DE102018129376A1 - Verbundscheibe mit einem integrierten schaltbaren Element - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Verbundscheibe (1) mit einem integrierten elektrisch schaltbaren Element (5) bereitgestellt, welche eine Außenscheibe (1) und eine Innescheibe (3); eine Zwischenschicht (7), welche das zwischen einer ersten Klebeschicht (4) und einer zweiten Klebeschicht (6) angeordnete elektrisch schaltbare Element (7) aufweist; eine Infrarotlicht reflektierende oder eine Infrarotlicht absorbierende Schicht (8), welche zwischen der Außenscheibe (2) und der Zwischenschicht (7) angeordnet ist; und eine Wärmestrahlen reflektierende Schicht (11) aufweist, welche auf der Innenscheibe (3) angebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit einem innerhalb der Verbundscheibe integrierten elektrisch schaltbaren Element.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verbundscheiben bekannt, in welchen elektrisch schaltbare Funktionselemente integriert sind. Die schaltbaren Funktionselemente können beispielsweise elektrochrome Elemente oder SPD-Elemente (suspended particle device) aufweisen in Form von dünnen Folien ausgebildet sein. Durch Anlegen einer Spannung kann die Transmission dieser Elemente verändert werden und so um eine spannungsgeregelte Verdunklung der Verbundscheibe herbeigeführt werden. Die schaltbaren Funktionselemente sind üblicherweise zwischen zwei Klebefolien angeordnet und bilden zusammen mit einer Außen- und Innenscheibe die Verbundscheibe. Ein solcher Scheibenaufbau ist beispielsweise aus Druckschrift DE 102005007427 A1 bekannt.
  • Funktionale Elemente der vorgenannten Art, die in im Außenbereich eingesetzten Verbundscheiben integriert sind, erfahren durch die Einwirkung von Sonnenstrahlung eine beschleunigte Alterung. Diese kann zum einen zu unästhetischen Farbveränderungen an den Elementen führen und zum anderen ihre Langzeitstabilität negativ beeinflussen, was letztendlich zu Funktionseinbußen oder schlimmstenfalls zum gänzlichen Ausbleiben der entsprechenden Funktionalität führen kann. Diesbezüglich hat sich der infrarote Spektralanteil im Sonnenlicht als besonders nachteilig erwiesen. Daher ist es üblich zum Schutz des in der Verbundscheibe angeordneten elektrisch schaltbaren Funktionselements die Verbundscheibe mit ebenfalls darin integrierten Schutzfolien zu versehen, welche Infrarotstrahlung reflektieren. Scheiben mit solchen zusätzlichen Schutzfolien werden beispielsweise in WO 2014/029536 A1 beschrieben.
  • Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Verbundscheiben kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, eine Verbundscheibe bereitzustellen, welche insbesondere weitere für den Einsatz der Verbundscheibe in einem Fahrzeug vorteilhafte Effekte bietet.
  • Eine Lösung hierfür wird durch die Verbundscheibe mit einem integrierten schaltbaren Element gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der beiliegenden Beschreibung.
  • Erfindungsgemäß wird eine Verbundscheibe mit einem integrierten schaltbaren Element bereitgestellt, welche eine Außenscheibe, eine Innescheibe und eine Zwischenschicht aufweist, welche das zwischen einer ersten Klebeschicht und einer zweiten Klebeschicht angeordnete elektrisch schaltbare Element aufweist. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe weist ferner eine Infrarotlicht reflektierende oder eine Infrarotlicht absorbierende Schicht, welche zwischen der Außenscheibe und der Zwischenschicht angeordnet ist, und eine Wärmestrahlen reflektierende Schicht auf, welche von außen auf der Innenscheibe angebracht ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verbundscheibe handelt es sich folglich um eine funktionale Scheibe, welche insbesondere in Fahrzeugen, jedoch auch genauso gut in Gebäuden, zur Abtrennung von Innenräumen gegenüber der äußeren Umgebung verwendet werden kann. Hierbei ist unter der Außenscheibe diejenige Scheibe gemeint, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewendet ist, so dass von außen auf die Verbundscheibe auftreffendes Licht zuerst auf die Außenscheibe fällt. Unter der Innenscheibe ist die entsprechend andere Scheibe gemeint, welche in Einbaulage dem Innenraum zugewendet ist. Sowohl die Außen- wie auch die Innenscheibe können bevorzugt aus einem beliebigen geeigneten Glas oder einem klaren Kunststoff hergestellt sein oder dieses aufweisen. Das gesamte schichtartige Gebilde, welches die Verbundscheibe ausbildet, kann ein Laminat darstellen.
