DE102019133073B3 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einer Sichtabdeckung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe (10) mit einer Sichtabdeckung mit zwei Glasscheiben (20, 30), zwischen denen eine Zwischenschicht (40) aus einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, wobei auf wenigstens einer der beiden Glasscheiben (20, 40) zumindest teilweise eine lichtundurchlässige Strukturierung (60) als Sichtabdeckung aufgebracht ist und wobei für die lichtundurchlässigen Strukturierung (60) ein Material vorgesehen ist, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist. Auf diese Weise wird eine Verbundglasscheibe bereitgestellt, bei der in den Übergangsbereichen zwischen einem lichtundurchlässigen Bereich für eine Sichtabdeckung und einem transparenten Bereich der Verbundglasscheibe reduzierte oder gar keine Verformungen oder Veränderungen an der Oberfläche der Verbundglasscheibe auftreten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einer Sichtabdeckung mit zwei Glasscheiben, zwischen denen eine Zwischenschicht aus einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, wobei auf wenigstens einer der beiden Glasscheiben zumindest teilweise eine lichtundurchlässige Strukturierung als Sichtabdeckung aufgebracht ist.
  • Bei einer Verbundglasscheibe handelt es sich um den Verbund aus mindestens zwei Glasscheiben, zwischen denen sich eine Folie oder Zwischenschicht in einer SandwichStruktur befindet. Im Falle einer äußeren Krafteinwirkung auf den Scheibenverbund bewirkt der spezielle Aufbau von Verbundgläsern, dass zwar einzelne oder alle Scheiben zu Bruch gehen können, aber Gegenstände nicht hindurch treten und die Glassplitter an die Folie gebunden sind, so dass von einer zerbrochenen Scheibe für die sich hinter der Scheibe befindlichen Personen keine Verletzungsgefahr ausgeht. Es sind verschiedene Anwendungen für Verbundglasscheiben bekannt, insbesondere Windschutzscheiben im Automobilbereich. In der Folie einer Windschutzscheibe ist häufig ein sogenannter Schwarzdruck aufgebracht, um verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel Regensensoren oder Kameras, abzudecken oder einzurahmen. Aber auch für andere Anwendungen können Verbundglasscheiben mit einer Sichtabdeckung vorgesehen sein.
  • Es sind im Stand der Technik verschiedene Variationen von Verbundgläsern bekannt, wobei es sich bei den Gläsern für die Scheiben üblicherweise um ein Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas) handelt, das auch als Normalglas bezeichnet wird und die am meisten verbreitete Glassorte darstellt. Es gehört zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikat-Gläser und ist das typische Massenglas, das zur Fertigung von Behälterglas und Flachglas verwendet wird.
  • Die einzelnen flachen Glasscheiben eines Verbundglases werden typischerweise im Float-Glasverfahren hergestellt. Es handelt sich um einen endlos-kontinuierlicher Prozess, bei dem die flüssige Glasschmelze fortlaufend von einer Seite auf ein Bad aus flüssigem Zinn geleitet wird. Auf diesem schwimmt (engl.: to float) das Glas. Dann wird mit einer räumlichen Feinabstimmung ein Stapel aus einem Verbund bestehend aus Glas-Folie-Glas gebildet, der eine flache Geometrie aufweist. Um das Verbundglas in die entsprechende räumlich gekrümmte Form zu bringen, wird in einem sogenannten Senkbiegeverfahren (engl.: sag bending) das Glas erhitzt und in seine endgültige Form gebracht. Dabei treten sehr hohe Temperaturen auf, die im Bereich von 500 °C/800 K liegen. Anschließend wird das geformte Verbundglas wieder abgekühlt. Der Abkühlungsprozess des Verbundglases verläuft jedoch in den schwarzgetönten und den transparenten Bereichen unterschiedlich, da nach den Kirchhoffschen Strahlungsgesetzen die schwarzgetönten Bereiche die Wärmestrahlung effizienter abgeben als die transparenten Bereiche. Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetzt beschreibt den Zusammenhang zwischen Absorption und Emission eines realen Körpers im thermischen Gleichgewicht. Dies bedeutet, dass die schwarzgetönten Bereiche deutlich schneller als die transparenten Glasbereiche kalt werden. Hierdurch werden jedoch Spannungen in dem Verbundglas aufgebaut, die zu Verformungen an der Oberfläche des Verbundglases führen, die sogenannten Brennlinien.
