DE102020212679A1 - Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasverbundes mit mindestens einem optischen Funktionselement und Verwendung eines solchen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasverbundes (100) mit mindestens einem optischen Funktionselement (1), bei dem der Glasverbund (100) mit einer Funktionsschicht (3) und einer Abdeckschicht (6) gebildet wird und dabei die Funktionsschicht (3) mit mindestens einem optischen Funktionselement (1) ausgebildet ist und vorgeformt wird. Die vorgeformte Funktionsschicht (3) wird relativ zu der Abdeckschicht (6) und gegebenenfalls weiteren Schichten angeordnet und ausgerichtet und anschließend mit ihnen verbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasverbundes mit mindestens einem optischen Funktionselement, bei dem der Glasverbund mit einer Funktionsschicht und einer Abdeckschicht gebildet wird und dabei die Funktionsschicht mit mindestens einem optischen Funktionselement ausgebildet ist und vorgeformt wird. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines solchen geformten Glasverbundes.
- Glasverbünde werden in den verschiedensten Bereichen eingesetzt. Hauptanwendungen liegen dabei unter anderem im Fahrzeugbau, beispielweise bei Windschutzscheiben, und im Bauwesen. Dabei gewinnt die Funktionalisierung der Glasverbünde zunehmend an Bedeutung. Eine solche Funktionalisierung kann beispielsweise die Beheizung eines Glasverbundes, eine integrierte Beleuchtung des Glasverbundes oder die Wiedergabe beziehungsweise Übermittlung von Informationen auf einer Oberfläche des Glasverbundes sein.
- Derartige Funktionalisierungen werden unter anderem mittels Folien oder Platten in einen Glasverbund eingebracht. Üblicherweise werden dabei die Schichten eines Glasverbundes übereinander angeordnet und dann einem Verbund- beziehungsweise Laminationsprozess unterzogen. Allerdings kann es bei der Herstellung des Glasverbundes, insbesondere wenn die funktionalisierende Schicht dick ist und/oder der herzustellende Glasverbund eine Verformung erfährt, zur Ausbildung von Verwerfungen und Welligkeiten der funktionalisierenden Schicht kommen, die im Herstellungsprozess begründet liegen.
- Gerade wenn die Funktionalisierung eines Glasverbundes eine optische Funktion beinhaltet, müssen derartige Verwerfungen und Welligkeiten vermieden werden, um die optische Funktion nicht zu beeinträchtigen. Damit ergibt sich als eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, um einen Glasverbund mit einer integrierten optischen Funktion einfach und möglichst ohne Fehler innerhalb der Ebene der optischen Funktion herzustellen.
- Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Verwendung nach Anspruch 10. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zielt auf die Herstellung eines geformten Glasverbundes mit mindestens einem optischen Funktionselement ab, wobei der Glasverbund wenigstens eine Funktionsschicht und eine Abdeckschicht aufweist. Die Funktionsschicht weist ein Trägerelement und mindestens ein Funktionselement auf. Die Abdeckschicht weist ein Adhäsionsmittel und mindestens eine Scheibe auf. Das Verfahren erfolgt zumindest mit den folgenden Schritten:
- - Positionieren und Ausrichten des mindestens einen optischen Funktionselements und des Trägerelements relativ zueinander,
- - Verbinden und Vorformen des mindestens einen optischen Funktionselements und des Trägerelements unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck zu der Funktionsschicht,
- - Positionieren und Ausrichten der vorgeformten Funktionsschicht und der Abdeckschicht relativ zueinander und
- - Verbinden der vorgeformten Funktionsschicht und der Abdeckschicht unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck zu dem geformten Glasverbund.