  • Das elektrisch schaltbare Element ist zwischen der Außen- und Innenscheibe angeordnet und ermöglicht eine Einstellung bzw. Veränderung einer optischen Eigenschaft, vornehmlich der Transmission von sichtbarem Licht. Die Transmission der Verbundscheibe kann stufenlos oder zwischen zwei diskreten Schritten durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an das elektrisch schaltbare Element eingestellt werden. Dazu kann das elektrisch schaltbare Element zwei Elektroden aufweisen, beispielsweise zwei Flächenelektroden, zwischen denen die eigentliche funktionale Schicht des elektrisch schaltbaren Elements angeordnet ist, deren optische Eigenschaften verändert werden können. Jede der zwei Elektroden kann auch unterteilt bzw. in Segmenten vorliegen, die einzeln angesteuert werden können, so dass bei Bedarf nur ein Teil des schaltbaren Elements hinsichtlich seiner optischen Eigenschaft angepasst werden kann. Das elektrisch schaltbare Element kann selbst als eine Folie ausgebildet sein. Mittels der beiden Klebeschichten, welche beispielsweise Klebefolien entsprechen können, ist es mit der Außen- und Innenscheibe verklebt bzw. haftend verbunden. Die Klebefolien können mehrschichtig aufgebaut sein. Die Klebefolien können beispielsweise thermoplastische Klebefolien verwendet werden, welche ein thermoplastisches Polymer wie Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyvinylbutyral (PVB) aufweisen.
  • Hinsichtlich der Art des elektrisch schaltbaren Elements bestehen keinerlei Beschränkungen, so dass hierfür jedes aus dem Stand der Technik bekannte elektrisch schaltbare Element verwendet werden kann. Die funktionale Schicht des elektrisch schaltbaren Elements kann beispielsweise Flüssigkristalle aufweisen und als ein auf PDLC (polymer dispersed liquid crystal) oder ein PNLC (polymer network liquid crystal) basierendes funktionales Element eingerichtet sein. Ferner kann das schaltbare Element auch auf der SPD-Technologie (SPD: suspended particle device) basieren. Je nach Art des verwendeten elektrisch schaltbaren Elements, insbesondere je nach dessen chemischem/physikalischem Aufbau, kann die erfindungsgemäße Verbundscheibe mit unterschiedlichen Funktionalitäten ausgestattet sein. Zum einen kann das elektrisch schaltbare Element so eingerichtet sein, dass es eine Verdunklung bereitstellen kann und folglich zwischen „hell“ (z.B. maximale Transmission durch die Verbundscheibe) und „dunkel“ (z.B. minimale Transmission durch die Verbundscheibe) umschalten kann. Ferner kann das elektrisch schaltbare Element eingerichtet ein, seine Opazität zu ändern, so dass es zwischen einem klaren Zustand (keine Lichtstreuung) und einem trüben bzw. opakem Zustand (Lichtstreuung vorhanden) geschaltet werden kann. In beiden Fällen kann das elektrisch schaltbare Element so eingerichtet sein, dass die Umschaltung zwischen den Zuständen klar und opak und die Umschaltung zwischen den Zuständen hell und dunkel stufenlos erfolgen kann, so dass beliebige Zwischenzustände einstellbar sind.