  • Dies stellt insbesondere ein Problem für die Automobilindustrie dar, da diese Oberflächenverformungen an der Grenze zwischen dem transparenten Bereich und dem schwarzgetönten Bereich auftreten. Durch die Verformungen an der Oberfläche ändert sich in diesem Bereich die optische Qualität des Glases, so dass optische Abbildungen eines Gegenstandes vor der Glasscheibe für einen Betrachter hinter der Glasscheibe verzeichnet dargestellt werden. Derartige optische Abbildungsfehler wie Verzeichnungen oder Verzerrungen sind unkritisch für das menschliche Auge, wirken sich jedoch beim Einsatz von hochauflösenden Kameraobjektiven negativ aus. Insbesondere bei einer Windschutzscheibe werden die optischen Abbildungsfehler durch die Schrägstellung der Windschutzscheibe noch verstärkt. Da in diesem Bereich häufig eine Kamera untergebracht ist, können diese optischen Verzerrungen somit in den Sichtbereich einer Kamera hineinragen und die Bildqualität des Kamerasystems beeinflussen. Dies spielt eine wichtige Rolle insbesondere für Fahrzeuge, die für den autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb ausgelegt sind.
  • Die WO 2017/068 368 A1 beschreibt eine Verbundglasscheibe mit zwei Glasscheiben und einer Zwischenschicht. Ein opakes Abdunklungsband wird zur Sichtabdeckung auf eine der Glasscheiben aufgebracht. Als Zwischenschicht wird dabei eine PVB-Schicht verwendet. Die Glasfläche wird zusätzlich mit einer lichtdurchlässigen Email-Schicht versiegelt. Das Abdunklungsband, welches eine lichtundurchlässige Strukturierung als Sichtabdeckung beschreibt, kann dabei an unterschiedlichen Stellen angebracht sein. Der Reflexionsgrad des Infrarot-Bereichs ist dabei größer als der Reflexionsgrad des sichtbaren Bereichs
  • Die EP 3 434 472 A1 beschreibt ein Verbundglas für ein Fahrzeug mit einer Informationserfassungsvorrichtung, die eine Verwindung in einer Grenze zwischen einem Lichtabschirmbereich, der um einen Übertragungsbereich von Signalen herum vorgesehen ist, und dem Übertragungsbereich unterdrückt
  • Die WO 2016/196 427 A1 beschreibt einen krummlinigen mehrschichtigen Gegenstand, der eine erste gehärtete Glasschicht, eine erste Polymerschicht und eine erste Zwischenschicht, die sich zwischen der ersten gehärteten Glasschicht und der ersten Polymerschicht befindet, umfasst.
  • Die WO 2018/082 977 A1 beschreibt eine Blattanordnung mit einem ersten Blatt und einem zweiten Blatt, die durch mindestens eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind.
  • Die US 2017/0 240 459 A1 beschreibt eine keramische Tinte, die ein Oxidkorn, mindestens ein infrarot- oder nahinfrarot-durchlässiges oder reflektierendes anorganisches Pigment und einen Träger enthält.
  • Die US 2016/0 185 656 A1 beschreibt eine Autoglasscheibe, die auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche eine Emaillebeschichtung aufweist, die als Barriere gegen Lichtdurchlässigkeit wirkt.
  • Die DE 195 19 504 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen gebogener Verbundglasscheiben, wobei wenigstens zwei Scheiben gebogen und unter Zwischenlage einer Verbindungsschicht verbunden werden. Die Verbindungsschicht wird auf mindestens einer von zwei thermisch vorgespannten planen Einzelscheiben aufgebracht.