- Dabei soll unter einem geformten Glasverbund ein Glasverbund verstanden werden, dessen vormals ebene Einzelelemente während der Fertigung des Gesamtverbundes mindestens eine Verformung erfahren, so dass der geformte Glasverbund am Ende eine Krümmung in mindestens eine Richtung aufweist und damit in mindestens einer Richtung von einer Ebene abweicht. Nachfolgend soll der Lesbarkeit halber ein vorgeformter Glasverbund gleichbedeutend auch nur als Glasverbund bezeichnet werden.
- Das mindestens eine optische Funktionselement kann in Form einer Folie oder Platte vorliegen. Die eigentliche optische Funktion kann dabei nur in einem Bereich oder in mehreren Bereichen oder über die gesamte Fläche des optischen Funktionselementes ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Beschichtung einer Oberfläche des optischen Funktionselements oder durch eine geeignete Materialauswahl und/oder Herstellung des optischen Funktionselements. Auch kann vorgesehen sein, mehrere optische Funktionen beziehungsweise mehrere gleiche oder voneinander verschiedene optische Funktionselemente in einen Glasverbund zu integrieren.
- Das mindestens eine optische Funktionselement bildet mit einem Trägerelement die Funktionsschicht des Glasverbundes. Das Trägerelement ist vorzugsweise ein dicke Folie oder ein Platte, die mit einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylenterephthalat (PET), gebildet ist. Bevorzugte Dicken liegen im Bereich von 500 µm bis 3000 µm. Das mindestens eine optische Funktionselement und das Trägerelement werden zueinander positioniert und ausgerichtet, also im einfachsten Fall passend übereinandergelegt.
- Sind das mindestens eine optische Funktionselement und das Trägerelement in der gewünschten Relativposition zueinander, werden sie unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck miteinander zu der Funktionsschicht verbunden und vorgeformt, wobei die Vorformung die spätere endgültige Form des geformten Glasverbundes nicht erreichen muss. Allerdings erweist es sich als vorteilhaft, sich der gewünschten Form weitgehend anzunähern, um mehr von den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu profitieren.
- Das Verbinden und Vorformen kann beispielsweise mittels eines an sich bekannten Formwerkzeuges, mittels Tiefziehen oder unter Einwirkung von erhöhten Temperaturen und dem Eigengewicht des Trägerelementes und des mindestens einen optischen Funktionselements, während diese auf einem Formwerkzeug angeordnet sind, und/oder unter Verwendung von Vakuum erfolgen.
- Nach Abschluss des Verbund- und Vorformprozesses der Funktionsschicht behält diese ihre Form und wird dem nächsten Schritt zugeführt. Dort werden die Funktionsschicht und die Abdeckschicht relativ zueinander positioniert und ausgerichtet. Die Abdeckschicht weist wenigstens ein Adhäsionsmittel und eine Scheibe auf, kann jedoch auch weitere Scheiben und/oder andere Elemente oder Komponenten enthalten. Die Scheibe kann eine Kunststoffscheibe oder eine Glasscheibe sein. Die Scheibe kann optional bereits vorgeformt sein.
- Zweckmäßigerweise erfolgt die Anordnung von Funktionsschicht und Abdeckschicht zueinander so, dass die Abdeckschicht und das Trägerelement der Funktionsschicht das mindestens eine optische Funktionselement umschließen, um es vor äußeren Einflüssen zu schützen. Je nach übrigem Aufbau beziehungsweise dem Vorhandensein weiterer Schichten kann die Reihenfolge beziehungsweise die Anordnung der genannten Elemente zueinander auch davon abweichen.
- Nun werden unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck die Funktionsschicht und die Abdeckschicht zu dem Glasverbund mit optischer Funktion verbunden. Auch hier können beispielsweise das Tiefziehen, ein Zusammenwirken aus Temperatur und Eigengewicht, ein Formwerkzeug und/oder das Aufbringen eines Vakuums genutzt werden. Weiterhin sind Bonding- beziehungsweise Klebeprozesse möglich. Sind weitere Schichten beziehungsweise Komponenten vorgesehen, werden diese vorzugsweise im gleichen Vorgang in den Glasverbund eingebunden.