  • Die Infrarotlicht reflektierende oder Infrarotlicht absorbierende Schicht (nachfolgend als IR-Schutzschicht bezeichnet) ist bevorzugt flächig ausgebildet und zwischen der Außenscheibe und der Zwischenschicht angeordnet. Der infrarote Anteil des Sonnenlichts wird durch diese IR-Schutzschicht reflektiert oder absorbiert und wegen der Anordnung der IR-Schutzschicht vor dem elektrisch schaltbaren Element - aus Sicht des von außen auf die Verbundscheibe fallenden Sonnenlichts - wird dieses so vor der schädlichen Einwirkung der Infrarotstrahlung geschützt. Durch die Reflexion oder Absorption des Infrarotanteils des auf die Verbundscheibe auftreffenden Sonnenlichts kann die Schutzschicht zugleich den erwärmenden Effekt der Sonnenstrahlung durch eindringende Sonnenstrahlung auf beispielsweise einen Innenraum des Fahrzeugs beseitigen oder zumindest in erheblichem Maße verringern. Bei Bedarf können selbstverständlich weitere IR-Licht absorbierende oder reflektierende Schichten innerhalb der Verbundscheibe angeordnet sein, jedoch ist unabhängig davon stets eine solche Schicht zwischen der Außenscheibe und der Zwischenschicht angeordnet, also relativ zur Sonneneinstrahlung „vor“ dem schaltbaren Element, um effektiven Schutz des elektrisch schaltbaren Elements vor beschleunigter Alterung oder Beschädigung zu erreichen.
  • Die erfindungsgemäße Verbundscheibe weist ferner eine Wärmestrahlen reflektierende Schicht (nachfolgend als Low-E-Schicht bezeichnet) auf, welche auf der Innenscheibe angebracht ist, beispielsweise auf der Innenseite oder auf der Außenseite der Innenscheibe. Bei der Low-E-Schicht kann es sich bevorzugt um eine metallische Beschichtung handeln, deren Natur und Funktionalität hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Mittels der Low-E-Schicht kann der Energieverlust durch die Verbundscheibe hindurch reduziert werden, insbesondere bei Einsatz in einem Fahrzeug die Wärmeabstrahlung vom innen nach außen durch die erfindungsgemäße Verbundscheibe hindurch. Die Verwendung einer innerhalb der Verbundscheibe angeordneten IR-Schutzschicht zusammen mit einer Low-E-Schicht, die auf der Innenscheibe angeordnet ist, kann insbesondere bei Verwendung der Verbundscheibe in einem Fahrzeug den Vorteil haben, dass das elektrisch schaltbare Element effektiv vor schädlicher Sonnenstrahlung geschützt wird und zugleich eine übermäßige Erhitzung des Fahrgastraumes in Sommermonaten vermieden wird. Zugleich sorgt die Low-E-Beschichtung auf der erfindungsgemäße Verbundscheibe jedoch dafür, dass der Innenraum bei kalten Außentemperaturen nicht übermäßig auskühlt, da beispielsweise die von den Insassen abgestrahlte Körperwärme im Fahrgastraum verbleibt. Folglich kann so eine Verbundscheibe bereitgestellt werden, welche das Innenklima in einem Fahrzeug mäßigt bzw. günstig beeinflusst. Zusätzlich sorgt die Low-E-Schicht auf der Innenscheibe dafür, dass die Verbundscheibe eine angenehme Haptik aufweist und sich bei Kontakt mit der Haut oder bei kleinen Abständen zur Haut nicht als kalt wahrgenommen wird, was insbesondere in Wintermonaten negativ empfunden werden kann.