  • Die WO 2019/111 235 A1 beschreibt eine Verbundverglasung mit einer äußeren Glasschicht, einer inneren Glasschicht, einer zwischen äußeren und inneren Glasschichten angeordneten Funktionsschicht und mindestens einem zwischen der Funktionsschicht und einer der Glasschichten angeordneten Widerstandsheizkreis.
  • Die DE 10 2008 031 770 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von bleibend gebogenem Verbundglas, wobei wenigstens zwei Scheiben mit einer Verbundplatte gebogen und verbunden werden.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Verbundglasscheibe und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe bereitzustellen, bei denen in den Übergangsbereichen zwischen einem lichtundurchlässigen Bereich für eine Sichtabdeckung und einem transparenten Bereich einer Verbundglasscheibe reduzierte oder gar keine Verformungen oder Veränderungen an der Oberfläche der Verbundglasscheibe auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Es ist möglich, eine Verbundglasscheibe mit einer Sichtabdeckung mit zwei Glasscheiben bereitzustellen, zwischen denen eine Zwischenschicht aus einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, wobei auf wenigstens einer der beiden Glasscheiben zumindest teilweise eine lichtundurchlässige Strukturierung als Sichtabdeckung aufgebracht ist und wobei für die lichtundurchlässigen Strukturierung ein Material vorgesehen ist, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist.
  • Es ist dabei ein maßgeblicher Aspekt, dass der Absorber eine selektive Absorption derart aufweist, dass er im sichtbaren Bereich im besten Fall praktisch „schwarz“ und im Infrarotbereich praktisch „weiß“ ist. Optimal wäre es natürlich, auf diese Weise zu einem selektiven Absorber zu kommen, der die Wärmestrahlungsleistung im Bereich der lichtundurchlässigen Strukturierung an die Wärmestrahlungsleistung der Glasscheibe anpasst. Der erfindungsgemäß angestrebte Effekt und Vorteil wird partiell allerdings natürlich auch schon dann erreicht, wenn es nur zu einer gewissen Anpassung kommt, indem im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung der Absorptionskoeffizienten größer ist als im infraroten Bereich. Auch dann kann nämlich schon erreicht werden, dass in dem transparenten Bereich der Verbundglasscheibe zumindest nur noch in reduziertem Maße Verformungen oder Veränderungen an der Oberfläche der Verbundglasscheibe beim Abkühlen im Herstellungsprozess auftreten.
  • Im Übrigen sei angemerkt, dass die lichtundurchlässige Strukturierung grundsätzlich auf einer beliebigen Oberfläche einer der beiden Glasflächen angeordnet sein kann, also z.B. auf einer der beiden Außenseiten der Verbundglasscheibe oder auf einer der beiden nach innen ausgerichteten Oberflächen der beiden Glasscheiben der Verbundglasscheibe.
  • Ein Material, das für den erforderlichen selektiven Absorber grundsätzlich in Frage kommt, ist ein auf Titannitritoxid basierendes Material, das im Markt von der Almeco GmbH unter dem Markennamen „TiNOX“ vertrieben wird. Gleichwohl sind für den selektiven Absorber selbstverständlich andere Materialen möglich, die vorzugsweise ein Absorptionsverhaltens vergleichbar einem Kantenfilter bei einer Grenzwellenlänge zwischen 2,5 µm und 3,5 µm zeigen, wobei sie im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweisen.
  • Vorteilhafterweise ist als Aufbringungsverfahren ein Druckverfahren wie ein Siebdruck-, und/oder Offset- und/oder 3D-Druckverfahren vorgesehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe aus Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas) bestehen.
  • Vorteilhafterweise bestehen die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe aus Alumino-Silikatglas.