- Sowohl in diesem Verbundprozess von Funktionsschicht und Abdeckschicht als auch während des Verbundprozesses innerhalb der Funktionsschicht muss jedoch beim Aufbringen erhöhter Temperaturen darauf geachtet werden, dass das mindestens eine optische Funktionselement nicht infolge der Temperatureinwirkung zerstört oder beeinträchtigt wird. Die Vorformung während der Ausbildung der Funktionsschicht sollte bei Temperaturen im Bereich von 60 °C bis 110 °C, bevorzugt im Bereich von 70 °C bis 100 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 80 °C bis 90 °C erfolgen. Dies dient vor allem dem Schutz des mindestens einen optischen Funktionselements, um dessen optische Funktion nicht zu beeinträchtigen.
- Durch das Aufbringen des mindestens einen optischen Funktionselements auf ein Trägerelement und die gemeinsame Vorformung kann die Ausbildung von Falten oder Welligkeiten bei der Ausbildung des Gesamtverbundes vermieden werden. Damit entsteht weniger Ausschuss beziehungsweise muss das mindestens eine optische Funktionselement nicht durch einen Rückschnitt angepasst werden, um die Falten- und Wellenbildung zu vermeiden. Damit kann die optische Funktion auch näher an den Rand des Glasverbundes herangeführt werden. Durch das Einbringen des mindestens einen optischen Funktionselementes wird die optische Funktion fest in den Glasverbund integriert und damit vor äußeren Einwirkungen geschützt.
- In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Integration des mindestens einen optischen Funktionselements in den Glasverbund eine Spiegelfläche, eine Streuschicht, eine Beugungsschicht und/oder eine Reflektionsschicht ausgebildet. Die optische Funktion des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geformten Glasverbundes kann also vorzugsweise das Spiegeln, Streuen, Beugen und/oder Reflektieren von Licht umfassen. Dadurch können variable Oberflächengestaltungen beziehungsweise Visualisierungen erreicht werden. Diese entstehen je nach Richtung, Wellenlänge und Intensität des Lichtes, das auf den geformten Glasverbund fällt oder gezielt auf den geformten Glasverbund gerichtet wird, und der beabsichtigten Wirkung des optischen Funktionselements als Spiegel, Streufläche, Beugungs- und/oder Reflektionsschicht. Ziel kann dabei beispielsweise eine Übermittlung von Informationen an einen Betrachter oder eine variable gestalterische Wirkung sein. In einem Fahrzeug kann dies unter anderem Verwendung bei der Ausbildung eines Head-up-Displays finden.
- Das optische Funktionselement kann insbesondere in Form eines holografischen Elements, eines diffraktiven Elements oder einer Metalinse ausgebildet werden.
- Unter holografischen Elementen, auch holografisch-optische Elemente genannt, werden Elemente zusammengefasst, deren Funktionsprinzip auf der Holografie beruht. Sie werden üblicherweise durch die Belichtung eines holografischen Films mittels Laserstrahlung hergestellt. Sie können beispielsweise als sehr dünne Filmfolien ausgebildet werden. Holografische Elemente können wie Prismen, Linsen oder Spiegel wirken. Sie können das Licht in seine Spektralfarben zerlegen, dabei werden jedoch nur die Lichtstrahlen gebeugt, die innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs einfallen. Außerhalb dieses Bereiches ist das holografische Element klar. Durch die Überlagerung mehrerer Hologramme kann Licht in verschiedene Richtungen gestreut werden.
- Diffraktive Elemente sind optische Elemente zur Formung einfallenden Lichts nach dem physikalischen Prinzip der Beugung. Dazu werden in den diffraktiven Elementen Mikrostrukturen auf- oder eingebracht, beispielsweise durch Fotolithografie. Es entstehen unterschiedliche optische Weglängen für das einfallende oder aufgebrachte Licht, wodurch Phasenmodulationen und resultierend daraus Interferenzmuster entstehen.
