CN113811449A - 具有楔形截面的着色热塑性中间层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及着色热塑性中间层(1)，其具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，其至少包括第一着色热塑性层(2)，所述第一着色热塑性层具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，其中着色热塑性中间层(1)的宽度和高度等于第一着色热塑性层(2)的宽度和高度，第一着色热塑性层(2)包含染料，第一着色热塑性层(2)中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加，穿过第一着色热塑性层(2)的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，并且穿过所述着色热塑性中间层(1)的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。本发明还涉及制造这种着色热塑性中间层(1)的方法。

Description

具有楔形截面的着色热塑性中间层
本发明涉及具有楔形截面的着色热塑性中间层、具有这种中间层的复合玻璃板、其制造方法及其用途。
目前，复合玻璃板用在许多地方，特别是运载工具制造中。在此，术语“运载工具”尤其包括道路运载工具、飞机、船、农业机器或工作器具。
在其它领域中也使用复合玻璃板。这包括例如建筑玻璃或信息显示器，例如在博物馆中或作为广告显示器。
在此，复合玻璃板通常具有两个玻璃板，它们层压到中间层上。这些玻璃板本身可以具有曲度，并且通常具有恒定的厚度。中间层通常包含具有预先确定厚度，例如0.76 mm的热塑性材料，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
由于复合玻璃板通常相对于观察者倾斜，会产生重影。这些重影是由于入射光通常不完全穿过两个玻璃板、而是至少一部分光被反射且在此后才穿过第二玻璃板而导致的。尤其在黑暗中可感知到这些重影，尤其在强烈入射的光源，例如迎面而来的运载工具的大灯的情况下。这些重影极具干扰性且是安全问题。
复合玻璃板通常也作为平视显示器(HUD)用于显示信息。在此，借助投影装置将图像投影到复合玻璃板上，以便为观察者将信息显现到视野中。在运载工具领域中，投影单元例如布置在仪表板上，从而在朝向观察者倾斜的复合玻璃板的最近玻璃面上朝观察者的方向反射投影的图像(例如参见EP 0 420 228 B1或DE 10 2012 211 729 A1)。在此，一部分光又进入复合玻璃板中并且现在例如在由观察者来看位于更外面的玻璃面的外界面层上反射，并且接着错位地从复合玻璃板中射出。这里也出现类似的效果，即相对于要显示的图像的幻像效果。
单纯传统地补偿幻像导致观察到透射中的重影的过补偿。这导致各个观察者被惹恼或在最坏的情况下获得错误信息。这个问题可以通过使玻璃板表面不再平行、而是以固定的角度布置来解决。这例如通过使中间层和/或玻璃板的至少一个是楔形的且具有连续线性和/或非线性增加和/或减小的厚度来实现。在运载工具制造中，厚度通常变化，以使得在复合玻璃板的朝着发动机室的下端设置最小厚度，而厚度朝着顶部增加。因此，具有楔形截面的中间层的厚度从中间层的下端到中间层的上端增加。
具有楔形中间层的这种类型的复合玻璃板和它们所基于的光学定律是本身已知的并且例如描述在国际专利申请WO 2015/086234 A1和WO 2015/086233 A1或德国公开文献DE 196 11 483 A1和DE 195 35 053 A1中。
在现代的运输工具，如火车或机动车中，声学舒适性变得重要。为了改进复合玻璃板的声阻尼性能，通常在复合玻璃板的两个玻璃板之间层压多层中间层，所述多层中间层包括布置在两个层之间的声阻尼层。
WO 2018/081570 A1、US 2016/0341960 A1和EP 2 017 237 A1公开了楔形的多层中间层，所述中间层包括具有恒定厚度的层和具有楔形截面的层，其中具有恒定厚度的层包括布置在两个保护层之间的声阻尼层。
EP 3 466 675 A1公开了具有中间层的复合玻璃板，该中间层具有楔形截面，其中该中间层包含颜料作为红外辐射吸收材料。
US 2018/117883 A1公开了包括具有恒定厚度的层和具有楔形截面的层的楔形多层中间层，其中具有恒定厚度的层包括布置在两个保护层之间的声阻尼层，并且其中楔形多层中间层的各层可包含颜料。
在WO 2019/189741 A1中公开了楔形的多层中间层，该中间层包括红外反射层、第一树脂层和第二树脂层，其中第一树脂层布置在红外反射层的第一表面侧，第二树脂层布置在与红外反射层的第一表面相对的第二表面侧，并且其中第一树脂层和第二树脂层中的至少一个具有0.1 mrad或更大的楔角，并且第一树脂层和第二树脂层中的至少一个包含着色剂。
在其中中间层中的染料浓度在其宽度、高度和厚度上恒定的具有楔形截面的着色中间层中存在的问题是，由于楔形截面和与此相关的不恒定的厚度，穿过中间层的光透射率不在其区域上，即不在整个高度和整个宽度上恒定。因此，穿过中间层的光透射率在中间层的较薄端较高，并且颜色比在中间层的较厚端更浅。随着厚度的增加，穿过中间层的光透射率变低，而颜色变深。