  • In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe und/oder die Zwischenschicht mit elektronischen Bauelementen wie Antennen, Heizelementen und/oder Sensoren bedruckt ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verbundglasscheibe mittels eines Senkbiegeverfahrens bei einer Prozesstemperatur im Bereich von 500°C in eine dreidimensionale Form umformbar ist.
  • In einer Weiterentwicklung kann die Verbundglasscheibe als Windschutzscheibe oder Heckscheibe oder Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einer Sichtabdeckung mit einer ersten Glasscheibe und einer zweiten Glasscheibe bereitgestellt, wobei auf wenigstens einer der beiden Glasscheiben eine Zwischenschicht aus einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, umfassend die folgenden Schritte:
    • - in einem Schritt S10 wird die Oberfläche der Zwischenschicht zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist; oder
    • - in einem Schritt S20 wird die Oberfläche einer der beiden Glasscheiben zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist;
    • - in einem Schritt S30 werden die erste Glasscheibe, die Zwischenschicht und die zweite Glasscheibe miteinander zu der Verbundglasscheibe verbunden, so dass die Verbundglasscheibe zumindest einen Bereich mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung und zumindest einen transparenten Bereich aufweist;
    • - in einem Schritt S40 wird die flache Verbundglasscheibe in einem thermischen Formgebungsverfahren in eine dreidimensionale Form umgeformt, bei der die Verbundglasscheibe von Raumtemperatur auf eine höhere Prozesstemperatur erwärmt wird;
    • - in einem Schritt S50 wird die umgeformte Verbundglasscheibe auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei aufgrund der Absorptionseigenschaften des Absorbers sowohl der Bereich mit der lichtundurchlässigen Strukturierung als auch der transparente Bereich ein identisches oder ähnliches Abkühlungsverhalten zeigen.
  • Erfindungsgemäß wird als Formgebungsverfahren ein Senkbiegeverfahren mit einer Prozesstemperatur von 500°C angewendet.
  • In einer Weiterentwicklung der Erfindung wird als Aufbringungsverfahren ein Druckverfahren wie ein Siebdruck-, und/oder Offset- und/oder 3D-Druckverfahren verwendet.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe aus Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas) bestehen und/oder die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe (30) aus Alumino-Silikatglas bestehen.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe und/oder die Zwischenschicht mit elektronischen Bauelementen wie Antennen, Heizelementen und/oder Sensoren bedruckt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Absorber für die Aufbringung einer lichtundurchlässigen Strukturierung als Sichtabdeckung bei einer Verbundglasscheibe bereit. Der Absorber weist im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten auf.
  • Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen
    • 1 schematisch einen Querschnitt einer Verbundglasscheibe gemäß dem Stand der Technik;
    • 2 schematisch einen Querschnitt einer Verbundglasscheibe gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
    • 3 schematisch ein Diagramm mit der Darstellung des Absorptionsverhaltens eines Absorbers in Abhängigkeit von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung;
    • 4 schematisch eine Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe;
    • 5 schematisch ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Fachmann ist es aber offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Ausführungsformen ausführbar ist, die von diesen spezifischen Details abweichen können.
  • In 1 ist ein Querschnitt einer bekannten Verbundglasscheibe 1 dargestellt, die beispielsweise als Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Die Verbundglasscheibe 1 besteht aus einer ersten Glasscheibe 2 und einer zweiten Glasscheibe 3, zwischen denen eine im wesentlichen lichtdurchlässige Zwischenschicht 4 angeordnet ist. Die beiden Glasscheiben 2,3 bestehen vorzugsweise aus Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas). Die Zwischenschicht 4 ist üblicherweise aus PCB (Polychlorierte Biphenyle) oder PVB (Polyvinylbutyral) hergestellt und ihre beiden Oberflächen sind vorzugsweise selbstklebend oder selbsthaftend ausgebildet, so dass sie mit den Glasscheiben 2,3 direkt verbindbar sind.
