DE102011122199A1

DE102011122199A1 - Glasscheibenaufbau mit elektrochromer Schichteinrichtung

Info

Publication number: DE102011122199A1
Application number: DE201110122199
Authority: DE
Inventors: Alberto Bertolini
Original assignee: Isoclima SpA
Current assignee: Isoclima SpA
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Glasscheibenaufbau, insbesondere eine Panzerglasscheibe (1) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren in einem Verbund schichtweise flächig miteinander verbundenen, transparenten Scheiben (2, 4, 6) und Schichten aus Glas, Keramik oder Kunststoff und einer elektrisch steuerbaren oder schaltbaren, elektrochromen Schichteinrichtung (5) zum elektrischen Steuern oder Schalten der Lichtdurchlässigkeit des Glasscheibenaufbaus oder der Panzerglasscheibe (1), wobei eine flächige, transparente UV-Filterschichteinrichtung (3) zum Filtern von auftreffender, ultravioletter (UV) Strahlung derart vorgesehen ist, dass keine oder nur ein Teil der UV-Strahlung zu der elektrochromen Schichteinrichtung (5) gelangt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Glasscheibenaufbau mit einer elektrochromen Schichteinrichtung zum Steuern der Lichtdurchlässigkeit des Glasscheibenaufbaus und insbesondere auch eine Panzerglasscheibe zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine elektrochrome Lichtschwächungsvorrichtung, deren Funktion auf organischen Verbindungen beruht, ist in DE 698 10 776 T2 beschrieben. Auch die DE 10 2008 030 441 B3 beschreibt eine bekannte, elektrochrome Schichteinrichtung, die als Lichtventilanordnung bezeichnet und in einer Verglasung von Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Die bekannte Lichtventilanordnung mit elektrisch schaltbarer Transparenz weist in einem Verbund zwei einander gegenüberliegende Substratfolien mit aufgebrachten, elektrisch leitfähigen Elektroden und einer dazwischen liegenden Lichtventilschicht oder elektrochromen Schicht auf. Die Elektroden bestehen dabei aus anorganischen Materialien wie zum Beispiel lichttransparenten, leitfähigen Oxiden. Die Substratfolien bestehen aus Kunststoff. Die Lichtventilschicht hat organische Verbindungen oder suspendierte Ventiltröpfchen, die in einem elektrischen Feld ausgerichtet werden können, das durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden erzeugt werden kann. Sind die Lichtventilverbindungen der elektrochromen Schicht bei Anlegen einer Spannung ausgerichtet, ist die Transparenz der Lichtventilanordnung hoch. Liegt dagegen keine Spannung an, sind die Lichtventilverbindungen ungeordnet in ihrer Ausrichtung und die Lichttransparenz ist nur noch minimal.
Es hat sich nun herausgestellt, dass sich die erforderliche Transparenz eines Glasscheibenaufbaus mit integrierter, elektrochromer Schichteinrichtung mit der Zeit verschlechtert, wenn der Glasscheibenaufbau dem natürlichen Sonnenlicht über längere Zeit ausgesetzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Glasscheibenaufbau mit einer elektrochromen Schichteinrichtung anzugeben, der eine hohe Transparenz auch für lange Zeit sicherstellen kann.
Diese Aufgabe wird durch den Glasscheibenaufbau mit einer elektrochromen Schichteinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach hat der erfindungsgemäße, transparente Glasscheibenaufbau, der insbesondere als Panzerglasscheibe in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann, mehrere in einem Verbund schichtweise flächig miteinander verbundene, transparente Scheiben und Schichten aus Glas, Keramik oder Kunststoff, eine elektrisch steuerbare oder schaltbare, elektrochrome Schichteinrichtung oder Folie zum elektrischen Steuern oder Schalten der Lichtdurchlässigkeit oder Transparenz des Glasscheibenaufbaus oder der Panzerglasscheibe und eine flächige, transparente UV-Filterschichteinrichtung oder UV-Filterfolie zum Filtern von auftreffender, ultravioletter (UV) Strahlung des natürlichen Sonnenlichts derart, dass keine oder nur ein Teil der UV-Strahlung zu der elektrochromen Schichteinrichtung gelangt.
Der Glasscheibenaufbau der vorliegenden Erfindung mit einer elektrochromen Schicht hat damit den entscheidenden Vorteil, dass die spezifizierte, hohe Transparenz auch für einen langen Zeitraum der Verwendung aufgrund der UV-Filtereinrichtung beibehalten werden kann. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass durch die UV-Filterschicht in dem Glasscheibenaufbau der Erfindung vermieden werden kann, dass die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts auf die elektrochrome Schicht auftrifft, wodurch wiederum Wechselwirkungen der UV-Strahlung mit den organischen, elektrochromen Komponenten der elektrochromen Schicht vermieden werden können, welche ansonsten offensichtlich zur Verschlechterung der Transparenz der elektrochromen Schichtung führen würden.
Die UV-Filtereinrichtung der Erfindung kann die UV-Strahlung der Sonnenstrahlung zumindest teilweise absorbieren und/oder reflektieren, um die Filterung der UV-Strahlung sicherstellen zu können.