  • In weiteren Ausführungsformen der Verbundscheibe kann die IR-Schutzschicht in Form einer Folie vorliegen, welche zwischen der ersten Klebeschicht der Zwischenschicht und einer zusätzlichen dritten Klebeschicht angeordnet ist, die an der Außenscheibe anliegt. Die dritte Klebeschicht kann hinsichtlich ihrem Aufbau und ihrer Beschaffenheit der ersten und/oder der zweiten Klebeschicht entsprechen und für eine haftende Verbindung zwischen der Innenseite der Außenscheibe und IR-Schutzschicht sorgen.
  • In weiteren Ausführungsformen der Verbundscheibe kann die IR-Schutzschicht in Form einer an der Innenseite der Außenscheibe angeordneten Beschichtung vorliegen, wobei mit der Innenseite der Außenscheibe oder auch der Innenscheibe die der Zwischenschicht zugewandte Oberfläche der Außenscheibe bzw. der Innenscheibe gemeint ist. Die als Beschichtung ausgebildete IR-Schutzschicht hat gegenüber einer als Folie eingerichteten IR-Schutzschicht zahlreiche Vorteile. Erstens kann mit der Verwendung einer Beschichtung gegenüber der Verwendung einer entsprechenden Folie ca. 0,5-1°mm an Dicke eingespart werden. Diese Einsparung überträgt sich klarerweise auf die Verbundscheibe, welche dann dünner ausfallen kann. Ferner ist das Anbringen einer IR-Schutzfolie auf eine dreidimensional verformte Fläche wie etwa ein Fahrzeugglasdach schwierig, das üblicherweise eine Bombierung in Form einer Kugelschale aufweist. Dieses gilt insbesondere für metallische IR-Schutzfolien, welche zwar einen hohen Reflexionsgrad aufweisen, jedoch schlecht oder wenig biegbar sind. Um die formtreue Anbringung einer IR-Schutzfolie zu erleichtern, können statt metallischer organische IR-Schutzfolien verwendet werden. Diese sind deutlich flexibler, jedoch weisen sie einen schlechteren Wirkungsgrad auf. Zusätzlich besteht hier das Problem, dass bei organischen Folien aufgrund vom Mehrfachbrechung die Farbtreue oft nicht gegeben ist dadurch beispielsweise Regentropfen auf einer Verbundscheibe mit organischer IR-Schutzschicht rötlich wirken. Zur Kompensation dieses Effekts muss dann beispielsweise eine der Klebeschicht getönt werden. Durch Verwenden einer Beschichtung können alle diese Probleme beseitigt werden, weil dadurch beliebige und insbesondere komplexe Geometrien gleichmäßig bedeckt/beschichtet werden können und auch die farbtreue Abbildung gegeben ist. Drittens können entsprechende Verbundscheiben günstiger hergestellt werden, da der Beschichtungsprozess günstiger ausführbar ist das das Aufkleben von zwei Folien, also einer IR-Schutzschicht und einer Klebeschicht.
  • Die hier beschriebene Verbundscheibe eignet sich besonders für die Verglasung in einem Fahrzeug. Damit kann beispielsweise ein Glasdach bereitgestellt werden, welches ohne mechanisches Rollo verdunkelt werden kann. Ferner können damit auch Seitenfenster bereitgestellt werden, welche von transparent auf milchig trüb umgeschaltet werden können (und umgekehrt), so dass in den Fahrzeuginnenraum nicht hineingeblickt werden kann, ohne jedoch darin eine nennenswerte Verdunklung hervorzurufen.
  • Es versteht sich, dass zusätzlich zu den hier beschriebenen Scheiben (d.h. Außen- und Innenscheibe) und Schichten der Verbundscheibe weitere Schichten in der Verbundscheibe enthalten sein können. Zudem können die beiden Scheiben und sämtliche hier erwähnten Schichten unterschiedliche Dicken und Farbtönungen aufweisen.
  • Die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Verbundscheibe.
    • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Verbundscheibe.
