DE102008004625A1

DE102008004625A1 - Mehrschichtige Kunststoffscheibe

Info

Publication number: DE102008004625A1
Application number: DE102008004625A
Authority: DE
Inventors: Annegret Dr. Matthai; Felix Horstmann; Franz Mandlmeier; Ulrich Steuer; Peter Michel; Manfred Rudlof
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: DE102008004625B4

Abstract

Bisher ist gelungen, eine optisch wirksame Funktionsschicht in eine mehrschichtige Kunststoffscheibe zu integrieren, welche plan ist. Dasselbe soll nun bei einer gebodenen mehrschichtigen Kunststoffscheibe ermöglicht werden. Dies gelingt durch folgenden Schichtaufbau einer mehrschichtigen Kunststoffscheibe (10): - einen zumindest teiltransparenten Träger (12), - eine erste Schmelzklebefolie (14), - eine erste Polyesterfolie (16), - die optisch wirksame Funktionsschicht (18), - eine zweite Polyesterfolie (20), - eine weitere Schmelzklebefolie (22), - eine Deckschicht (24) und - gegebenenfalls eine Lackschutzschicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Kunststoffscheibe. Im Zentrum des Interesses steht die Integration einer optisch wirksamen Funktionsschicht in eine solche Kunststoffscheibe. Eine optisch wirksame Funktionsschicht ist eine Schicht, welche Licht emittieren kann oder durch die Scheibe gelangendes Licht filtern kann. Zur Herstellung der optischen Wirksamkeit muss die Funktionsschicht üblicherweise elektrisch geschaltet werden oder durch Sonnenlicht aktiviert werden.
Es ist bereits ein Schichtaufbau für eine plane mehrschichtige Kunststoffscheibe bekannt, in die eine optisch wirksame Funktionsschicht integriert ist. Ein Beispiel ist in der DE 10 2006 006690 A1 beschrieben. Um eine mehrschichtige Kunststoffscheibe bei der Außenverglasung von Kraftfahrzeugen einsetzen zu können, muss es möglich sein, eine von der planen Form abweichende Form der mehrschichtigen Kunststoffscheibe zu erzeugen, also eine gebogene Kunststoffscheibe bereitzustellen. Letzteres ist bisher noch nicht bei einer mehrschichtigen Kunststoffscheibe gelungen, in die eine optisch wirksame Funktionsschicht integriert ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrschichtige Kunststoffscheibe mit darin integrierter optisch wirksamer Funktionsschicht bereitzustellen, welche als gebogene Kunststoffscheibe bereitgestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Patentanspruch 1 gelöst.
Die mehrschichtige Kunststoffscheibe umfasst folgende Schichtenfolge:

– einen zumindest teiltransparenten Träger,
– eine erste Schmelzklebefolie,
– eine erste Polyesterfolie,
– eine optisch wirksame Funktionsschicht,
– eine zweite Polyesterfolie,
– eine zweite Schmelzklebefolie und
– eine zumindest teiltransparente Deckschicht, und
– gegebenenfalls noch eine Lackschutzschicht.