Bevorzugt ist die UV-Filterschichteinrichtung in einem Wellenlängenbereich mit einer Wellenlänge der elektromagnetischen UV-Strahlung zwischen etwa 300 und etwa 400 nm wirksam, um eben die UV-Strahlung unterdrücken zu können. Sichtbares Licht, also Sonnenstrahlung in einem Bereich der Wellenlänge von etwa 400 bis 750 nm, lässt der UV-Filter wie erforderlich für die Anwendung als Fahrzeugfenster jedoch fast vollständig durch.
Der Glasscheibenaufbau der Erfindung kann eine UV-Filterschichteinrichtung mit einer reflektierenden Schicht oder mehreren reflektierenden Schichten zum reflektieren von UV-Strahlung haben. Insbesondere hat die UV-Filtereinrichtung mindestens eine cholesterische Schicht, die UV-Strahlung reflektiert.
Bevorzugt liegt die UV-Filterschichteinrichtung vor der Verbundherstellung des Glasscheibenaufbaus als Folie vor, da diese Folie relativ leicht handhabbar ist. Zudem kann die Folie in den Verbund des Sicherheitsglassaufbaus oder der Panzerglasscheibe entsprechend einfach, praktisch wie eine thermoplastische Folie als Zwischenschicht des Verbunds, eingebaut oder integriert werden.
Bevorzugt hat die UV-Filtereinrichtung mindestens eine cholesterische Schicht, die eine cholesterische Verbindung oder Komponente oder eine cholesterische Mischung von Verbindungen oder Komponenten in einem gehärteten Zustand hat, die ausgewählt sind aus:
mindestens einem cholesterischen, polymerisierbaren Monomer;
mindestens einem achiralen, nematischen, polymerisierbaren Monomer und einer chiralen Verbindung; mindestens einem cholesterischen vernetzbaren Polymer; mindestens einem cholesterischen Polymer in einem polymerisierbaren Verdünnungsmittel; mindestens einem cholesterischen Polymer, dessen cholesterische Phase durch schnelles Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur eingefroren werden kann; und/oder mindestens einem achiralen, flüssigkristallinen vernetzbaren Polymer und einer chiralen Verbindung. Diese Komponenten werden ausführlich in DE 197 45 647 A1 erläutert.
Die cholesterische Schicht ist bevorzugt so ausgelegt, dass sie ein Reflektionsmaximum bei einer ultravioletten Wellenlänge λ im Bereich zwischen etwa 300 und 400 nm hat. Insbesondere kann die cholesterische Schicht ein Reflektionsmaximum bei einer ultravioletten Wellenlänge von etwa λ = 350 nm haben, wodurch ein sicherer Abfall des Reflexionsvermögen zum sichtbaren Wellenlängenbereich hin ermöglicht wird.
Weiterhin kann die cholesterische Schicht ein Gemisch aus einer chiralen Komponente und einer nematischen Komponente aufweisen, wobei die chirale Komponente eine Konzentration von etwa 0,031 im Molbruch und die nematische Komponente eine Konzentration von etwa 0,969 im Molbruch hat und die Wellenlänge des Reflexionsmaximums im Bereich der Wellenlänge λ zwischen etwa 320 bis 380 nm, insbesondere bei etwa λ = 350 nm, liegt. Durch Einstellung der Konzentrationen dieser beiden Komponenten der cholesterischen Schicht kann das Maximum der Reflexion des UV-Filters relativ einfach eingestellt werden.
Die UV-Filterschichteinrichtung kann im Verbund eine erste cholesterische Schicht, eine zweite cholesterische Schicht und eine λ/2-Schicht oder λ/2-Folie aufweisen, die zwischen den beiden cholesterischen Schichten angeordnet ist, wobei die λ/2-Schicht die zirkuläre Polarisation der auftreffenden UV-Strahlung umkehrt und die beiden cholesterischen Schichten die gleiche Ganghöhe und Händigkeit haben, um das UV-Reflexionsvermögen zu erhöhen. Die UV-Reflexion kann sogar erheblich in einen Bereich von 80% bis 90% erhöht werden, wobei die Transparenz oder Lichtdurchlässigkeit des UV-Filters im sichtbaren Spektralbereich sogar über 90% beträgt.
Bevorzugt kann eine Verbundschichtenfolge aus einer UV-Filterschichteinrichtung und einer elektrochromen Schichteinrichtung realisiert sein, wodurch die Herstellung der verbundscheibe vereinfacht wird.
Die Schichtenfolge im Verbund aus der UV-Filterschichteinrichtung und der elektrochromen Schichteinrichtung kann eine cholesterische Schicht, eine thermoplastische Schicht, eine erste Elektrodenschicht, eine elektrochrome Schicht und eine zweite Elektrodenschicht aufweisen, um einen kompakten Aufbau ermöglichen zu können.
Die Verbundschichtenfolge aus der UV-Filterschichteinrichtung und der elektrochromen Schichteinrichtung kann eine erste cholesterische Schicht, eine λ/2-Schicht oder λ/2-Folie, eine zweite cholesterische Schicht, eine thermoplastische Schicht, eine erste Elektrodenschicht, eine elektrochrome Schicht und eine zweite Elektrodenschicht aufweisen, wobei die λ/2-Schicht wiederum die zirkuläre Polarisation der auftreffenden UV-Strahlung umkehrt und die beiden cholesterischen Schichten die gleiche Ganghöhe und Händigkeit haben, wodurch eine vereinfachte Herstellung zusammen mit einer sehr hohen UV-Reflektion erreicht werden kann.