本发明的目的是提供着色热塑性中间层，其具有楔形截面，并且其中光透射率在中间层的整个宽度和高度上是恒定的，颜色在整个高度和宽度上基本恒定和/或其易于制造。
根据本发明，本发明的目的通过根据权利要求1的着色热塑性中间层和根据权利要求13的方法实现。本发明还涉及根据并列权利要求的复合玻璃板、投影装置以及着色热塑性中间层的用途。优选的实施方案由从属权利要求得出。
本发明涉及具有宽度、高度和楔形截面的着色热塑性中间层，该中间层具有较厚的第一端和较薄的第二端，至少包括具有宽度、高度和楔形截面的第一着色热塑性层，该第一着色热塑性层具有较厚的第一端和较薄的第二端。从第二端到第一端的厚度增加在此可以是连续线性或非线性的。
根据本发明，着色热塑性中间层的宽度和高度等于第一着色热塑性层的宽度和高度。
因此，由第一着色热塑性层占据的面积等于着色热塑性中间层的面积。因此，第一着色热塑性层不是仅布置在着色热塑性中间层的部分区域中，而是整面。如果着色热塑性中间层仅包括第一着色热塑性层，则着色热塑性中间层的厚度轮廓因此也等于第一着色热塑性层的厚度轮廓。如果着色热塑性中间层除了第一着色热塑性层之外还包括其它层，例如具有基本恒定厚度以及宽度和高度的声阻尼层以及具有宽度、高度和楔形截面的第二着色热塑性层，该第二着色热塑性层具有较厚的第一端和较薄的第二端，则着色热塑性中间层的厚度轮廓由第一着色热塑性层、声阻尼层和第二着色热塑性层的厚度轮廓组成。因此，在这些实施方案中，着色热塑性中间层在一点处的厚度等于第一着色热塑性层、声阻尼层和第二着色热塑性层在该点处的厚度之和。
第一着色热塑性层包含染料。该染料可以是例如油墨或着色颜料。与特别是无机的颜料相比，特别是有机的油墨的优点是其更容易的可分布性。然而，有机油墨不如无机颜料那样稳定并且更快老化。然而，无机颜料比有机油墨更可能聚集。本领域技术人员已知适合于各自的应用情况的油墨或着色颜料，因此在下面不再详细探讨。
根据本发明，穿过第一着色热塑性层的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。因此，穿过着色热塑性中间层的光透射率在整个宽度和整个高度上，即在其整个面积上也是恒定的。
尽管有楔形截面，但在整个宽度和高度上的恒定光透射率通过如下方式获得，即第一着色热塑性层中的染料浓度从第一着色热塑性层的较厚第一端到其较薄第二端增加。
在层中具有不同厚度的位置处的染料浓度的比率(其对于在两个位置处实现恒定的光透射率而言所需)优选可如下计算：
Figure 65167DEST_PATH_IMAGE001
其中：
t1：位置1处的厚度
t2：位置2处的厚度
c1：位置1处的浓度
c2：位置2处的浓度
ε1：位置1处的消光系数
ε2：位置2处的消光系数
α：楔角
Δx：位置1和位置2之间的距离
所述着色热塑性中间层可以具有0.1 mrad至1.0 mrad，优选0.3 mrad至0.6mrad，例如0.5 mrad的楔角。
着色热塑性中间层在其较薄第二端处的厚度优选为0.3 mm至1.0 mm，特别优选0.6 mm至0.9 mm，例如0.76 mm。
第一着色热塑性层在其较薄第二端处的厚度优选为0.3 mm至1.0 mm，特别优选0.3 mm至0.9 mm，例如0.38 mm或0.76 mm，条件是在较薄第二端处的厚度小于在较厚第一端处的厚度。
在一个优选实施方案中，第一着色热塑性层包含染料和至少聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物。特别优选地，第一着色热塑性层包含染料和优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，非常特别优选染料、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
在根据本发明的多层热塑性中间层的一个特别优选的实施方案中，多层的着色热塑性中间层的颜色在其整个面积上，即在其整个宽度上和其整个高度上基本恒定。
在CIELab颜色模型中，通常将颜色差异计算为在不同测量点测量的两种颜色的L*a*b值的欧几里德距离。
在本申请的范围内，基本恒定的颜色意味着，根据汽车行业的要求的颜色距离，即考虑眼睛敏感度的欧几里德距离小于0.5，优选小于0.2。
Figure 451149DEST_PATH_IMAGE002
其中
ΔL* = L1* - L2*
Δa* = a1* - a2*
Δb* = b1* - b2*
L1*＝第一位置处的亮度
L2*＝第二位置处的亮度
a1*＝颜色在第一位置处的绿色或红色比例的值
a2*＝颜色在第二位置处的绿色或红色比例的值
b1*＝颜色在第一位置处的蓝色或黄色比例的值
b2*＝颜色在第二位置处的蓝色或黄色比例的值
∆E'＝考虑眼睛敏感度的两种颜色的L*a*b*值的欧几里德距离。
例如可以为L*＝85、a*＝-0.5和b*＝-0.5。
着色热塑性中间层可以任选额外地具有不同颜色强度的色带，即所谓的着色带(shaded band)，如例如在US 4,562,023中所述。应当理解，在这种额外色带的区域中，光透射率和颜色与着色多层中间层的其余部分不同。
着色热塑性中间层可以由单个层形成，或也可以由多于一个层形成。