  • Auf der der Glasscheibe 2 zugewandten Seite der Zwischenschicht 4 ist eine lichtundurchlässige Strukturierung 6 aufgebracht, um im Einbauzustand eine Sichtabdeckung von darunter befindlichen Komponenten wie Sensoren zu ermöglichen. Es ist aber auch denkbar, dass diese lichtundurchlässige Strukturierung 6 auf der der Zwischenschicht 4 zugewandten Seite der Glasscheibe 2 aufgebracht wird. Vorzugsweise wird diese lichtundurchlässige Strukturierung 6 mittels Druckverfahrens aufgebracht, wobei beispielsweise ein Siebdruckverfahren eingesetzt wird. An den lichtundurchlässigen Bereich 6 schließt sich ein transparenter Bereich 7 an, der für Licht durchlässig ist.
  • In 2 ist ein Querschnitt eine auf erfindungsgemäße Weise hergestellt Verbundglasscheibe 10 dargestellt. Die Verbundglasscheibe 10 besteht aus einer ersten Glasscheibe 20 und einer zweiten Glasscheibe 30, zwischen denen eine im Wesentlichen lichtdurchlässige transparente Zwischenschicht 40 angeordnet ist. Die Glasscheibe 20 besteht vorzugsweise aus einem Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas). Zudem ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Zwischenschicht 40 aus mehreren Folien herzustellen. Auch kann zwischen diesen Folien eine weitere Glasscheibe vorgesehen sein. Die zweite Glasscheibe 30 besteht vorzugsweise ebenfalls aus Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas). In einer Weiterentwicklung der Erfindung können jedoch auch Glassorten wie Alumino-Silikatglas für eine oder beide der Glasscheiben 30, 40 verwendet werden, die sich durch eine höhere optische Qualität auszeichnen. Zudem weist ein Alumino-Silikatglas eine höhere Schlag- und Kratzfestigkeit im Vergleich zu einem Kalk-Natron-Glas auf und lässt sich in einem Floatverfahren mit Dicken von bis zu 0,5 mm herstellen, wodurch sehr dünnwandige Verbundglasscheiben 10 ermöglicht sind.
  • Auf der der ersten Glasscheibe 20 zugewandten Oberfläche 42 der Zwischenschicht 40 oder auf der der Zwischenschicht 40 zugewandten Oberfläche 22 der Glasscheibe 20 ist eine lichtundurchlässige Strukturierung 60 mittels eines Druckverfahrens aufgebracht. Bei dem Druckverfahren für die Aufbringung der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 auf der Oberfläche 42 der Zwischenschicht 40 kann es sich vorzugsweise um ein Siebdruckverfahren oder ein Offset-Druckverfahren oder ein 3D-Druckverfahren handeln, mit dem die lichtdurchlässige Strukturierung 60 direkt auf die Oberfläche 42 der Zwischenschicht 40 gedruckt wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die lichtundurchlässige Strukturierung 60 auf die Oberfläche 22 der Glasscheibe 20 aufgebracht wird. Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Aufbringung der Strukturierung auf der anderen Oberfläche 24 der Zwischenschicht oder der Oberfläche 32 der Glasscheibe 30 erfolgt. An die lichtundurchlässige Strukturierung 60 schließt sich ein lichtdurchlässiger transparenter Bereich 70 an.
  • Die lichtundurchlässige Strukturierung 60 kann als durchgehend lichtundurchlässige Schicht ausgebildet sein, oder auch als ein Punktraster oder ein anderes Muster ausgebildet sind, bei dem lichtundurchlässige Mikrobereiche mit lichtdurchlässigen Mikrobereichen abwechseln.
  • Erfindungsgemäß wird für die lichtundurchlässige Strukturierung 60 ein Material verwendet, das ganz oder teilweise aus einem Absorber besteht, der einen höheren Absorptionskoeffizienten im Bereich des sichtbaren Lichts und einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten im infraroten Bereich aufweist, so dass er sich dort durch eine hohe Reflexion von auftreffender Strahlung auszeichnet und eine niedrige thermische Emission aufweist. Vorzugsweise wird ab einer Wellenlänge von 2,5 µm eine sehr hohe Reflexion erreicht. Ein solches Diagramm einer Absorptionscharakteristik ist in 3 dargestellt.
