甲窗

说明书

本申请要求2007年9月27日提交的美国临时申请系列号No. 60/975,661和2008年3月20日提交的美国申请系列号No.12/052,021 的提交日期的优先权。

可商购的、基于玻璃的透明装甲通常由多个玻璃和聚合物层组成， 它们被层压在一起形成了相对厚的复合物。获得的复合物必须是透明 的、基本上没有光学畸变，并且能够以最低的重量和最小的成本提供 针对射弹和碎片的弹道冲击的最大保护。特别感兴趣的是透明层压物， 它能够限制由射弹局部引起的破坏以确保最大的残余视野，并提供对 多次击打的保护。

为了成功阻止射弹，抗冲击透明层压物通常使用了各种不同的消 除机制，包括通过射弹磨蚀进行射弹碎裂和质量移除。使用透明陶瓷 材料例如透明尖晶石、蓝宝石或AlON的系统，与传统的基于玻璃的系 统相比，显示出了优越的弹道性能，但是通常不能以较大的尺寸和体 积获得。目前，这种系统每平方英寸的成本，通常比提供相当保护的 基于玻璃的系统高5倍以上。

发明简述

根据本发明的一个方面，提供了具有通过聚合物夹层粘合在一起 的多个层的多层透明层压物。该多层层压物具有外部钠钙玻璃层或硼 硅酸盐玻璃弹击面层（strike face layer），多个玻璃陶瓷层，至少一个 内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层，以及聚合物防碎裂层（polymer  spall layer）。玻璃陶瓷和内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层被置于弹 击面层与防碎裂层之间。总的来说，复合物的厚度优选小于80mm， 而总面密度优选小于30psf。

根据本发明的另一方面，提供了具有通过聚合物夹层粘合在一起 的多个层的多层透明层压物。多层层压物具有外部玻璃陶瓷弹击面层， 至少一个附加的玻璃陶瓷层，至少一个内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻 璃层，以及聚合物防碎裂层。玻璃陶瓷和内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐 玻璃层被置于弹击面层与防碎裂层之间。总的来说，复合物的厚度优 选小于80mm，而总面密度优选小于30psf。

根据本发明的另一方面，提供了具有通过聚合物夹层粘合在一起 的多个层的多层透明层压物。多层层压物具有被置于两个玻璃陶瓷层 与聚合物防碎裂层之间的钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层。总的来说， 复合物的厚度优选小于80mm。

因此，本发明涉及具有通过聚合物夹层结合在一起的多个层的多 层透明层压物。所有的层都是可商购的。多层层压物可以包含外部钠 钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃弹击面层，多个玻璃陶瓷层，至少一个内部 钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层，以及聚合物防碎裂层。玻璃陶瓷和玻 璃层被置于弹击面与防碎裂层之间。复合物的总厚度优选小于80mm。

现有技术的基于玻璃的系统提供了针对斜碰的穿甲射弹 （STANAG3级或相当）的单次抗冲保护，表面密度为大约30psf。与 其他基于玻璃的抗冲击层压物相比，本文公开的设计提供了针对0.30 cal.AP-M2或类似射弹以高达2750fps的冲击速度的多次抗冲保护，厚 度小于80mm，表面密度低于30psf。通过除去一个玻璃陶瓷层，在低 于25psf的表面密度下，可以获得针对同样威胁的单次抗冲保护。复 合物可用作例如军事和安防车辆中的透明装甲结构，以及用于固定建 筑物应用中的窗户。

优选情况下，弹击面是3-6mm厚的玻璃层。优选 情况下，至少三个玻璃陶瓷层被置于弹击面与防碎裂层之间。每个玻 璃陶瓷层为大约6-14mm厚。优选的玻璃陶瓷是锂-铝硅酸盐玻璃陶瓷 例如SCHOTT的或或锂-焦硅酸盐玻璃陶瓷例 如ALSTOM的可选地，外部弹击面层可以是玻璃陶瓷 层。

内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层厚度为大约14-25mm，位于两 个玻璃陶瓷层之间。内部钠钙玻璃层或硼硅酸盐玻璃层可以是单片的， 或是由厚度为大约6-19mm、更优选在大约7-14mm之间，通过聚合物 夹层粘合在一起的独立的层构成多层层压物。优选的玻璃是硼硅酸盐 例如或

防碎裂层优选由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其组合制成。优 选情况下，防碎裂层的厚度在大约10-20mm的范围内，并是由通过例 如聚合物夹层将聚甲基丙烯酸甲酯的单层层压至聚碳酸酯的单层而构 成的。