- Metalinsen greifen dieses Funktionsprinzip auf, indem sie Nanostrukturen zum Formen und Leiten von Licht verwenden. Auf einem lichtdurchlässigen Trägermaterial werden dazu unterschiedlich dimensionierte nanoskalige Elemente in einer vorbestimmten Anordnung erzeugt. Trifft nun Licht auf eine solche Metaoberfläche, so werden die einzelnen Lichtwellen an diesen Elementen unterschiedlich stark verzögert. In der Folge kommt es zu Überlagerungen und Bildung neuer Wellenfronten mit anderen Ausbreitungsrichtungen.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann darin liegen, dass das mindestens eine optische Funktionselement mit einem Kunststoff ausgebildet wird. Es versteht sich von selbst, dass dieser transparent sein sollte. Die Verwendung von Kunststoffen erweist sich hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und des Gewichts als vorteilhaft. Durch die Verwendung eines Kunststoffes für das mindestens eine optische Funktionselement kann dieses während der Ausbildung der Funktionsschicht durch Wärmeeinwirkung mit dem Trägerelement verbunden werden, ohne dass dazu ein Adhäsionsmittel oder dergleichen benötigt wird. Durch eine geeignete Wahl des Kunststoffes des mindestens einen optischen Funktionselementes, nämlich hinsichtlich seiner Steifigkeit und seines temperaturabhängigen Verhaltens, so dass dieser dem des Trägerelements gleicht oder mit diesem nahe beieinander liegt, kann das Verbinden und Vorformen der Funktionsschicht dahingehend optimiert werden, dass das Risiko der Wellen- oder Faltenbildung weiter reduziert wird.
- Als ein solcher Kunststoff kann insbesondere ein Photopolymer Anwendung finden. Photopolymere sind Kunststoffe, deren Eigenschaften sich ändern, wenn Licht auf sie trifft. Sie können gezielt empfindlich auf verschiedenen Wellenlängen eingestellt werden. Häufig werden sie in Form von Folien angeboten, wobei in diesen Folien sogar mehrere optische Funktionen kombiniert werden können. Photopolymere eignen sich besonders, jedoch nicht ausschließlich, zur Ausbildung holografischer Elemente.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens liegt vor, wenn während der Ausbildung des Verbundes von Funktionsschicht und Abdeckschicht eine Endverformung der Funktionsschicht erfolgt. Wie bereits ausgeführt muss bei der Vorformung der Funktionsschicht nicht unbedingt die Endverformung der Funktionsschicht erreicht werden. Dies kann, gemeinsam mit der Abdeckschicht und gegebenenfalls weiteren Schichten, bei der Ausbildung des Gesamtverbundes geschehen. Die vorgeformte Funktionsschicht wird also wie bereits ausgeführt positioniert und ausgerichtet und während der Einwirkung von Druck und/oder Temperatur auf die zur Ausbildung des Glasverbundes angeordneten Schichten wird auch eine Verformung bewirkt, so dass der Glasverbund nach diesem Verbundprozess seine gewünschte Endform aufweist. Dabei wird die vorgeformte Funktionsschicht auch der genannten weiteren Verformung unterzogen. Da jedoch die Funktionsschicht in sich bereits einen Verbund zwischen dem mindestens einen Funktionselement und der Trägerschicht aufweist, ist eine Wellen- oder Faltenbildung in Folge der weiteren Verformung nicht zu befürchten. Eine Endverformung der Funktionsschicht während der Ausbildung des Gesamtverbundes kann unter anderem dann vorteilhaft sein, wenn der Transport einer endgeformten Funktionsschicht organisatorisch, vor allem in Hinblick auf den Platzbedarf, schwierig wäre.