  • In den 1 und 2 ist jeweils ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Verbundscheibe 1 dargestellt, wobei beide Ausführungsbeispiele einen ähnlichen Grundaufbau aufweisen. Die Verbundscheibe 1 weist eine Außenscheibe 2 und eine Innenscheibe 3 auf. Dazwischen ist eine Zwischenschicht 7 angeordnet, welche eine erste Klebeschicht 4, eine zweite Klebeschicht 6 und ein dazwischen angeordnetes elektrisch schaltbares Element 5 aufweist. Die Elektroden zum Anlegen einer Spannung innerhalb des elektrisch schaltbaren Elements 5 sind in der Darstellung nicht gezeigt. Die Verbundscheibe weist ferner eine IR-Schutzschicht 9 auf, welche zwischen der Außenscheibe 2 und der Zwischenschicht 7 angeordnet ist. Wie gezeigt, wechselt sich bei dem Aufbau jeweils eine nicht haftende/klebende Schicht (elektrisch schaltbares Element 5 und IR-Schutzschicht 9) mit einer Klebeschicht 4, 6, 9 ab, so dass insgesamt ein stabiles Laminat gebildet wird. Im Randbereich der Verbundscheibe 1 ist ein Siebdruck 10 angeordnet, wobei dieser eine optionale Komponente darstellt, welche bei Heck- und Dachscheiben von Fahrzeugen üblich ist. Auf der Außenseite der Innenscheibe 3 ist eine Low-E-Schicht 11 angeordnet, bevorzugt in Form einer Beschichtung.
  • Der in 2 gezeigte Aufbau der Verbundscheibe 1 ist zu dem in 1 gezeigten Aufbau sehr ähnlich: Die Zwischenschicht 7 ist hier ebenfalls zwischen der Außenscheibe 2 und der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Aufbau ist die IR-Schutzschicht 8 in 2 jedoch in Form einer Beschichtung 12 vorgesehen, welche an der Innenseite der Außenscheibe 2 angeordnet ist. Hierbei kann auch die in 1 gezeigte dritte Klebeschicht 9 entfallen, da die IR-Schutzbeschichtung 12 bereits an der Innenseite der Außenscheibe 2 anhaftet. Auf den ersten Blick ist erkennbar, dass durch Verwendung einer Beschichtung statt einer Folie der Gesamtaufbau der Verbundscheibe 1 schlanker gehalten werden kann. Obgleich in 2 die IR-Schutzbeschichtung 12 mit dem Siebdruck 10 überlappt, kann diese auch nur in dem Bereich der Außenscheibe 2 angeordnet sein, welcher keinen Siebdruck 10 aufweist.
  • 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 102005007427 A1 [0002]
    • WO 2014/029536 A1 [0003]

Claims (3)

  1. Verbundscheibe (1) mit einem integrierten elektrisch schaltbaren Element (5), aufweisend: eine Außenscheibe (1) und eine Innescheibe (3); eine Zwischenschicht (7), welche das zwischen einer ersten Klebeschicht (4) und einer zweiten Klebeschicht (6) angeordnete elektrisch schaltbare Element (7) aufweist; eine Infrarotlicht reflektierende oder eine Infrarotlicht absorbierende Schicht (8), welche zwischen der Außenscheibe (2) und der Zwischenschicht (7) angeordnet ist; und eine Wärmestrahlen reflektierende Schicht (11), welche auf der Innenscheibe (3) angebracht ist.
  2. Verbundscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Infrarotlicht reflektierende oder eine Infrarotlicht absorbierende Schicht (8) in Form einer Folie vorliegt, welche zwischen der ersten Klebeschicht (4) der Zwischenschicht (7) und einer zusätzlichen dritten Klebeschicht (9) angeordnet ist, die an der Außenscheibe (1) anliegt.
  3. Verbundscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Infrarotlicht reflektierende Schicht (8) in Form einer an der Innenseite der Außenscheibe (2) angeordneten Beschichtung (12) vorliegt.
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