Insbesondere das Umgeben der optisch wirksamen Funktionsschicht mit Polyesterfolien zu beiden Seiten ermöglicht es, die mehrschichtige Kunststoffscheibe gebogen auszuführen. Eine bevorzugte Ausführungsform der mehrschichtigen Kunststoffscheibe ist es dementsprechend auch, dass sie gebogen ist.
Der Träger umfasst bevorzugt zumindest einen Anteil an Polycarbonat, welches besonders stabil ist. Beispielsweise besteht er vollständig aus Polycarbonat. Alternativ kann er aus einem Blend (einer Mischung) aus Polycarbonat und Polymethylmetaacrylat bestehen.
Die Deckschicht muss besonders witterungsstabil sein. Das Material der Wahl ist hierfür Polymethylmetaacrylat. Somit umfasst die Deckschicht zumindest einen Anteil an Polymethylmetaacrylat. Es ist allerdings auch Polycarbonat für die Deckschicht verwendbar.
Als Material der Wahl für die erste und auch die zweite Schmelzklebefolie hat sich thermoplastisches Polyurethan erwiesen.
Die optisch wirksame Funktion umfasst bevorzugt eine Folie bzw. ist bevorzugt als Folie ausgebildet.
Das Herstellungsverfahren zur Gewinnung der mehrschichtigen Kunststoffscheibe kann entweder Standard-Laminiertechnik verwenden. Es kann auch ein Verfahren des Hinterspritzens der Folie verwendet werden, wenn die optisch wirksame Funktionsschicht als Folie bereitgestellt ist. Das Hinterspritzen erfolgt dann entsprechend dem oben beschriebenen Schichtaufbau mit Polycarbonat oder Polymethylmetaacrylat.
Für die Signalanzeige in Kraftfahrzeugen eignet sich als optisch wirksame Funktionsschicht eine LED-Folie (Folie mit applizierten LEDs), wobei diese vorzugsweise in einem elektrisch geschalteten Zustand in den Farben Rot (Warnsignal) und/oder Gelb (Informationssignal) und/oder Grün (Freigabe signal) und/oder Blau (Neutralsignal/Temperatursignal) und/oder Weiß (freundliche Beleuchtung) leuchtet.
Nachdem durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen ist, eine mehrschichtige Kunststoffscheibe mit einer optisch wirksamen Funktionsschicht z. B. als Heckscheibe bereitzustellen, können im Bereich der Heckscheibe Informationen über Kraftfahrzeugbremsung und/oder Fahrtrichtungsänderungen angegeben werden, zusätzlich oder alternativ zur Angabe in der Armatur. Dementsprechend ist die LED-Folie bevorzugt mit einer elektromechanischen Vorrichtung in elektronischer und/oder elektrooptischer Wirkverbindung zur Anzeige einer Kraftfahrzeugbremsung und/oder Fahrtrichtungsänderung.
Andere Möglichkeiten zur Bereitstellung einer optisch wirksamen Funktionsschicht außer der Bereitstellung als Folie, welche im Übrigen auch in Kombination verwendet werden können, bestehen darin, dass die optisch wirksame Funktionsschicht eine Suspended-Particle-Device-Schicht umfasst, eine Liquid-Crystal-Device-Schicht oder eine Polymer-Dispersed-Liquid-Crystal-Schicht umfasst.
Um die Schärfe des Lichtereignisses (z. B. Lichtabgabe) zu beeinflussen oder auch Farbverschiebungen zu bewirken, kann die optisch wirksame und schaltbare Funktionsschicht oberflächenstrukturiert sein. Man kann dann beispielsweise mit Fresneltechnik arbeiten. Vorzugsweise ist die Oberflächenstruktur eine asymmetrische oder symmetrische Compound-Parabolic-Concentrator-Schicht.
Die Oberflächenstrukturierung kann auch zur Verringerung der Transmission (des prozentualen Lichtdurchlasses) dienen. So kann die Oberflächenstruktur bewirken, dass die Transmission im sichtbaren Bereich des Sonnenlichtes für Einfallswinkel zwischen 35° und 70° relativ zur Flächennormalen der Fahrzeugscheibe auf 20% bis 5% reduziert wird.
Die Kunststoffscheibe ändert die Lichttransmission beim Übergang vom elektrisch nicht geschalteten zum elektrisch geschalteten Zustand. Sie weist bevorzugt zwischen minimaler und maximaler Lichttransmission ein Kontrastverhältnis von 1 zu zumindest 4, bevorzugt 1 zu zumindest 50 und besonders bevorzugt von 1 zu zumindest 80.
Die Brechzahl der mehrschichtigen Kunststoffscheibe sollte bei einer Wellenlänge von 550 nm zwischen 1, 51 und 1,58 liegen (im elektrisch geschalteten Zustand der mehrschichtigen Kunststoffscheibe).
Der oben beschriebene Schichtaufbau der mehrschichtigen Kunststoffscheibe kann sich über die gesamte Fläche der Schicht erstrecken. Die Gestaltungsmöglichkeiten sind jedoch dann erweitert, wenn sich die optisch wirksame Funktionsschicht über eine kleinere Fläche erstreckt als die anderen Teile der mehrschichtigen Kunststoffscheibe. Dies bedeutet, dass außerhalb der optisch wirksamen Funktionsschicht die beiden Polyesterfolien zum Teil einander kontaktieren. Es kann dann die Form der optisch wirksamen Funktionsschicht maßgeschneidert werden. Es ist sogar möglich, mehrere Funktionselemente aufzunehmen, die an unterschiedlichen Stellen der mehrschichtigen Kunststoffscheiben angeordnet werden.
Bevorzugt ist die mehrschichtige Kunststoffscheibe mit einer Lackschicht überzogen, die zum Schutz des polymeren Scheibenpaketes kratzfest und abriebbeständig ist und/oder die Ultraviolettstrahlung aus einem Wellenlängenbereich von 190 nm bis 380 nm absorbiert. Die Lackschicht schützt das Kunststoffmaterial, insbesondere die Deckschicht, vor den Witterungseinflüssen und vor Alterung.
Die Erfindung findet ihren Niederschlag in einem Kraftfahrzeug mit einer mehrschichtigen Kunststoffscheibe der erfindungsgemäßen Art. Die kann zur Verscheibung in zumindest Teilbereichen eines Kraftfahrzeugaußenhautabschnitts verwendet werden, d. h. die Kunststoffscheibe als Außenscheibe bereitgestellt werden (Frontscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe, Fahrzeugdachscheibe). Alternativ und/oder zusätzlich kann die Kunststoffscheibe auch als Trennscheibe im Fahrgastinnenraum eingesetzt werden.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die schematisch den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffscheibe veranschaulicht.
Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete mehrschichtige Kunststoffscheibe umfasst einen Träger 12 aus Polycarbonat. Auf den Träger aufgebracht ist eine als Schmelzklebefolie dienende Schicht aus thermoplastischem Polyurethan. Auf die Schicht 14 aus thermoplastischem Polyurethan wird eine Polyesterschicht 16 aufgebracht. Auf der Polyesterschicht 16 befindet sich eine schaltbare Funktionsfolie 18, z. B. eine LED-Folie. Auf der schaltbaren Funktionsschicht 18 befindet sich eine weitere Polyesterfolie 20, auf dieser eine weitere Schmelzklebefolie 22 aus thermoplastischem Polyurethan, und die mehrschichtige Kunststoffscheibe 10 wird durch eine Deckschicht 24 aus Polymethylmetaacrylat abgeschlossen. Nicht gezeigt, aber sinnvoll ist es, die Schicht 24 noch mit einer kratzfesten Lackschicht, welche gleichzeitig Ultraviolettlicht absorbiert, zu versehen.
Der in der Figur dargestellte Schichtaufbau erlaubt es, abweichend von der Darstellung in der Figur die mehrschichtige Kunststoffplatte 10 als gebogene Platte auszubilden. Dadurch ergeben sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im Bereich von Kraftfahrzeugen. Z. B. kann eine gebogene mehrschichtige Kunststoffscheibe der erfindungsgemäßen Art als Windschutzscheibe eingesetzt werden. Die optisch wirksame Funktionsschicht 18 dient dazu, Lichtsignale in die Windschutzscheibe einzublenden. Dem Fahrer können im Bereich der Scheibe durch Lichtabgabe dann Informationen gegeben werden, z. B. Informationen über eine Fahrtrichtungsänderung oder ein Bremsen des Kraftfahrzeugs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006006690 A1 [0002]