Die verwendeten Substratschichten und thermoplastischen Schichten können jeweils aus einem thermoplastischen Material wie Polyethylenterephtalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder bevorzugt Polyurethan (PU) bestehen, da diese als Folien zur Verfügung stehen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter und bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe mit einer elektrochromen Schichteinrichtung und einer UV-Filterschichteinrichtung;
2 eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe mit einer elektrochromen Schichteinrichtung und einer UV-Filterschichteinrichtung mit λ-Platte; und
3 eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe mit einer elektrochromen Schichteinrichtung und einer UV-Filterschichteinrichtung.
Die 1 zeigt eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe 1 mit einer elektrochromen Schichteinrichtung 5 und einer UV-Filterschichteinrichtung 3. Die durchschusshemmende bzw. durchschusssichere Panzerglasscheibe 1 ist als laminierte Verbundscheibe aufgebaut und kann zum Beispiel als Windschutzscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs oder Automobils verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Panzerglasscheibe 1 hat laminatartig angeordnete, deckungsgleiche Glasscheiben 2, 4 und 6 aus z. B. Panzerglas, wobei die innere Glasscheibe 6 fahrzeuginnenseitig, die äußere Glasscheibe 2 fahrzeugaußenseitig und die mittlere Glasscheibe 4 zwischen der äußeren Glasscheibe 2 und der inneren Glasscheibe 6 angeordnet ist. Eine Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1 und damit die Beschussseite des Fahrzeugs ist durch den Pfeil A in 1 verdeutlicht, der auf die äußere Glasscheibe 2 zeigt. Zwischen der äußeren Glasscheibe 2 und der mittleren Glasscheibe 4 erstreckt sich die UV-Filterschichteinrichtung 3, die mehrschichtig aufgebaut ist und ultraviolette (UV) Strahlung reflektiert, die in dem Spektrum des natürlichen Sonnenlichts enthalten ist, das in Richtung des Pfeiles A auf die Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1 oder äußeren Glasscheibe 2 auftrifft. Zwischen der mittleren Glasscheibe 4 und der inneren Glasscheibe 6 ist die elektrochrome Schichteinrichtung 5 angeordnet, die mehrschichtig aufgebaut ist und deren Lichtdurchlässigkeit oder Transparenz mittels einer angelegten Spannungsquelle 5.8 steuerbar oder schaltbar ist. Die elektrochrome Schichteinrichtung 5 ist flächenmäßig deckungsgleich zu der UV-Filterschichteinrichtung 3. Auf einer Innenfläche der inneren Glasscheibe 6 kann noch eine Schichtenfolge aus einer Polyurethanschicht 7 und einer Scheibe 8 aus Polycarbonat in dieser Reihenfolge ganzflächig aufgetragen sein. Eine Innenseite 11 der Panzerglasscheibe 1 entspricht der Innenseite der Polycarbonatscheibe 8, die das Eintragen von Glassplittern in das Innere des Fahrzeugs verhindern soll. Die Panzerglasscheibe 1 hat folglich einen Schichtaufbau von außen nach innen gesehen mit der Glasscheibe 2, der UV-Filterschichteinrichtung 3, der Glasscheibe 4, der elektrochromen Schichteinrichtung 5, der inneren Glasscheibe 6, der Polyurethanschicht 7 und der Polycarbonatschicht 8. Alle diese Scheiben und Schichten haben eine hohe Transparenz für sichtbares Licht.
Die UV-Filterschichteinrichtung 3 hat eine erste, äußere Polyurethanschicht 3.1, die an die äußere Glasscheibe 2 angrenzt, eine zweite, innere Polyurethanschicht 3.3, die an die mittlere Glasscheibe 4 angrenzt, und eine UV-Filterschicht 3.2, die zwischen den Polyurethanschichten 3.1 und 3.3 angeordnet ist. Die gesamte UV-Filterschichteinrichtung 3 kann als eine Folie aufgebaut sein und reflektiert UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm.
Die UV-Filterschicht 3.2 weist eine cholesterische Schicht auf, die ein Gemisch aus einer chiralen Komponente und einer nematischen Komponente enthält, wobei die chirale Komponente eine Konzentration von etwa 0,031 im Molenbruch oder Molverhältnis und die nematische Komponente eine Konzentration von etwa 0,969 im Molenbruch oder Molverhältnis hat. Die Wellenlänge des Reflexionsmaximums dieses Gemisches liegt ungefähr bei 350 nm, wodurch ein hohes Reflexionsvermögen im UV-Strahlungswellenlängenbereich von 300 nm bis 400 nm gegeben ist.
Die nematische Komponente weist einen nematischen Monomer mit der Formel N1
und/oder N2
und/oder N3
mit R = H, Cl oder CH₃ und n₁ und n₂ sind bevorzugt jeweils 2, 4, 6, usw. auf. Die chirale Komponente weist eine Verbindung mit der Formel C1
und/oder C2
auf.