在着色热塑性中间层由单个层形成的实施方案中，着色热塑性中间层包括具有宽度、高度和楔形截面的第一着色热塑性层，该第一着色热塑性层具有较厚的第一端和较薄的第二端，其中着色热塑性中间层的宽度和高度等于第一着色热塑性层的宽度和高度，
第一着色热塑性层包含染料，
第一着色热塑性层中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加，
穿过第一着色热塑性层的光透射率在其整个宽度和整个高度上是恒定的，且
穿过着色热塑性中间层的光透射率在其整个宽度和整个高度上是恒定的。
应当理解，在着色热塑性中间层仅由第一着色热塑性层形成的实施方案中，着色热塑性中间层的厚度轮廓等于第一着色热塑性层的厚度轮廓。
在一个实施方案中，着色热塑性中间层是具有声阻尼性能的功能性中间层。这样的中间层通常由至少三个层组成，其中中间层具有比包围其的外层更小的刚度，例如由于更高比例的增塑剂。
在作为具有声阻尼性能的功能性中间层的实施方案中，着色热塑性中间层除了包括第一着色热塑性层之外还包括具有基本恒定厚度以及宽度和高度的声阻尼层以及具有宽度、高度和楔形截面的第二着色热塑性层，该第二着色热塑性层具有较厚的第一端和较薄的第二端。
在本申请中，层的基本恒定的厚度应理解为，层的厚度在宽度和高度上在正常制造公差的范围内是恒定的。优选地，这意味着厚度变化不超过3%，优选不超过2%，特别优选不超过1% 。
声阻尼层的宽度和高度和第二着色热塑性层的宽度和高度等于着色热塑性中间层的宽度和高度和第一着色热塑性层的宽度和高度。声阻尼层布置在第一着色热塑性层和第二着色热塑性层之间。这三个层，即第一着色热塑性层、声阻尼层和第二着色热塑性层以所述顺序平面地彼此叠置。第一着色热塑性层包含染料，其中染料浓度从第一着色热塑性层的较厚的第一端到其较薄端增加。穿过第一着色热塑性层的光透射率在其整个宽度和整个高度上是恒定的。第二着色热塑性层包含染料，其中染料浓度从第二着色热塑性层的较厚第一端到其较薄端增加。穿过第二着色热塑性层的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。因此，穿过着色热塑性中间层的光透射率在个宽度和整个高度上，即在其整个面积上也是恒定的。
对于第一着色热塑性层和第二着色热塑性层，可以优选如上所述计算在两个位置都实现恒定光透射率所需的在层中具有不同厚度的位置处的染料浓度的比率。
应当理解，在作为具有声阻尼性能的功能性中间层的实施方案中，着色热塑性中间层的厚度轮廓等于第一着色热塑性层、声阻尼层和第二着色热塑性层的厚度轮廓之和。
在一个实施方案中，声阻尼层是无色的。在一个替代性实施方案中，声阻尼层是被染料着色的。
如上所述，染料可以是油墨或着色颜料。
优选地，第一着色热塑性层和第二着色热塑性层以及声阻尼层(如果声阻尼层是着色的话)具有相同的颜色。然而还可能的是，第一着色热塑性层和第二着色热塑性层具有不同的颜色，并且因此在这些实施方案中，根据本发明的热塑性中间层的颜色由两个层的颜色组成，或在着色的声阻尼层的情况下由三个层的颜色组成。
在一个优选实施方案中，第二着色热塑性层包含染料和至少聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物。特别优选地，第二着色热塑性层包含染料和优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，非常特别优选染料、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
第二着色热塑性层在其较薄的第二端处的厚度优选为0.3 mm至1.0 mm，特别优选0.3 mm至0.9 mm，例如0.38 mm或0.76 mm，条件是在较薄的第二端处的厚度小于在较厚的第一端处的厚度。
声阻尼层优选薄于300μm (微米)。声阻尼层的厚度尤其为70μm至130μm，例如100μm。
声阻尼层可以至少包含聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)、丙烯酸酯或其混合物或共聚物或衍生物和增塑剂，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。在声阻尼层是被染料着色的实施方案中，声阻尼层还另外包含染料。
第二着色热塑性层优选具有0.05 mrad至0.5 mrad，特别优选0.15 mrad至0.3mrad，例如0.25 mrad的楔角。
应当理解，在着色热塑性中间层包括具有楔形截面的第一着色热塑性层和具有楔形截面的第二着色热塑性层的实施方案中，具有楔形截面的层这样布置，以使得较薄的端分别彼此叠置并且较厚的端分别彼此叠置，即两个层的厚度增加朝着相同的方向。
本发明还涉及复合玻璃板，其包括外玻璃板和内玻璃板，它们通过根据本发明的着色热塑性中间层相互接合。
根据本发明的着色热塑性中间层具有如上所述的楔形截面并且可以如在上述各个实施方式中那样形成。
根据本发明的复合玻璃板具有上边缘和下边缘。上边缘表示复合玻璃板的被设置用于在安装位置中指向上方的侧边缘。下边缘表示被设置用于在安装位置中指向下方的侧边缘。如果复合玻璃板是机动车的挡风玻璃板，则上边缘通常也称为顶边缘并且下边缘通常称为发动机边缘。