- In einer nächsten bevorzugten Ausgestaltung ist das Adhäsionsmittel der Abdeckschicht mit einer PVB-Folie (Polyvinylbutyral-Folie), einer EVA-Folie (Ethylenvinylacetat-Folie), einer TPU-Folie (Folie aus thermoplastischem Elastomer), einem Klebstoff, einem Acrylat oder einem Gießharz gebildet.
- Den genannten PVB-Folien, EVA-Folien oder TPU-Folien ist gemein, dass sie reißfest und zähelastisch sind. Insbesondere PVB-Folien sind in vielen verschiedenen Farbtönen erhältlich und können auch bedruckt werden. Sie können zudem als UV-Schutz wirken. TPU- und EVA-Folien weisen gegenüber zusätzlichen Zwischenlagen eine höhere Adhäsion als PVB auf, was die Gefahr von späteren Delaminationen oder Mikrorissen mindert. Die Folien werden gemeinhin auch als Laminierfolien bezeichnet und können als Rollen bereitgestellt und verarbeitet werden.
- Acrylate haben den Vorteil, schnell auszuhärten und farbecht zu sein. Bei Verwendung vorwiegend ungesättigter Acrylate als Hauptkomponenten kann das Aushärten durch Strahlung beschleunigt werden.
- Gießharze werden flüssig verarbeitet und erstarren dann infolge einer chemischen Vernetzungsreaktion. Vorteil der Verwendung von Gießharz als Adhäsionsmittel ist die Erhöhung der mechanischen Stabilität sowie der Vibrations- und Schockfestigkeit.
- Klebstoffe sollen alle nichtmetallischen Stoffe umfassen, mit denen Werkstoffe durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) und ihre innere Festigkeit (Kohäsion) verbunden werden können. Vorteilhaft kann dabei insbesondere die Verwendung eines 2-Komponenten-Polyurethan(PUR)-Klebstoffes sein, der sich durch seine gute Haftung auszeichnet. Die Verwendung von Klebstoffen und insbesondere eines 2K-PUR-Klebstoffes hat außerdem den Vorteil, dass die erforderlichen Temperaturen zur Ausbildung eines Verbundes deutlich geringer sein können als bei anderen Adhäsionsmittel. Statt der im Autoklaven sonst üblichen 120 °C bis 140 °C reichen in diesem Fall Temperaturen um 100 °C aus.
- Welches Verbundmaterial gewählt wird, hängt neben den Anforderungen an den fertigen Glasverbund und die Fertigung auch vom Material der zu verbindenden Scheiben ab. Für Kunststoffscheiben kommen vorzugsweise TPU-Folien, Acrylate und kunststoffkompatible Klebstoffe zur Ausbildung des Verbunds zum Einsatz.
- Ferner kann vor der Ausbildung des Verbundes von Funktionsschicht und Abdeckschicht eine dritte Schicht auf einer der Abdeckschicht abgewandten Oberfläche der Funktionsschicht positioniert und ausgerichtet werden, die mit einem Adhäsionsmittel und mindestens einer Scheibe ausgebildet ist und während der Ausbildung des Verbundes mit der Funktionsschicht verbunden wird. Durch eine solche dritte Schicht, die der Abdeckschicht an der Funktionsschicht gegenüberliegt, wird die Funktionsschicht beidseitig umschlossen und ist so von beiden Seiten gegen äußere Einwirkungen, insbesondere auch mechanische Einwirkungen, geschützt.
- Eine solche dritte Schicht weist mindestens eine Scheibe und ein Adhäsionsmittel auf, wobei hinsichtlich des Adhäsionsmittels das Gleiche gilt wie für das Adhäsionsmittel der Abdeckschicht. Die Scheibe der dritten Schicht kann mit Glas oder Kunststoff gebildet sein. Material und Dicke sind dabei abhängig vom Einsatzort des Glasverbundes und den dort herrschenden Anforderungen. Die dritte Schicht kann bereits eine Vorverformung aufweisen.