Die UV-Filterschicht 3.2 kann noch zusätzliche Komponenten wie Verdünnungsmittel, Photoinitiatoren, Bindemittel und geringe Beimengungen von Verlaufsmitteln aufweisen.
Bevor die gesamte Panzerglasscheibe 1 in einem Autoklaven bei Wärme und Druck als Verbund hergestellt wird, wird die UV-Filterschichteinrichtung 3 als eine Folie 23 hergestellt. Hierbei wird auf einer Folie aus thermoplastischem Polyurethan als Substrat entsprechend der Polyurethanschicht 3.1 zum Beispiel mit einem Rakel eine cholesterische UV-Filterschicht 3.2 in einer Dicke von 30 μm im Nassverfahren aufgetragen. Die cholesterische Schicht 3.2 beinhaltet ein Gemisch aus dem nematischen Monomer der Formel N1 und der chiralen Komponente der Formel C1, wobei die Konzentration des nematischen Monomers N1 etwa 0,969 im Molenbruch beträgt und wobei die Konzentration der chirale Komponente C1 etwa 0,031 im Molenbruch beträgt. Zur Verbesserung der Schichtbildung wird Celluloseacetobutyral hinzugefügt. Als Lösungsmittel wird Butylacetat verwendet. 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid wird als Photoinitiator in geringer Konzentration dem Gemisch hinzugefügt. Nach Auftragen des cholesterischen Gemisches wird, nachdem das Lösungsmittel entwichen ist, mittels einer UV-Lichtquelle bestrahlt, um ein Härten der Schicht zu erhalten. Danach wird eine weitere Folie 3.3 aus thermoplastischem Polyurethan auf die UV-Filterschicht 3.2 aufgebracht, um die Folie 23 als UV-Filerschichteinrichtung 3 bereitzustellen.
Die elektrochrome Schichteinrichtung 5 hat in einem Verbund eine erste Substratschicht 5.1, eine zweite Substartschicht 5.5, eine erste Elektrodenschicht 5.2, eine zweite Elektrodenschicht 5.4 und eine elektrochrome Schicht 5.3 die zwischen der ersten Elektrodenschicht 5.2 und der zweiten Elektrodenschicht 5.4 angeordnet ist. Die Schichten 5.2, 5.3 und 5.4 sind zwischen den sich gegenüberliegenden Substratschichten 5.1 und 5.5 angeordnet.
Die Substratschichten 5.1 und 5.5 wie auch die Schichten 3.1 und 3.3 können jeweils aus einem thermoplastischen Material oder Folienmaterial wie zum Beispiel Polyethylenterephtalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder bevorzugt Polyurethan (PU) bestehen. Die Elektrodenschichten 5.2 und 5.4 enthalten beispielsweise Indium-Zinn-Oxid. Die elektrochrome Schicht 5.3 enthält eine Lichtventil-Suspension wie sie z. B. in DE 10 2008 030 441 B3 und DE 696 09 275 T2 beschrieben ist oder eine elektrochrome Zusammensetzung, die zum Beispiel 1,1'-Dimethyl-4-4'-Dipyridin-diperchlorat, 2-Terbutylnathrachinon und 5,10-Dihydro-5,10-Dimethylphenazin und γ-Butyrolaceton mit einer lichtempfindlichen Komponente, wie sie ausführlich in DE 698 10 776 T2 mit weiteren Beispielen beschrieben ist. Die elektrochrome Schicht 5.3 hat eine Stärke von etwa 0,150 mm.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung der Spannungsquelle 5.8 über die elektrischen Leitungen 5.6 und 5.7 an die beiden Elektrodenschichten 5.2 bzw. 5.4 wird die elektrochrome Schicht 5.3 für Licht im sichtbaren Spektralbereich des Sonnenlichts transparent. Umgekehrt wird die elektrochrome Schicht 5.3 intransparent oder undurchsichtig, wenn keine elektrische Spannung an den Elektrodenschichten 5.2 und 5.4 anliegt. Die elektrochrome Schichteinrichtung 5 liegt zu Beginn der Herstellung der Panzerglasscheibe 1 bevorzugt in der Form einer laminierten Folie vor.
Die Dicken der äußeren Glasscheibe 2 und der mittleren Glasscheibe 4 können jeweils 4 mm betragen, während die Dicke der inneren Glasscheibe 6 mm betragen kann. Die Dicken der Polyurethanschichten 3.1, 3.3, 5.1 und 5.5 können jeweils etwa 1 mm betragen. Die Dicke der Polyurethanschicht 7 kann 1,9 mm und die Dicke der Polycarbonatschicht 8 kann 2,5 mm betragen.