外玻璃板和内玻璃板分别具有外侧的和内部空间侧的表面和在它们之间延伸的环绕的侧边缘。在本发明的意义上，外侧表面表示被设置用于在安装位置中面向外部环境的主表面。在本发明的意义中，内部空间侧表面表示被设置用于在安装位置中面向内部空间的主表面。外玻璃板的内部空间侧表面和内玻璃板的外侧表面彼此面对，并且通过根据本发明的着色热塑性中间层相互接合。
在运载工具玻璃板中，内玻璃板表示被设置用于在安装位置中面向运载工具内部空间的玻璃板。外玻璃板表示被设置用于在安装位置中面向运载工具外部环境的玻璃板。
外玻璃板和内玻璃板具有基本恒定的截面。
然而，外玻璃板和/或内玻璃板也可以具有楔形截面。这种具有楔形截面的玻璃板的楔角优选为0.05 mrad至0.5 mrad，特别优选0.15 mrad至0.3 mrad，例如0.25 mrad。
在本申请中，玻璃板的基本恒定的截面可以理解为玻璃板的厚度在高度和宽度上在正常制造公差的范围内是恒定的。优选地，这意味着厚度变化不超过7%，优选不超过5%，特别优选不超过3%。
由于根据本发明的复合玻璃板包括根据本发明的具有楔形截面的多层的着色热塑性中间层和两个具有基本恒定厚度或具有楔形截面的玻璃板，根据本发明的复合玻璃板具有楔形截面。
应该理解，截面是指在下边缘和上边缘之间的垂直走向的截面。在根据本发明的复合玻璃板中，厚度从下边缘到上边缘增加。因此，较厚的第一端位于复合玻璃板的上边缘处，而较薄的第二端位于其下边缘处。这同样适用于根据本发明的具有楔形截面的着色热塑性中间层和具有如上在各个实施方案中描述的根据本发明的着色热塑性中间层的一个楔形层或多个楔形层。
在运载工具制造中，厚度通常如此变化，以使得在复合玻璃板的朝着发动机室的下端处设置最小厚度，而厚度朝着顶部增加。
根据本发明的复合玻璃板的楔角优选为0.1 mrad至1.0 mrad，特别优选0.3 mrad至0.6 mrad，例如为0.5 mrad。
根据本发明的复合玻璃板可包括一个或多个附加的中间层，特别是功能性中间层，其中这些附加的中间层具有基本恒定的厚度。即所述一个或多个附加中间层不具有楔角。
该至少一个附加中间层布置在外玻璃板和着色热塑性中间层之间或在内玻璃板和着色热塑性中间层之间。如果根据本发明的复合玻璃板具有两个或更多个附加中间层，则可能的是，附加中间层的至少一个布置在外玻璃板和着色热塑性中间层之间，且附加中间层的至少一个布置在内玻璃板和着色热塑性中间层之间。
附加中间层尤其可以是中间层、红外辐射吸收层、红外辐射反射层、紫外辐射吸收层、屏障层或它们的组合。在存在多个附加中间层的情况下，它们也可以具有不同的功能。
附加中间层也可以被设计为具有声阻尼性能的功能性中间层。应该理解，如果根据本发明的着色热塑性中间层没有已被设计为具有声阻尼性能的功能性中间层，则附加中间层优选此时被设计为具有声阻尼性能的功能性中间层。
外玻璃板和内玻璃板优选由玻璃制成，尤其优选由钠钙玻璃制成，如其对于窗户玻璃板而言常见的那样。但这些玻璃板也可以由其它玻璃类型制成，例如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃，或由刚性清澈塑料，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
外玻璃板和/或内玻璃板可以具有抗反射涂层、抗粘涂层、抗刮涂层、光催化涂层、可电加热涂层、防晒涂层和/或低辐射涂层。
外玻璃板和内玻璃板的厚度可以广泛地变化，并且因此适配在各个情况下的要求。外玻璃板和内玻璃板优选具有1 mm至5 mm，特别优选1 mm至3 mm的厚度。例如，外玻璃板为2.1 mm厚，内玻璃板为1.6 mm厚。然而，外玻璃板或尤其内玻璃板也可以是具有例如0.55 mm厚度的薄玻璃。
根据本发明的着色热塑性中间层的厚度在较厚的第一端处例如为0.76 mm至0.84mm，并且在较薄的第二端处例如为至少0.55 mm，优选至少0.65 mm，条件是在较薄的第二端处的厚度小于在较厚的第一端处的厚度。
如上所述，外玻璃板和/或内玻璃板也可以具有楔形截面。在这种情况下，厚度在较薄端处优选为1 mm至5 mm。
外玻璃板和内玻璃板的高度，即在挡风玻璃板的情况下，复合玻璃板的顶边缘和复合玻璃板的发动机边缘之间的距离优选为0.8 m至1.40 m，特别优选0.9 m至1.25 m，例如1.0 m。应该理解，根据本发明的着色热塑性中间层和任选的附加中间层的高度因此也优选为0.8 m至1.40 m，更优选0.9 m至1.25 m，例如1.0 m。
因此在本发明的意义中，根据本发明的着色热塑性中间层的高度被理解为沿着如下方向的尺寸量度，即根据本发明的着色热塑性中间层例如在作为挡风玻璃板安装该复合玻璃板时在安装位置中在顶边缘和发动机边缘之间延伸。相应地，在本发明的意义中，第一着色热塑性层、第二热塑性层和声阻尼层的高度也分别被理解为沿着如下方向的尺寸量度，即各自的层在作为挡风玻璃板安装该复合玻璃板时在安装位置中在顶边缘和发动机边缘之间延伸。
根据本发明的复合玻璃板可以是运载工具玻璃板。运载工具玻璃板被设置用于将运载工具内部空间与外部环境隔开。因此，运载工具玻璃板是用于或被设置用于运载工具车身的窗户开口中的窗户玻璃板。根据本发明的复合玻璃板尤其是机动车的挡风玻璃板。