- Die dritte Schicht wird also ebenfalls relativ zu der Funktionsschicht angeordnet und ausgerichtet. Sind alle Schichten des herzustellenden Glasverbundes angeordnet und ausgerichtet, also die vorgeformte Funktionsschicht, die Abdeckschicht, die dritte Schicht und gegebenenfalls weitere Schichten, kann der Gesamtverbund aller Schichten durch Aufbringen von Temperatur und/oder Druck ausgebildet werden.
- Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Funktionsschicht auf der dem Trägerelement abgewandten Oberfläche des mindestens einen optischen Funktionselements mit einer Schutzschicht ausgebildet wird. Die Funktionsschicht wird in diesem Fall also mit mindestens drei Lagen gebildet, nämlich dem Trägerelement, dem mindestens einen Funktionselement und der Schutzschicht, wobei die Schutzschicht und das Trägerelement das mindestens eine Funktionselement umschließen. Diese Schutzschicht kann beispielsweise mit Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylenterephthalat (PET) gebildet sein und eine Dicke im Bereich von 20 µm bis 100 µm aufweisen. Die Schutzschicht kann vorgesehen sein, um das mindestens eine Funktionselement vor Weichmachern und dergleichen in den benachbarten Schichten und im Fertigungsprozess zu schützen, zudem sind optische Funktionselemente oft klebrig, so dass eine Schutzschicht auch ein ungewolltes Verkleben der Funktionsschicht oder des mindestens einen optischen Funktionselements mit sich oder anderen Komponenten verhindert. Ist das mindestens eine optische Funktionselement mit einem Kunststoff ausgebildet, ist zudem kein Adhäsionsmittel erforderlich, da die Verbindung der Schutzschicht mit dem mindestens eine optischen Funktionselement durch Temperatureinwirkung erreicht werden kann.
- Ebenfalls vorteilhaft ist das Aufbringen einer Antireflektionsschicht auf einer Oberfläche des geformten Glasverbundes, auf der eine Lichteinwirkung erfolgen soll. Die optische Funktion des Glasverbundes soll mittels der Funktionsschicht bewirkt werden. Dabei wäre es nachteilig, wenn die Oberfläche des Glasverbundes, auf die die Lichteinwirkung zum Zusammenwirken mit der Funktionsschicht auftrifft, das einfallende Licht reflektieren würde. Um derartige Störungen zu vermeiden, sollte auf diese Oberfläche die besagte Antireflektionsschicht aufgebracht werden, auch als AR-Schicht oder AR-Coating bezeichnet. Dies kann sowohl bereits auf der fraglichen Einzelkomponente des Glasverbundes erfolgen, bevor dieser der Positionierung und Ausrichtung für den Glasverbund zugeführt wird, aber auch nach Herstellung des Gesamtverbundes.
- Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Glasverbund mit mindestens einem optischen Funktionselement hat viele Verwendungsmöglichkeiten, dazu gehören unter anderem die Verwendung als Frontscheibe eines Fahrzeugs. Hier kann durch das mindestens eine optische Funktionselement oder die gesamte Funktionsschicht beispielsweise ein Head-up-Display verwirklicht werden. Dabei kann durch die integrierte Funktionsschicht eines Head-up-Displays derart weiterentwickelt werden, dass ein Spiegel im Bereich des abbildenden beziehungsweise optischen Systems, manchmal auch Dash-Spot genannt, entfallen kann, da dessen Wirkung durch das mindestens eine optische Funktionselement beziehungsweise die Funktionsschicht ersetzt werden kann. Die Ausbildung des optischen Systems, also der Vorrichtung, die die in dem Head-up-Display anzuzeigenden Informationen bereitstellt und dorthin projiziert, kann damit kompakter gestaltet werden. In der Folge kann der verfügbare Bauraum besser genutzt werden und die mögliche Anzeigefläche des Head-up-Displays wird vergrößert.