Claims

Mehrschichtige Kunststoffscheibe (10) mit: – einem zumindest teiltransparenten Träger (12), – einer ersten Schmelzklebefolie (14) auf dem Träger (12), – einer ersten Polyesterfolie (16) auf der ersten Schmelzkleberfolie (14), – einer optisch wirksamen Funktionsschicht (18) die mit der ersten Polyesterfolie (16) verbunden ist, – einer zweiten Polyesterfolie (20) die mit der optisch wirksamen Funktionsschicht (18) verbunden ist, – einer zweiten Schmelzklebefolie (22) auf der zweiten Polyesterfolie (20), – einer zumindest teiltransparenten Deckschicht auf der zweiten Schmelzklebefolie (22).
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie gebogen ist.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) zumindest einen Anteil an Polycarbonat aufweist.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger vollständig aus Polycarbonat besteht.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Blend aus Polycarbonat und Polymethylmetaacrylat besteht.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (24) zumindest einen Anteil an Polymethylmetaacrylat und/oder Polycarbonat aufweist.
Mehrschichtige Kunststoffscheiben nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Schmelzklebefolie (14, 22) thermoplastisches Polyurethan umfasst.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Funktionsschicht (18) eine Folie umfasst.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtige Kunststoffscheibe durch Hinterspritzen der Folie (18) gebildet ist.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Folie mit applizierten LEDs ist, die vorzugsweise in einem elektrisch geschalteten Zustand in der Farbe Rot und/oder Gelb und/oder Grün und/oder Blau und/oder Weiß leuchtet.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit einer elektromechanischen Vorrichtung in elektronischer und/oder elektrooptischer Wirkverbindung zur Anzeige einer Kraftfahrzeugbremsung und/oder Fahrtrichtungsänderung eines Kraftfahrzeugs steht.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Funktionsschicht eine Suspended-Particle-Device-Schicht und/oder eine Liquid-Crystal-Device-Schicht und/oder eine Polymer-Dispersed-Liquid-Crystal-Schicht umfasst.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirkende Funktionsschicht oberflächenstrukturiert ist, wobei vorzugsweise die Oberflächenstruktur eine asymmetrische oder symmetrische Compound-Parabolic-Concentrator-Schicht ist.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung bewirkt, dass die Transmission im sichtbaren Bereich des Sonnenlichtes für Einfallswinkel zwischen 35° und 70° relativ zur Flächennormalen der Fahrzeugscheibe auf 20% bis 5% reduziert wird.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirkende Funktionsschicht so ausgebildet ist, dass die Kunststoffscheibe zwischen minimaler und maximaler Lichttransmission ein Kontrastverhältnis von 1 zu zumindest 4, bevorzugt 1 zu zumindest 50 besonders bevorzugt von 1 zu zumindest 80 aufweist.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Funktionsschicht so ausgebildet ist, dass die Kunststoffscheibe in einem elektrisch geschalteten Zustand für eine Wellenlänge von 550 nm eine Brechzahl von zwischen 1,51 und 1,58 hat.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die optisch wirksame Funktionsschicht über eine kleinere Fläche erstreckt als die anderen Teile der mehrschichtigen Kunststoffscheibe, so dass die erste und zweite Polyesterfolie (16, 20) zum Teil einander kontaktieren.
Mehrschichtige Kunststoffscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Lackschicht, die kratzfest und abriebbeständig ist und/oder die Ultraviolettstrahlung aus einem Wellenlängenbereich von 190 nm bis 380 nm absorbiert.
Kraftfahrzeug mit einer mehrschichtigen Kunststoffscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Außenscheibe und/oder als Trennscheibe im Fahrgastinnenraum.