外玻璃板和内玻璃板可以彼此独立地是清澈且无色的，但是也可以是上色、浑浊或着色的。在一个优选的实施方式中，尤其当复合玻璃板是挡风玻璃板时，穿过复合玻璃板的总透射率大于70%。术语总透射率基于由ECE-R 43，附录3，第9.1款所规定的检测机动车玻璃板的光透射率的方法。外玻璃板和内玻璃板例如可以由未预加应力、部分预加应力或预加应力的玻璃构成。
在被设置为挡风玻璃板的复合玻璃板中，这样设计该着色，以使得复合玻璃板在380 nm至780 nm的光谱范围内具有大于70%的光透射率。在被设置为顶玻璃板或后方侧玻璃板的复合玻璃板的情况下，所述着色或上色也可以被设计为更深，并且该复合玻璃板因此在380 nm至780 nm的光谱范围内具有70%或更低的光透射率。
根据本发明的复合玻璃板可以另外包括覆盖印刷物，其尤其是由深色，优选黑色的搪瓷制成。覆盖印刷物尤其是外周的，即框架状的覆盖印刷物。外周的覆盖印刷物首先用作复合玻璃板的组装胶粘剂的UV防护。覆盖印刷物可以被设计为是不透明且整面的。覆盖印刷物也可以至少局部地被设计为半透明的，例如被设计为点光栅、条光栅或方格光栅。替代地，覆盖印刷物也可以具有梯度，例如从不透明的覆盖到半透明的覆盖。覆盖印刷物通常施加在外玻璃板的内部空间侧表面上或内玻璃板的内部空间侧表面上。
根据本发明的复合玻璃板优选在空间的一个或多个方向上弯曲，如对于机动车玻璃板常见的那样，其中典型的曲率半径为约10 cm至约40 m。然而，例如当复合玻璃被设置为公交车、火车或拖拉机的玻璃板时，该复合玻璃也可以是平坦的。
根据本发明的复合玻璃板可以作为平视显示器(HUD)用于显示信息。
本发明还涉及用于平视显示器(HUD)的投影装置，其至少包括根据本发明的复合玻璃板和投影器。如HUD中常见的那样，投影器照射挡风玻璃板的如下区域，在该区域中辐射朝着观察者(驾驶员)被反射，由此产生虚拟图像，观察者在从他来看在挡风玻璃板后方察觉到该虚拟图像。挡风玻璃板的可被投影器照射的区域被称为HUD区域。投影器的光束方向可以通常通过反射镜来改变，尤其是垂直地改变，以便使投影与观察者的身体尺寸相匹配。观察者的眼睛在给定的反射镜位置中必须所处的区域被称为眼动范围窗口。该眼动范围窗口可以通过反射镜的调整被垂直地移动，其中整个由此可到达的区域(即所有可能的眼动范围窗口的叠加)被称为眼动范围。位于眼动范围内的观察者可以察觉到虚拟图像。因此当然意味着，观察者的眼睛必须位于眼动范围内，而不是例如整个身体。
这里使用的来自HUD领域的专业术语通常是本领域技术人员已知的。对于详细描述，参阅慕尼黑工业大学信息学院的Alexander Neumann 的博士论文“Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-Up Displays”(慕尼黑：慕尼黑工业大学的大学图书馆，2012)，特别是第2章“Das Head-Up Display”。
根据本发明的着色热塑性中间层的上述优选实施方式也相应地适用于包括根据本发明的着色热塑性中间层的根据本发明的复合玻璃板，也适用于包括根据本发明的复合玻璃板和投影器的投影装置。
本发明还涉及制造根据本发明的着色热塑性中间层的方法，其中该方法至少包括挤出第一着色热塑性层的步骤。
因此，本发明还涉及制造根据本发明的着色热塑性中间层的方法，所述中间层具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，至少包括第一着色热塑性层，所述第一着色热塑性层具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，其中着色热塑性中间层的宽度和高度等于第一着色热塑性层的宽度和高度，第一着色热塑性层包含染料，第一着色热塑性层中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加，穿过第一着色热塑性层的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，并且穿过着色热塑性中间层的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，其中所述方法至少包括挤出第一着色热塑性层的步骤。
所述挤出通常在150℃与200℃的温度下进行。
在一个实施方案中，该方法包括借助共挤出而挤出第一着色热塑性层/挤出声阻尼层和挤出第二着色热塑性层。
挤出这些层，以使得声阻尼层布置在被染料着色的第一热塑性层和被染料着色的第二热塑性层之间。对于所述方法的这种实施方案，需要两个挤出机，一个挤出机用于着色的第一热塑性层和着色的第二热塑性层且一个挤出机用于声阻尼层。在此，两个挤出机连接在三缝喷嘴上。特别地，必须这样选择染料和其在被染料着色的第一热塑性层中的浓度以及染料和其在被染料着色的第二热塑性层中的浓度，以使得着色热塑性中间层的所得颜色和光透射率符合各自的所需要求。
在该方法的一个实施方案中，声阻尼层是无色的，在一个替代实施方案中，声阻尼层是被染料着色的。在其中声阻尼层是被染料着色的实施方案中，尤其必须这样选择染料和其在被染料着色的声阻尼层中的浓度、染料和其在被染料着色的第一热塑性层中的浓度以及染料和其在被染料着色的第二热塑性层中的浓度，以使得着色热塑性中间层的所得颜色和光透射率符合各自的所需要求。
在一个优选实施方案中，根据本发明的方法包括额外的步骤，其中将凹坑压入着色热塑性中间层的表面的至少一个中，优选两个表面中。借助压入的凹坑，可以实现10μm至75μm，优选25μm至75μm，特别优选35μm至65μm，例如50μm的表面粗糙度Rz。