  • In einem Formgebungsverfahren wie dem Senkbiegeverfahren (engl.: sag bending) wird die ursprünglich flache Verbundglasscheibe zu einer dreidimensional gekrümmten Verbundglasscheibe 10 geformt, wie dies beispielsweise für den Einsatz als Windschutzscheibe erforderlich ist. Hierbei treten Temperaturen von 500°Cauf. Bei dieser Temperatur liegt die Wellenlänge der abgestrahlten elektromagnetischen Wärmestrahlung im Bereich von 3,5 |j,m. Nachdem die Formgebung abgeschlossen wird, kühlt die dreidimensional geformte Verbundglasscheibe 10 ab. Für diesen Abkühlungsprozess spielt die Wärmestrahlung eine bedeutende Rolle.
  • Da der Absorber in dem Material, mit dem die lichtundurchlässige Strukturierung 60 aufgebracht wird, in diesem Bereich von 3,5 µm eine hohe Reflexion aufweist, wird die Wärmestrahlung dort gemäß des Kirchhoffschen Strahlungsgesetzes ähnlich abgestrahlt wie in dem transparenten Bereich 70 des Verbundglases 10. Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Absorption und Emission eines realen Körpers im thermischen Gleichgewicht und besagt, dass bei einer gegebenen Wellenlänge das Strahlungsabsorptions- und das Strahlungsemissionsverhalten eine Entsprechung aufweisen. Dies bedeutet, dass ein Körper, der eine hohe Absorption aufweist, auch sehr gut Strahlung emittiert, während ein Körper mit einer niedrigen Absorption eine geringe Wärmeabstrahlung aufweist.
  • Aufgrund des höheren Absorptionskoeffizienten des erfindungsgemäßen Materials im sichtbaren Wellenlängenbereich und des niedrigeren Absorptionskoeffizienten im infraroten Bereich, kühlt die lichtundurchlässige Strukturierung 60 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der angrenzende transparente Bereich 70 ab. Da das Wärmeabstrahlungsverhalten des lichtundurchlässigen Bereiches 60 und des transparenten Bereichs 70 ähnlich sind, wird in beiden Bereichen 60, 70 die Verbundglasscheibe 10 mit der gleichen Geschwindigkeit von einer Temperatur im Bereich von 500°Cauf Raumtemperatur abgekühlt und es treten keine Gradienten hinsichtlich des Abkühlungsverhaltens in der Verbundglasscheibe 10 auf. Durch das unterschiedliche Absorptionsverhalten des Absorbers im sichtbaren und im infraroten Bereich erfüllt das für die Strukturierung 60 verwendete Material im sichtbaren Bereich seine Aufgabe, eine lichtundurchlässige Strukturierung 60 auszubilden für die Abdeckung von Sensoren, Halterungen etc., während es im infraroten Bereich eine Abkühlungscharakteristik vergleichbar einer transparenten Glasscheibe aufweist.
