Rinspeed公司的概念车 zaZen

聚碳酸酯是否可以抵抗沙尘以及雨刷、熔冰工具等的刻划？对于这类问题，警车长达20年的使用实践是最好的答案。借助于高效的表面涂层技术，在聚碳酸酯表面牢固地涂覆上一层防刻划的保护涂层，从而使得聚碳酸酯车窗的耐磨性能完全可以和普通玻璃车窗相媲美。同时，其安全保护性能也更优于普通玻璃。汽车设计师们一直希望能在汽车中更多地使用塑料材料。在具有创新理念的、代表了未来汽车设计和发展趋势的概念车中，汽车前挡风玻璃已不再采用传统中的普通玻璃，取而代之的是经过实践考验的、易于汽车表面设计的聚碳酸酯材料。由于塑料的重量较轻，因此在减轻汽车重量的同时也提高了现代汽车车窗的透光性能。

针对“聚碳酸酯是否适合于制造大面积的汽车零部件”，尽管目前人们还有许多疑问，然而事实上，早在20世纪80年代末期，这种材料就已在官方的公务车（例如警车）中得到了应用，也就是说，高光泽的聚碳酸酯材料的汽车车窗上的应用已有近20年的历史。

经长期使用证明了的可行性

对于使用聚碳酸酯材料，人们有不同的看法。其中有人认为该材料对车内成员的安全保障性能不太好，在日常使用中，该材料的耐压性能较差（防刻划性能和耐磨性能较差）。然而，很多人却忘记了这样一个事实：聚碳酸酯车窗已经在实际的汽车中使用了20年。的确，聚碳酸酯不仅仅是在较小载荷的Smart轿车中被用作后方侧窗的玻璃，而且在高要求的公务用车中也被用作前方车窗玻璃、侧窗玻璃和后窗玻璃。

实践证明，促使人们在汽车中使用聚碳酸酯车窗玻璃的动力是：聚碳酸酯材料比普通玻璃更坚固，能够承受更大的机械负荷。尤其是在警车应用中所获得的经验更增强了人们对聚碳酸酯车窗的信心，因为民用汽车的车窗毕竟不需要承受像警车那样的负载。

图1 Polysiloxanlacke涂层材料不仅可提高聚碳酸酯材料表面的防刻划性能，还使其具有许多新的特性，如防紫外线性能。图中所示是正在研究的带有PC光学功能涂层的车窗玻璃

涂层保障了很高的耐磨性能

普通玻璃与聚碳酸酯材料的主要区别是什么呢？很多人都认为：聚碳酸酯材料比非晶体的玻璃易于变形，且重量更轻，但也易于磨损。

然而，普通玻璃更加耐磨的说法实际上是一种误解。在正常使用情况下，经过较长一段时间后，普通玻璃的风挡车窗也会因空气中的风沙、道路表面的砂石，以及在汽车移动过程中雨刮器和溶冰工具等的作用而导致表面划伤和刻痕。

人们曾做过一个实验：在标准的风沙刻划测试中，普通玻璃车窗的划伤程度甚至比聚碳酸酯车窗更加严重。之所以会出现这种令人难以置信的结果，主要是因为弹性的聚合物材料能够吸收砂粒的冲击能量，从而减弱了刻划能量，这就像是涂有聚氨酯涂层的化工泵比钢制化工泵更耐磨一样。当然，在其它的一些测试中，普通玻璃具有比聚碳酸酯更好的防刻划能力。

一般，当使用像聚碳酸酯或者PMMA这类塑料制作车窗时，必须在其表面涂上一层坚硬的、像普通玻璃一样耐磨的涂层材料，从而使其防刻划性能能够与玻璃相抗衡。位于德国Geesthacht市的KRD集团于1986年研发成功了Polysiloxanlacke表面防护涂层材料，这是一种非常有效的聚碳酸酯玻璃防刻划保护材料。在聚碳酸酯的表面涂覆上一层厚度6～10um的Polysiloxanlacke防护材料后，其表面硬度会大大提高，硬度的高低随涂层厚度的不同而不同。

但是，在实际应用这一技术时，可能会因为制品尺寸的不同而存在着一定的差异。根据塑料耐磨性能检测的要求，借鉴普通玻璃耐磨性能检测方法（转速为1000r/min时的ΔHaze小于2％），通过对规格尺寸相对较小的、带有Polysiloxanlacke涂层的塑料车窗试样进行平板摩擦轮试验，得出的结论是，当制品面积较大时，例如大型的车窗风挡玻璃，或许会由于聚碳酸酯材料与硬质涂层材料的热膨胀系数不同，而有可能导致实际防刻划性能与检测结果有着较大的差异。