用于压入凹坑的方法例如在公开文献US 5,455,103、US 6,863,956 B1和US 7,883,761 B2中公开。
替代地，还可以通过本领域技术人员已知的熔融断裂方法来实现着色热塑性中间层中的15μm至45μm，例如30μm的表面粗糙度Rz。
通过压入的凹坑，在借助着色热塑性中间层对外玻璃板和内玻璃板进行层压时实现更好的排气。
本发明还涉及制造用于平视显示器(HUD)的着色的复合玻璃板的方法，其中该复合玻璃板具有外玻璃板、内玻璃板和布置在外玻璃板和内玻璃板之间的具有楔形截面的着色热塑性中间层，并且其中在该方法中至少：
(a) 提供外玻璃板和内玻璃板；
(b) 提供具有楔形截面的根据本发明的着色热塑性中间层，
(c) 将着色热塑性中间层平面地布置在外玻璃板和内玻璃板之间；和
d) 将所述外玻璃板、着色热塑性中间层和内玻璃板通过层合而接合。
根据本发明的着色热塑性中间层的提供可以如上所述在挤出方法中进行。所述着色热塑性中间层是如上所述的根据本发明的着色热塑性中间层。
该方法可以额外地包括以下步骤：提供至少一个附加中间层，并且将它们彼此独立地布置在外玻璃板和着色热塑性中间层之间或在内玻璃板和着色热塑性中间层之间。所述至少一个附加中间层具有基本恒定的厚度。在提供一个附加中间层时，因此可以将其布置在外玻璃板和着色热塑性中间层之间或在内玻璃板和着色热塑性中间层之间。在提供多于一个附加中间层时，它们因此可以要么布置在外玻璃板和着色热塑性中间层之间或要么在内玻璃板和着色热塑性中间层之间，或可以既在外玻璃板和热塑性中间层之间、也在内玻璃板和着色热塑性中间层之间布置这些附加中间层。
所述至少一个附加中间层优选是功能性中间层，尤其是红外反射层、紫外辐射吸收层、屏障层、具有声阻尼性能的中间层或其组合。在存在多个附加中间层的情况下，它们也可以具有不同的功能。
也可以在所述至少一个附加中间层中在至少一个表面中压入凹坑或通过熔融断裂实现粗糙度。
如果复合玻璃板应弯曲，则优选在层压之前使外玻璃板和内玻璃板经受弯曲过程。优选地，外玻璃板和内玻璃板共同地(即同时且通过相同的工具)一致地弯曲，因为由此玻璃板的形状对于稍后进行的层压而言最佳地彼此协调。玻璃弯曲过程的典型温度为例如500℃至700℃。
根据本发明的着色热塑性中间层或根据本发明的复合玻璃板的上述优选的实施方式相应地也适用于制造根据本发明的着色热塑性中间层的方法或制造根据本发明的复合玻璃板的方法。
本发明还涉及根据本发明的着色热塑性中间层在复合玻璃板中，尤其用于水陆空交通运输工具中，尤其机动车中的运载工具玻璃板，最特别用于机动车的挡风玻璃板中的用途。
本发明还涉及根据本发明的复合玻璃板在水陆空交通运输工具中，尤其用于机动车中的运载工具玻璃板，尤其用于机动车中的挡风玻璃板中的用途。
下面借助附图和实施例对本发明进行详细解释。附图是示意图，并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。
其中：
图1示出了根据本发明的着色热塑性中间层的一个实施方案的截面；
图2示出了根据本发明的着色热塑性中间层的另一个实施方案的截面；
图3示出了根据本发明的着色热塑性中间层的另一个实施方案的截面；
图4示出了根据本发明的着色热塑性中间层的另一个实施方案的截面；
图5示出了根据本发明的着色热塑性中间层的另一个实施方案的截面；
图6示出了根据本发明的复合玻璃板的一个实施方案的截面；
图7示出了根据本发明的复合玻璃板的另一个实施方案的截面；
图8示出了根据本发明的投影装置的一个实施方案的截面，并且
图9示出了图1中示出的根据本发明的着色热塑性中间层的一个实施方案的截面的局部。
图1示出了根据本发明的着色热塑性中间层1的一个实施方案的截面。着色热塑性中间层1具有楔形截面，因此具有较厚的第一端和较薄的第二端。着色热塑性中间层1的从第二端到第一端的厚度增加在图1所示的实施方案中是连续线性的。
在图1所示的实施方案中，着色热塑性中间层1具有0.5 mrad的楔角。在图1所示的实施方案中，着色热塑性中间层1例如在其较薄的第二端处为0.76 mm厚，而在其较厚的第一端处为1.26 mm厚。在图1中没有进一步详细说明着色热塑性中间层1是仅由一个膜形成、还是由多个膜形成。
如上所述，根据本发明的着色热塑性中间层1具有宽度、高度和楔形截面。图1示出了沿着根据本发明的着色热塑性中间层1的高度的截面。根据本发明着色热塑性中间层1的较薄的第二端和较厚的第一端之间的距离是根据本发明的热塑性中间层1的高度。
穿过着色热塑性中间层1的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。
图2示出了根据本发明的着色热塑性中间层1的另一个实施方案的截面。图2中所示的实施方案与图1中所示的实施方案的不同之处仅在于，着色热塑性中间层1在截面中在较厚的第一端处具有平台。
图3示出了根据本发明的着色热塑性中间层1的另一个实施方案的截面。图3中所示的实施方案与图1中所示的实施方案的不同之处仅在于，在多层的着色热塑性中间层1中，楔角在从较薄的第二端到较厚的第一端的走向中变化。