2 zeigt eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe 1.1 mit einer elektrochromen Schichteinrichtung 5 und einer UV-Filterschichteinrichtung 3.5. Die durchschusshemmende Panzerglasscheibe 1.1 ist als laminierte Verbundscheibe aufgebaut und kann z. B. als Fensterscheibe eines Automobils verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Panzerglasscheibe 1.1 hat laminatartig angeordnete Glasscheiben 2, 4 und 6, wobei die innere Glasscheibe 6 fahrzeuginnenseitig, die äußere Glasscheibe 2 fahrzeugaußenseitig und die mittlere Glasscheibe 4 zwischen der äußeren Glasscheibe 2 und der inneren Glasscheibe 6 angeordnet ist. Eine Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1 und damit die Beschussseite des Fahrzeugs ist durch den Pfeil A in 1 verdeutlicht, der auf die äußere Glasscheibe 2 zeigt. Zwischen der äußeren Glasscheibe 2 und der mittleren Glasscheibe 4 erstreckt sich die UV-Filterschichteinrichtung 3.5, die mehrschichtig aufgebaut ist und ultraviolette (UV) Strahlung reflektiert, die in dem Spektrum des natürlichen Sonnenlichts enthalten ist, das in Richtung des Pfeiles A auf die Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1.1 auftrifft. Zwischen der mittleren Glasscheibe 4 und der inneren Glasscheibe 6 ist die elektrochrome Schichteinrichtung 5 angeordnet, die mehrschichtig aufgebaut ist und deren Lichtdurchlässigkeit oder Transparenz mittels einer angelegten Spannungsquelle 5.8 steuerbar oder schaltbar ist. Die elektrochrome Schichteinrichtung 5 ist flächenmäßig deckungsgleich zu der UV-Filterschichteinrichtung 3.5. Auf einer Innenfläche der inneren Glasscheibe 6 kann noch eine Schichtenfolge aus einer Polyurethanschicht 7 und einer Scheibe 8 aus Polycarbonat in dieser Reihenfolge ganzflächig aufgetragen sein. Eine Innenseite 11 der Panzerglasscheibe 1.1 entspricht der Innenseite der Polycarbonatscheibe 8. Die Panzerglasscheibe 1.1 hat folglich einen Schichtaufbau von außen nach innen gesehen mit der Glasscheibe 2, der UV-Filterschichteinrichtung 3.5, der Glasscheibe 4, der elektrochromen Schichteinrichtung 5, der inneren Glasscheibe 6, der Polyure-Polyurethanschicht 7 und der Polycarbonatschicht 8. Alle diese Scheiben und Schichten haben eine hohe Transparenz für sichtbares Licht.
Die UV-Filterschichteinrichtung 3.5 hat eine erste, äußere Polyurethanschicht 3.51 oder eine andere thermoplastische Folie, die an die äußere Glasscheibe 2 angrenzt, eine zweite, innere Polyurethanschicht 3.55 oder andere thermoplastische Folie, die an die mittlere Glasscheibe 4 angrenzt, und eine UV-Filterschicht 3.56, die zwischen den Polyurethanschichten 3.51 und 3.55 im Verbund angeordnet ist. Die gesamte UV-Filterschichteinrichtung 3.5 kann als eigenständige Folie vor dem Zusammenbau der Panzerglasscheibe 1.1 aufgebaut sein und reflektiert UV-Strahlung des Sonnenspektrums in einem Wellenlängenbereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm.
Die UV-Filterschicht 3.56 weist eine erste cholesterische Schicht 3.52 und eine zweite cholesterische Schicht 3.54 auf, die jeweils ein Gemisch aus einer chiralen Komponente und einer nematischen Komponente enthalten und die gleiche Händigkeit und Ganghöhe haben, wobei die chirale Komponente eine Konzentration von etwa 0,031 im Molenbruch oder Molverhältnis und die nematische Komponente eine Konzentration von etwa 0,969 im Molenbruch oder Molverhältnis hat. Die Wellenlänge des Reflexionsmaximums dieses Gemisches liegt ungefähr bei einer Wellenlänge von 350 nm, wodurch ein hohes Reflexionsvermögen im UV-Strahlungsbereich bei Wellenlängen von 300 nm bis 400 nm gegeben ist. Die nematische Komponente weist einen nematischen Monomer mit der Formel N1 und/oder N2 und/oder N3 auf, wie vorstehend ausführlich mit Bezug auf 1 beschreiben worden ist. Die chirale Komponente weist wiederum eine Verbindung mit der Formel C1 und/oder C2 auf. Die cholesterischen Schichten 3.52 und 3.54 können noch jeweils zusätzliche Komponenten wie Verdünnungsmittel, Photoinitiatoren, Bindemittel und geringe Beimengungen von Verlaufsmittel enthalten.
Die UV-Filterschicht 3.56 hat eine λ/2-Folie 3.53 oder λ/2-Schicht oder λ/2-Platte, die zwischen der ersten cholestericholesterischen Schicht 3.52 und der zweiten cholesterischen Schicht 3.54 im Verbund angeordnet ist. Die λ/2-Folie 3.53 kehrt die Drehrichtung der zirkulär polarisierten UV-Strahlung, die durch sie hindurchtritt um. Durch diesen dreischichtigen Aufbau der UV-Filterschicht 3.6 werden sehr hohe Werte der UV-Reflexion von 80 bis 90% und Lichtdurchlässigkeitswerte im sichtbaren Spektrum von über 90% erhalten.