  • Vorzugsweise ist der Absorber im Wellenlängenbereich von kleiner als 2,5 µm absorbierend ausgebildet, während er im Wellenlängenbereich größer als 2,5 µm Strahlung reflektiert. Gemäß des Kirchhoffschen Gesetzes wird somit im Wellenlängenbereich von größer als 2,5 µm weniger Wärmestrahlung im Bereich der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 abgegeben als dies bei bekannten Materialien ohne Absorber der Fall ist. Die Grenze von 2,5 µm ergibt sich durch die relevanten Prozessparameter, insbesondere der oberen Prozesstemperatur bei dem Formgebungsprozess wie dem Senkbiegeverfahren. Im Bereich der oberen Prozesstemperatur wird die Verbundglasscheibe 10 beispielsweise für eine Verwendung als Windschutzscheibe dreidimensional verformt. Bei einer Temperatur in der Größenordnung von 800K liegt die Wellenlänge des Maximums der Wärmestrahlung bei ungefähr 3,5 µm. Da die Wellenlänge der Wärmestrahlung länger wird, je kälter das Material wird, ist es ausreichend, wenn der Absorber im Material für die lichtundurchlässige Strukturierung 60 eine Änderung seines Absorptionsverhaltens vergleichbar einem Kantenfilter bei einer Grenzwellenlänge zwischen 2,5 µm und 3,5 µm zeigt. Hierdurch wird die Wärmestrahlungsleistung im Bereich der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 an den transparenten Bereich 70 der Verbundglasscheibe 10 angepasst. Durch diese Änderung des Absorptionskoeffizienten des Absorbers im infraroten Bereich wird somit das Abkühlungsverhalten der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 an den transparenten Bereich 70 der Verbundglasscheibe 10 angeglichen.
  • In 4 ist als Ausführungsbeispiel der Verbundglasscheibe 10 eine Windschutzscheibe 100 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Hierbei handelt es sich jedoch nur um ein Ausführungsbeispiel, da die Verbundglasscheibe 10 auch als Heck- oder Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs oder als Fensterscheibe in einem Flugzeug, einem Schiff, einem Gebäude oder einer sonstigen technischen Vorrichtung ausgebildet sein kann. Die lichtundurchlässige Strukturierung 60 befindet sich in einem Randbereich 120 der Windschutzscheibe 100, um beispielsweise eine Trägervorrichtung zur Befestigung der Windschutzscheibe 100 und gegebenenfalls elektronische Bauelemente wie Antennen, Sensoren und Kameras abzudecken. Bei einem Kraftfahrzeug ist vorzugsweise im Innenraum in der Nähe der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 eine Kamera oder das Objektiv einer Kamera angeordnet, so dass der Grenzbereich 140 zwischen der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 und der transparenten Strukturierung 70 im Bildfeld der Kamera liegt und die Kamera somit Abbildungen der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch diesen Grenzbereich 140 der Windschutzscheibe 100 hindurch aufnimmt.
  • Da die lichtundurchlässige Strukturierung 60 in gleicher Weise wie der transparente Bereich 70 abkühlt, werden keine Verzerrungen oder weitere Störungen in der Windschutzscheibe 100 in der Nähe der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 erzeugt, so dass eine beispielsweise von einer Kamera aufgenommene optische Abbildung durch die lichtundurchlässige Strukturierung 60 nicht verzeichnet wird.
  • In 5 sind die Verarbeitungsschritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
  • In einem Schritt S10 wird die Oberfläche 42 der Zwischenschicht 40, die im Verbundzustand der ersten Glasscheibe 20 zugewandt ist, zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung 60 mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist.
  • Oder in einem Schritt S20 wird die Oberfläche 22 der ersten Glasscheibe 20, die im Verbundzustand der Zwischenschicht 40 zugewandt ist, zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung 60 mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist.
  • In einem Schritt S30 werden die erste Glasscheibe 20, die Zwischenschicht 40 und die zweite Glasscheibe 30 miteinander zu der Verbundglasscheibe 10 verbunden, so dass die Verbundglasscheibe 10 zumindest einen Bereich mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung 60 und zumindest einen transparenten Bereich 70 aufweist.
  • In einem Schritt S40 wird die flache Verbundglasscheibe 10 in einem thermischen Formgebungsverfahren in eine dreidimensionale Form umgeformt, bei der die Verbundglasscheibe 10 auf eine Prozesstemperatur erwärmt wird.
  • In einem Schritt S50 wird die umgeformte Verbundglasscheibe 10 auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei aufgrund der Absorptionseigenschaften des Absorbers sowohl der Bereich mit der lichtundurchlässigen Strukturierung 60 als auch der transparente Bereich 70 ein identisches oder ähnliches Abkühlungsverhalten zeigen.