图4示出了根据本发明的着色热塑性中间层1的另一个实施方案。这是图1中所示的着色热塑性中间层1的一个实施方案。在这一实施方案中，着色热塑性中间层1包括第一着色热塑性层2，其含有例如PVB和有机油墨形式的染料。在图4所示的实施方案中，第一着色热塑性层2以及因此着色热塑性中间层1是例如绿色着色的。然而原则上，任何其它颜色也是可能的，其中用于汽车市场的典型颜色是绿色、蓝色和灰色。
着色热塑性中间层1的宽度和高度等于第一着色热塑性层2的宽度和高度。着色热塑性中间层1的楔形厚度轮廓也等于第一着色热塑性层2的厚度轮廓。第一着色热塑性层2中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加。穿过第一着色热塑性层2的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，因此穿过着色热塑性中间层1的光透射率在其整个宽度和其整个高度上也是恒定的。
图5示出了根据本发明的着色热塑性中间层1的另一个实施方案。这是在图1中示出的着色热塑性中间层1的另一个实施方案。其特征在于，着色热塑性中间层1除了第一着色热塑性层2之外还包括第二着色热塑性层4以及声阻尼层3，其中声阻尼层3布置在第一着色热塑性层2和第二着色热塑性层4之间。第一着色热塑性层2和第二着色热塑性层4各自具有楔形截面，因此具有较厚的第一端和较薄的第二端，并且在较薄的第二端处例如各自为0.33 mm厚，并且具有各自0.25 mrad的楔角。声阻尼层3不具有楔角并具有例如100μm的恒定厚度。声阻尼层3在图5中示出的实施方案中是无色的，但是其替代地也可以是着色的。在图5所示的实施方案中，第一着色热塑性层2和第二着色热塑性层4包含例如PVB和无机颜料形式的染料。例如，在图5所示的实施方案中，第一着色热塑性层2和第二着色热塑性层4以及因此着色热塑性中间层1是灰色着色的。然而原则上，各种其它颜色也是可能的，其中用于汽车市场的典型颜色是绿色、蓝色和灰色。
第一着色热塑性层2、第二着色热塑性层4以及位于其间的声阻尼层3整面地彼此叠置，并具有相同的宽度和高度。由于着色热塑性中间层1的楔形截面，图5中以截面示出的根据本发明的着色热塑性中间层1的厚度不是恒定的并且各自等于第一着色热塑性层2、第二着色热塑性层4和位于其间的声阻尼层3的厚度之和。
第一着色热塑性层2中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加。第二着色热塑性层4中的染料浓度也从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加。穿过第一着色热塑性层2的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，穿过第二着色热塑性层4的光透射率在其整个宽度和其整个高度上也是恒定的，并且因此穿过着色热塑性中间层1的光透射率在其整个宽度和其整个高度上也是恒定的。
图6示出了根据本发明的复合玻璃板5的一个实施方案的截面。其包括外玻璃板6和内玻璃板7，它们通过根据本发明的着色热塑性中间层1相互接合。着色热塑性中间层1可以例如如图4和5中那样构造。在图6中示出的实施方案中，外玻璃板6和内玻璃板7例如由钠钙玻璃构成并且具有各自2.1 mm的厚度。然而，外玻璃板6和内玻璃板7也可以具有不同的厚度。外玻璃板6和内玻璃板7在图6所示的实施方案中不具有楔角。然而，外玻璃板6和/或内玻璃板7也可以具有楔角，即具有楔形截面。
图7示出了根据本发明的复合玻璃板5的另一个实施方案的截面。如图7中以截面示出的根据本发明的复合玻璃板5的实施方案与图6中所示的实施方案的区别仅在于，复合玻璃板5具有布置在外玻璃板6和着色热塑性中间层1之间的附加中间层8。
应该理解，附加中间层8替代地也可以布置在内玻璃板7和着色热塑性中间层1之间，或在存在至少两个附加中间层8的情况下，也可以至少一个布置在外玻璃板6和着色热塑性中间层1之间且至少一个布置在内玻璃板7和着色热塑性中间层1之间。
在图7所示的实施方案中，附加中间层8例如是具有0.38 mm的恒定厚度的红外辐射反射层。
在图8中示出了根据本发明的投影装置9的截面。投影装置9包括复合玻璃板5，尤其载人轿车的挡风玻璃板，其具有上边缘O和下边缘U以及两个在图8中未示出的侧边缘。在图8中示出的投影装置9中，复合玻璃板5等于图6中示出的复合玻璃板5。此外，投影装置9包括投影器11，该投影器指向复合玻璃板5的区域B。在通常被称为HUD区域的区域B中，可以通过投影器11产生图像，当观察者10 (运载工具驾驶员)的眼睛位于所谓的眼动范围E内时，所述图像被他察觉为在复合玻璃板5的背离他的面上的虚拟图像。
图9示出了图1中示出的根据本发明的着色热塑性中间层1的一个实施方案的截面的局部。在该局部中绘出了测量点，这些测量点对于下列公式而言是所需的，以计算在层中具有不同厚度的位置处的染料浓度的比率，该比率是在两个位置处实现恒定光透射率所需的：
Figure 496465DEST_PATH_IMAGE003
其中：
t1：位置1处的厚度
t2：位置2处的厚度
c1：位置1处的浓度
c2：位置2处的浓度
ε1：位置1处的消光系数
ε2：位置2处的消光系数
α：楔角
Δx：位置1和位置2之间的距离。
附图标记列表：
1 着色热塑性中间层
2 第一着色热塑性层
3 声阻尼层
4 第二着色热塑性层
5 复合玻璃板
6 外玻璃板
7 内玻璃板
8 附加中间层