Die UV-Filterschichteinrichtung 3.5 wird als Folie 33 hergestellt, bevor die gesamte Panzerglasscheibe 1.1 in einem Autoklaven laminiert wird. Bei der UV-Filterfolienherstellung wird auf einer Folie aus thermoplastischem Polyurethan oder aus einem anderen thermoplastischen Material als Substrat entsprechend der Polyurethanschicht 3.51 zum Beispiel mit einem Rakel die cholesterische Schicht 3.52 oder UV-Filterschicht in einer Dicke von 30 μm im Nassverfahren aufgetragen. Die cholesterische Schicht beinhaltet ein Gemisch aus dem nematischen Monomer der Formel N1 und der chiralen Komponente der Formel C1, wobei die Konzentration des nematischen Monomers N1 etwa 0,969 im Molenbruch beträgt und wobei die Konzentration der chiralen Komponente C1 etwa 0,031 im Molenbruch beträgt. Zur Verbesserung der Schichtbildung wird Celluloseacetobutyral hinzugefügt. Als Lösungsmittel wird Butylacetat verwendet. 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid wird als Photoinitiator in geringer Konzentration dem Gemisch hinzugefügt. Nach Auftragen des cholesterischen Gemisches wird, nachdem das Lösungsmittel entwichen ist, mittels einer UV-Lichtquelle bestrahlt, um ein Aushärten der Schicht zu erhalten. Danach wird auf der cholesterischen Schicht 3.52 die λ/2-Folie 3.53 aufgesetzt.
Auf die λ/2-Folie 3.53 wird dann die zweite cholesterische Schicht 3.54 zum Beispiel wieder mit einem Rakel in einer Dicke von 30 μm im Nassverfahren aufgetragen. Auch die zweite cholesterische Schicht 3.54 beinhaltet ein Gemisch aus dem nematischen Monomer der Formel N1 und der chiralen Komponente der Formel C1, wobei auch hier die Konzentration des nematischen Monomers N1 etwa 0,969 im Molenbruch beträgt und wobei die Konzentration der chiralen Komponente C1 etwa 0,031 im Molenbruch beträgt. Zur Verbesserung der Schichtbildung wird Celluloseacetobutyral hinzugefügt. Als Lösungsmittel wird Butylacetat verwendet. 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid wird als Photoinitiator in geringer Konzentration dem Gemisch hinzugefügt.
Nach Auftragen der zweiten cholesterischen Schicht 3.54 wird nach Entweichen des Lösungsmittels eine weitere Folie 3.55 aus thermoplastischem Polyurethan oder aus einem anderen thermoplastischen Material auf die zweite cholesterische Schicht 3.54 aufgebracht, um die UV-Filterschichteinrichtung 3.5 als Folie 33 auszubilden.
Die elektrochrome Schichteinrichtung 5 ist wie die elektrochrome Schichteinrichtung von 1 aufgebaut und ist zu dieser funktionsgleich. Sie hat in einem Verbund eine erste Substratschicht 5.1, eine zweite Substartschicht 5.5, eine erste Elektrodenschicht 5.2, eine zweite Elektrodenschicht 5.4 und eine elektrochrome Schicht 5.3, die zwischen der ersten Elektrodenschicht 5.2 und der zweiten Elektrodenschicht 5.4 angeordnet ist. Die Schichten 5.2, 5.3 und 5.4 sind zwischen den sich gegenüberliegenden Substratschichten 5.1 und 5.5 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Schnittteilansicht eines Glasscheibenaufbaus der Erfindung in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als Panzerglasscheibe 1.3 mit einer elektrochromen Schichteinrichtung 5.65 und einer UV-Filterschichteinrichtung 3.63. Die durchschusshemmende Panzerglasscheibe 1.3 ist als transparente, laminierte Verbundscheibe aufgebaut und kann als eine Fensterscheibe eines Automobils verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Panzerglasscheibe 1.3 hat eine fahrzeugaussenseitige Glasscheibe 2 und eine innere Glasscheibe 6. Eine Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1.3 und damit die Beschussseite des Fahrzeugs ist durch den Pfeil A in 3 verdeutlicht, der auf die äußere Glasscheibe 2 zeigt. Zwischen der äußeren Glasscheibe 2 und der inneren Glasscheibe 6 erstreckt sich eine UV-Filterschichteinrichtung 3.63, eine Polyurethanschicht 9 und eine elektrochrome Schichteinrichtung 5.65 in dieser Reihenfolge, die in einem Verbund untereinander und mit den Glasscheiben 2 und 6 sind. Statt der Polyurethanschicht kann auch ein anderes thermoplastisches Material verwendet werden.
Die UV-Filterschichteinrichtung 3.63 ist mehrschichtig aufgebaut und reflektiert ultraviolette (UV) Strahlung, die in dem Spektrum des natürlichen Sonnenlichts enthalten ist, das in Richtung des Pfeiles A auf die Außenseite 10 der Panzerglasscheibe 1.3 auftrifft. Die elektrochrome Schichteinrichtung 5.65 ist auch mehrschichtig aufgebaut und hat wieder eine Lichtdurchlässigkeit oder Transparenz, die mittels einer angelegten Spannungsquelle 5.8 steuerbar oder schaltbar ist. Die elektrochrome Schichteinrichtung 5.65 ist flächenmäßig deckungsgleich zu der UV-Filterschichteinrichtung 3.63. Auf einer Innenfläche der inneren Glasscheibe 6 kann noch eine Schichtenfolge aus einer Polyurethanschicht 7 und einer Scheibe 8 aus Polycarbonat in dieser Reihenfolge ganzflächig aufgetragen sein. Die Panzerglasscheibe 1.3 hat folglich einen Schichtaufbau von außen nach innen gesehen mit der Glasscheibe 2, der UV-Filterschichteinrichtung 3.63, der Polyurethanschicht 9, der elektrochromen Schichteinrichtung 5.65, der inneren Glasscheibe 6, der Polyurethanschicht 7 und der Polycarbonatschicht 8. Alle diese Scheiben und Schichten haben eine hohe Transparenz für sichtbares Licht und bilden Zusammen einen Verbund.