  • Durch die Erfindung wird somit die Möglichkeit der Herstellung einer Verbundglasscheibe 10 bereitgestellt, die insbesondere auch in den Übergangsbereichen zwischen lichtundurchlässigen Bereichen 60 und lichtdurchlässigen transparenten Bereichen 70 eine hohe optische Qualität aufweist. Da Abbildungsfehler wie Verzeichnungen der optischen Abbildung durch Oberflächenveränderungen vermieden werden, können insbesondere Kameras mit einem hohen Auflösungsvermögen eingesetzt werden, wie dies für Anwendungen wie dem autonomen Fahren erforderlich ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbundglasscheibe
    2
    erste Glasscheibe
    3
    zweite Glasscheibe
    4
    Zwischenschicht
    6
    lichtundurchlässige Strukturierung
    7
    transparenter Bereich
    10
    Verbundglasscheibe
    20
    erste Glasscheibe
    22
    Oberfläche der Glasscheibe
    30
    zweite Glasscheibe
    32
    Oberfläche der Glasscheibe
    40
    Zwischenschicht
    42
    erste Oberfläche der Zwischenschicht
    44
    zweite Oberfläche der Zwischenschicht
    60
    lichtundurchlässige Strukturierung
    70
    transparenter Bereich
    100
    Windschutzscheibe
    120
    Randbereich der Windschutzscheibe
    140
    Grenzbereich

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe (10) mit einer Sichtabdeckung mit einer ersten Glasscheibe (20) und einer zweiten Glasscheibe (30), wobei auf wenigstens einer der beiden Glasscheiben (20, 30) eine Zwischenschicht (40) aus einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, umfassend die folgenden Schritte: - in einem Schritt S10 wird die Oberfläche (42) der Zwischenschicht (40) zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung (60) mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist; oder - in einem Schritt S20 wird die Oberfläche (22) einer der beiden Glasscheiben (20) zumindest teilweise mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung (60) mittels eines Aufbringungsverfahrens versehen, wobei ein Material verwendet wird, das ganz oder teilweise einen Absorber enthält, der im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen höheren Absorptionskoeffizienten und im infraroten Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist; - in einem Schritt S30 werden die erste Glasscheibe (20), die Zwischenschicht (40) und die zweite Glasscheibe (30) miteinander zu der Verbundglasscheibe (10) verbunden, so dass die Verbundglasscheibe (10) zumindest einen Bereich mit einer lichtundurchlässigen Strukturierung (60) und zumindest einen transparenten Bereich (70) aufweist; - in einem Schritt S40 wird die flache Verbundglasscheibe (10) in einem thermischen Formgebungsverfahren in eine dreidimensionale Form umgeformt, bei der die Verbundglasscheibe (10) von Raumtemperatur auf eine höhere Prozesstemperatur erwärmt wird, wobei als Formgebungsverfahren ein Senkbiegeverfahren mit einer Prozesstemperatur von 500°C verwendet wird; - in einem Schritt S50 wird die umgeformte Verbundglasscheibe (10) auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei aufgrund der Absorptionseigenschaften des Absorbers sowohl der Bereich mit der lichtundurchlässigen Strukturierung (60) als auch der transparente Bereich (70) ein identisches oder ähnliches Abkühlungsverhalten zeigen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Aufbringungsverfahren ein Druckverfahren, vorzugsweise ein Siebdruck-, und/oder Offset- und/oder 3D-Druckverfahren verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Glasscheibe (20) und die zweite Glasscheibe (30) aus Kalk-Natron-Glas (Sodalime Glas) bestehen und/oder die erste Glasscheibe (20) und/oder die zweite Glasscheibe (30) aus Alumino-Silikatglas bestehen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Glasscheibe (20) und/oder die zweite Glasscheibe (30) und/oder die Zwischenschicht (40) mit elektronischen Bauelementen wie Antennen, Heizelementen und/oder Sensoren bedruckt wird.
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