9 投影装置
10 观察者，运载工具驾驶员
11 投影器
B 复合玻璃板5的HUD区域
E 眼动范围、眼动范围窗口
O 复合玻璃板的上面的玻璃板边缘/上边缘/顶边缘
U 复合玻璃板的下面的玻璃板边缘/下边缘/发动机边缘
t1 位置1处的厚度
t2 位置2处的厚度
c1 位置1处的浓度
c2 位置2处的浓度
ε1 位置1处的消光系数
ε2 位置2处的消光系数
α 楔角
Δx 位置1和位置2之间的距离。

Claims (15)

1.着色热塑性中间层(1)，其具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，其至少包括第一着色热塑性层(2)，所述第一着色热塑性层具有宽度、高度和楔形截面并具有较厚的第一端和较薄的第二端，
其中
着色热塑性中间层(1)的宽度和高度等于第一着色热塑性层(2)的宽度和高度，
第一着色热塑性层(2)包含染料，
第一着色热塑性层(2)中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加，
穿过第一着色热塑性层(2)的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的，并且
穿过所述着色热塑性中间层(1)的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。
2.根据权利要求1所述的着色热塑性中间层(1)，其中着色热塑性中间层(1)具有0.1mrad至1.0 mrad，优选0.3 mrad至0.6 mrad的楔角。
3.根据权利要求1或2所述的着色热塑性中间层(1)，其中第一着色热塑性层(2)包含染料和至少聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，特别优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和增塑剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的着色热塑性中间层(1)，其中在根据CIELab的坐标L*、a*和B*上测量的所述着色热塑性中间层(1)的颜色在其宽度和高度上基本恒定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的着色热塑性中间层(1)，其另外包括
- 声阻尼层(3)，其具有基本恒定的厚度和宽度和高度，和
- 第二着色热塑性层(4)，其具有宽度、高度和楔形截面并且具有较厚的第一端和较薄的第二端，
其中
声阻尼层(3)的宽度和高度和第二着色热塑性层(4)的宽度和高度等于着色热塑性中间层(1)的宽度和高度和第一着色热塑性层(2)的宽度和高度，
声阻尼层(3)平面地布置在第一着色热塑性层(2)与第二着色热塑性层(4)之间并且是无色或被染料着色的，
第二着色热塑性层(4)包含染料，
第二着色热塑性层(4)中的染料浓度从其较厚的第一端到其较薄的第二端增加，和
穿过第二着色热塑性层(4)的光透射率在其整个宽度和其整个高度上是恒定的。
6.根据权利要求5所述的着色热塑性中间层(1)，其中声阻尼层(3)是无色的。
7.根据权利要求5所述的着色热塑性中间层(1)，其中声阻尼层(3)是被染料着色的。
8.复合玻璃板(5)，其至少包括外玻璃板(6)、内玻璃板(7)和布置在外玻璃板(6)和内玻璃板(7)之间的根据权利要求1至7中任一项所述的着色热塑性中间层(1)。
9.根据权利要求8所述的复合玻璃板(5)，其还包括至少一个附加中间层(8)，所述附加中间层布置在外玻璃板(6)与着色热塑性中间层(1)之间或在内玻璃板(7)与着色热塑性中间层(1)之间并且具有基本恒定的厚度，尤其是红外辐射吸收层、红外辐射反射层、紫外辐射吸收层、屏障层、具有声阻尼性能的中间层或它们的组合。
10.根据权利要求8或9所述的复合玻璃板(5)，其中外玻璃板(6)和/或内玻璃板(7)具有抗反射涂层、抗粘涂层、抗刮涂层、光催化涂层、可电加热涂层、防晒涂层和/或低辐射涂层。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的复合玻璃板(5)，其中所述复合玻璃板(5)是运载工具玻璃板，尤其是机动车的挡风玻璃板。
12.用于在HUD区域(B)中为观察者(10)显示信息的平视显示器(HUD)的投影装置(9)，其至少包括：
- 根据权利要求8至11中任一项所述的复合玻璃板(5)，和
- 投影器(11)，其指向所述HUD区域(B)。
13.制造根据权利要求1至7中任一项所述的着色热塑性中间层(1)的方法，其至少包括挤出第一着色热塑性层(2)。
14.根据权利要求13所述的制造根据权利要求5至7中任一项所述的着色热塑性中间层(1)的方法，其包括借助共挤出而挤出第一着色热塑性层(2)、挤出声阻尼层(3)和挤出第二着色热塑性层(4)。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的着色热塑性中间层(1)用于水陆空交通运输工具中，尤其机动车中的运载工具玻璃板，尤其用作平视显示器的投影装置的投影面的挡风玻璃板中的用途。
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