Die UV-Filterschichteinrichtung 3.63 hat eine äußere Polyurethanschicht 3.61 oder eine andere thermoplastische Folie, die an die äußere Glasscheibe 2 angrenzt, und eine UV-Filterschicht 3.62, die an die Polyurethanschicht 9 oder eine andere thermoplastische Folie angrenzt.
Die UV-Filterschicht 3.62 ist eine cholesterische Schicht, die ein Gemisch aus einer chiralen Komponente und einer nematischen Komponente enthält, wobei die chirale Komponente eine Konzentration von etwa 0,031 im Molenbruch oder Molverhältnis und die nematische Komponente eine Konzentration von etwa 0,969 im Molenbruch oder Molverhältnis hat. Die Wellenlänge des Reflexionsmaximums dieses Gemisches liegt bei ungefähr 350 nm, wodurch eine hohes Reflexionsvermögen im UV-Strahlungsbereich bei einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm bis 400 nm gegeben ist. Die nematische Komponente weist einen nematischen Monomer mit der Formel M1 und/oder N2 und/oder N3 auf, wie vorstehend ausführlich mit Bezug auf 1 beschrieben worden ist. Die chirale Komponente weist wiederum eine Verbindung mit der Formel C1 und/oder C2 auf. Die cholesterische Schicht 3.62 kann noch zusätzliche Komponenten wie Verdünnungsmittel, Photoinitiatoren, Bindemittel und geringe Beimengungen von Verlaufsmittel enthalten.
Die elektrochrome Schichteinrichtung 5.65 ist funktionsgleich zu der elektrochromen Schichteinrichtung von 1. Sie hat in einem Verbund eine erste Elektrodenschicht 5.61, eine zweite Elektrodenschicht 5.63 und eine elektrochrome Schicht 5.62, die zwischen der ersten Elektrodenschicht 5.61 und der zweiten Elektrodenschicht 5.63 angeordnet ist. Die erste Elektrodenschicht 5.61 ist auf der Polyurethanschicht 9 angeordnet, die somit eine gemeinsame Substratschicht für die erste Elektrodenschicht 5.61 und die cholesterische Schicht 3.62 bildet.
Bevor die gesamte Panzerglasscheibe 1.3 in einem Autoklaven hergestellt und laminiert wird, wird die UV-Filterschichteinrichtung 3.63 zusammen mit der elektrochromen Schichteinrichtung 5.65 und der gemeinsamen Polyurethanschicht 9 als eine Folie 13 hergestellt.
Bei der Herstellung der Folie 13 wird zunächst auf einer Folie aus thermoplastischem Polyurethan oder aus einem anderen thermoplastischen Material als Substrat entsprechend der Polyurethanschicht 3.61 zum Beispiel mit einem Rakel die cholesterische Schicht 3.62 oder UV-Filterschicht in einer Dicke von 30 μm im Nassverfahren aufgetragen. Die cholesterische Schicht 3.62 beinhaltet wie in 1 ein Gemisch aus dem nematischen Monomer der Formel N1 und der chiralen Komponente der Formel C1, wobei die Konzentration des nematischen Monomers N1 etwa 0,969 im Molenbruch beträgt und wobei die Konzentration der chiralen Komponente C1 etwa 0,031 im Molenbruch beträgt. Zur Verbesserung der Schichtbildung wird Celluloseacetobutyral hinzugefügt. Als Lösungsmittel wird Butylacetat verwendet. 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid wird als Photoinitiator in geringer Konzentration dem Gemisch hinzugefügt. Nach Auftragen des cholesterischen Gemisches wird, nachdem das Lösungsmittel entwichen ist, mittels einer UV-Lichquelle bestrahlt, um ein Aushärten der Schicht zu erhalten. Nach dem Aushärten der cholesterischen Schicht 3.63 wird auf dieser die Polyurethanschicht 9 als Folie aufgelegt.