图2 警车

以实际应用为准则

实际上，因热膨胀系数不同而带来的问题也已被很“漂亮”地解决了。其方法是：将涂层材料的硬度调制得比标准规定的稍微软一些，即使得ΔHaze值略高一点。从目前警车的实际使用情况中，可以看出这种简单易行的解决方案的实际效果：自1987年以来，采用了KRD的塑料玻璃涂层技术共生产了120000块聚碳酸酯车窗玻璃。提高了耐磨硬度（在500r/min的转速条件下进行平板摩擦轮试验，ΔHaze值为4％～6％）的KASI涂层材料的成分可以按照聚酯材料的机械特性要求进行最佳的匹配调整。使用这种技术处理的聚碳酸酯车窗至今还没有收到用户的投诉，有些使用了这种技术的聚碳酸酯车窗的使用寿命甚至与汽车的使用寿命一样长。根据ECE 43R规范对民用车B立柱后车窗玻璃ΔHaze<10％（500r/min时）的要求，这一技术方案已经很成熟了。无疑，带有防刻划涂层材料的塑料车窗的性能完全可以与普通玻璃相媲美了。

目前，各种执行紧急任务的车辆，例如警车、消防车和救护车等，其所配备的带有防护涂层的聚碳酸酯车窗完全满足了欧盟各国严格的安全法规要求。尽管如此，塑料车窗的生产厂商们仍在积极地探讨对涂层材料进行改进，以使塑料车窗可以更好地抵抗化学清洁剂、沙尘、除冰霜工具和车窗雨刷等因素带来的损伤。

上述情况表明，使用什么材料制造车窗并不是主要问题，问题是与玻璃耐磨性能有关的标准，因为现行的标准是为普通玻璃而制定的。问题是：如果在一开始的时候就以聚碳酸酯作为制造车窗的材料，那么易碎的、沉重的、破碎后会出现尖锐匕首状碎片的玻璃能有机会用作汽车风挡玻璃吗？显而易见，目前的“标准”同日常使用中的实际效果相比，其存在的意义显得微乎其微。

此外，还可以对防护涂层添加一些新的功能，如：防潮性能、避免污垢沉积的性能和便于雨水流淌的性能等。这些附加的性能对于提高汽车前风挡玻璃的安全性具有重要的帮助。
目前，KASI涂层材料家族中最新的成员、可以抵抗紫外线的聚碳酸酯涂层材料正在进行Florida测试，可望在2年内得到理想的试验报告。

图3 平板摩擦轮试验法

不降低对车内乘员的安全保护

在保障车内乘员安全方面，聚碳酸酯车窗也与现代汽车中的其它塑料零部件一样，可以在汽车发生事故时有效地保障车内乘员的安全。首先，聚碳酸酯车窗玻璃不像普通玻璃那样在发生碰撞后容易破碎成小块。当受到冲击时，聚碳酸酯玻璃破碎并吸收一部分动能，同时其反作用力也同时作用到冲击物体上。只有当车辆以很高的速度碰撞并翻车时，聚碳酸酯车窗才有可能碎裂，此时会形成细长的匕首状碎片。

随着新型钢化塑料玻璃材料的研发成功，这些问题都已解决。在新型合成材料车窗中，两层塑料玻璃之间夹着一层厚度为0.5mm的薄膜，这一薄膜所使用的材料与两块夹层材料不同，通常采用的是TPU材料，从而达到了现代钢化玻璃的质量水平。当车窗玻璃的外层材料使用PMMA时，则可以省略保护涂层材料中的防紫外线添加剂。当然，塑料车窗的安全性能仍然由内层的、较厚的聚碳酸酯材料所决定。这种车窗玻璃材料不会出现匕首状的碎片，多年来其在警车上的实际应用就已证明了这一点，并且满足了严格的DIN 52310标准中的有关“头部伤害”的标准规定。在Phantom fall测试中，其HIC值小于1000（A级）。

目前，汽车工业中所使用的聚碳酸酯车窗玻璃的厚度大约为9.2mm，比市场中常见的普通玻璃略厚一些，因为它不仅要有足够的断裂强度，而且要求在高速行驶时可以抵抗很高的风压。由于它的密度比传统的玻璃要小许多，因此明显地降低了汽车的重量。