Danach wird die erste Elektrodenschicht 5.61 der elektrochromen Schichteinrichtung 5.65 auf die Polyurethanschicht 9 aufgetragen, auf die wiederum anschließend die elektrochrome Schicht 5.62 aufgetragen wird. Schließlich werden die zweite Elektrodenschicht 5.63 und die Substratschicht 5.64 in dieser Reihenfolge auf die elektrochrome Schicht 5.62 aufgesetzt, um die kombinierte Folie 13 aus UV-Filterschichteinrichtung 3.63, gemeinsamer Polyurethanschicht 9 und elektrochromer Schichteinrichtung 5.65 auszubilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69810776 T2 [0002, 0032]
DE 102008030441 B3 [0002, 0032]
DE 19745647 A1 [0011]
DE 69609275 T2 [0032]

Claims

Glasscheibenaufbau, insbesondere Panzerglasscheibe (1; 1.1; 1.3) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren in einem Verbund schichtweise flächig miteinander verbundenen, transparenten Scheiben (2, 4, 6) und Schichten aus Glas, Keramik oder Kunststoff und einer elektrisch steuerbaren oder schaltbaren, elektrochromen Schichteinrichtung (5) zum elektrischen Steuern oder Schalten der Lichtdurchlässigkeit des Glasscheibenaufbaus oder der Panzerglasscheibe (1; 1.1; 1.3), gekennzeichnet durch eine flächige, transparente UV-Filterschichteinrichtung (3) zum Filtern von auftreffender, ultravioletter (UV) Strahlung derart, dass keine oder nur ein Teil der UV-Strahlung zu der elektrochromen Schichteinrichtung (5) gelangt.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) UV-Strahlung der Sonnenstrahlung absorbiert und/oder reflektiert.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) in einem Wellenlängenbereich mit einer Wellenlänge der elektromagnetischen UV-Strahlung zwischen etwa 300 und etwa 400 nm wirksam ist.
Glasscheibenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) eine Schicht oder mehrere Schichten zum reflektieren von UV-Strahlung hat.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) vor der Verbundherstellung des gesamten Glasscheibenaufbaus als Folie vorliegt.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) mindestens eine gehärtete cholesterische Schicht (3.2) hat, die eine cholesterische Verbindung oder eine cholesterische Mischung von Verbindungen hat, die ausgewählt sind aus: mindestens einem cholestrischen, polymerisierbaren Monomer; mindestens einem achiralen, nematischen, polimerisierbaren Monomer und einer chiralen Verbindung; mindestens einem cholesterischen, vernetzbaren Polymer; mindestens einem cholesterischen Polymer in einem polymerisierbaren Verdünnungsmittel; mindestens einem cholesterischen Polymer, dessen cholesterische Phase durch schnelles Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur eingefroren werden kann; und/oder mindestens einem achiralen, flüssigkristallinen vernetzbaren Polymer und einer chiralen Verbindung.
Glasscheibenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) mindestens eine cholesterische Schicht (3.2) aufweist, die UV-Strahlung reflektiert.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die cholesterische Schicht (3.2) ein Reflektionsmaximum bei einer ultravioletten Wellenlänge im Bereich zwischen etwa 300 und 400 nm hat.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die cholesterische Schicht (3.2) ein Reflektionsmaximum bei einer ultravioletten Wellenlänge von etwa 350 nm hat.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die cholesterische Schicht (3.2) ein Gemisch aus einer chiralen Komponente und einer nematischen Komponente aufweist, wobei die chirale Komponente eine Konzentration von etwa 0,031 im Molenbruch und die nematische Komponente eine Konzentration von etwa 0,969 im Molenbruch hat und die Wellenlänge des Reflexionsmaximums im Bereich zwischen etwa 320 bis 380 nm, insbesondere bei etwa 350 nm, liegt.
Glasscheibenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Filterschichteinrichtung (3) im Verbund eine erste cholesterische Schicht (3.52), eine zweite cholesterische Schicht (3.54) und eine λ/2-Schicht oder λ/2-Folie (3.53) aufweist, die zwischen den beiden cholesterischen Schichten (3.52, 3.54) angeordnet ist, wobei die λ/2-Schicht (3.53) die zirkuläre Polarisation der auftreffenden UV-Strahlung umkehrt und die beiden cholesterischen Schichten (3.52, 3.54) die gleiche Ganghöhe und Händigkeit haben.
Glasscheibenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schichtenfolge aus einer UV-Filterschichteinrichtung (3.63) und einer elektrochromen Schichteinrichtung (5.65).
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge im Verbund aus der UV-Filterschichteinrichtung (3.63) und der elektrochromen Schichteinrichtung (5.65) im Verbund eine cholesterische Schicht (3.62), eine thermoplastische Schicht (9), eine erste Elektrodenschicht (5.61), eine elektrochrome Schicht (5.62) und eine zweite Elektrodenschicht (5.64) aufweist.
Glasscheibenaufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge aus der UV-Filterschichteinrichtung und der elektrochromen Schichteinrichtung im Verbund eine erste cholesterische Schicht, eine λ/2-Schicht oder λ/2-Folie, eine zweite cholesterische Schicht, eine thermoplastische Schicht, eine erste Elektrodenschicht, eine elektrochrome Schicht und eine zweite Elektrodenschicht aufweist, wobei die λ/2-Schicht die zirkuläre Polarisation der auftreffenden UV-Strahlung umkehrt und die beiden cholesterischen Schichten die gleiche Ganghöhe und Händigkeit haben.
Glasscheibenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschichten (5.1, 5.5) und thermoplastischen Schichten (9, jeweils aus einem thermoplastischen Material oder Folienmaterial wie Polyethylenterephtalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder bevorzugt Polyurethan (PU) bestehen.