- Eine weitere Anwendung ist die Verwendung des geformten Glasverbundes als transparente Anzeigefläche im Bauwesen und/oder im Verkehrswesen. Dazu werden Informationen, künstlerische Darstellungen und dergleichen auf den geformten Glasverbund projiziert beziehungsweise eingestrahlt und durch die Funktionsschicht zu der gewünschten Anzeige gewandelt. Damit können individuelle und variierende Anzeigen geschaffen werden, wozu auch Werbung, die Anzeige aktueller Aktionen oder Angebote sowie Hinweise in Notfällen gehören können. Im privaten Bereich beziehungsweise im Wohnbereich können so variable Innenraumgestaltungen verwirklicht werden. Im Verkehrswesen können dazu Anzeigen in Bahnhöfen, Flughäfen, Häfen oder Parkhäusern realisiert werden.
- Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbundglas kann auch als Beleuchtungselement Verwendung finden, insbesondere wenn das mindestens eine optische Element zur Lichtleitung im Verbundglas vorgesehen ist.
- Mit dem Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundglases wird es möglich, optische Funktionen in geformte Glasverbünde zu integrieren und dabei die im Stand der Technik unvermeidlichen Falten oder Welligkeiten in der Funktionsschicht zu vermeiden. Dies erlaubt eine freiere und großzügigere Gestaltung der Funktionsschicht im Glasverbund und bringt weniger Ausschuss oder fehlerhafte Flächen mit sich. Derartig optisch funktionalisierte geformte Glasverbünde können vielseitig eingesetzt werden und gegebenenfalls optische Elemente an anderer Stelle eines Aufbaus entbehrlich machen.
- Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
- Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert. Es zeigt:
-
1 einen Prinzipschnitt durch einen Glasverbund während der Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. -
1 zeigt einen Glasverbund 100, wie er in einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden kann. Zunächst werden ein optisches Element 1, ein Trägerelement 2 und eine Schutzschicht 7 übereinander angeordnet und ausgerichtet. Das Trägerelement 2 ist eine PMMA-Platte mit einer Dicke von 2500 µm. Die Schutzschicht 7 wird mit PMMA ausgebildet und weist eine Dicke von 50 µm auf. - Als optisches Element 1 wird ein Photopolymer verwendet, mit dem mittels holografischer Elemente eine Spiegelfläche ausgebildet werden kann. Der entstehende Glasverbund 100 soll als Frontscheibe eines Fahrzeugs mit Head-up-Display im Bereich des optischen Funktionselements 1 verwendet werden.
- Das Trägerelement 2 und die Schutzschicht 7 schließen das optische Element 1 ein. Ist die jeweilige Endlage der drei Schichten zueinander erreicht, werden diese bei Temperaturen von 80 °C bis 90 °C auf einem Formwerkzeug geformt und miteinander verbunden. Es entsteht eine vorgeformte Funktionsschicht 3, deren Form jedoch noch nicht der endgültigen gewünschten Form entspricht.
- Diese vorgeformte Funktionsschicht 3 wird nun relativ zu einer Abdeckschicht 6 und einer dritten Schicht 10 angeordnet und ausgerichtet. Diese beiden Schichten 6, 10 umschließen die Funktionsschicht 3 von beiden Seiten, stabilisieren sie und schützen sie vor äußeren Einflüssen.
- Die Abdeckschicht 6 ist mit einer Glasscheibe 4 und einer 2-Komponenten-Polyurethan-Klebeschicht als Adhäsionsmittel 5 ausgebildet, um den Verbund mit der Funktionsschicht 3 herzustellen. Die dritte Schicht 10 weist ebenfalls eine Glasschicht 8 und eine 2-Komponenten-Polyurethan-Klebeschicht als Adhäsionsmittel 9 auf.
- Unter Einwirkung von erhöhter Temperatur und Druck wird nun der Gesamtverbund aus Abdeckschicht 6, vorgeformter Funktionsschicht 3 und dritter Schicht 10 ausgebildet. Dabei wird der Glasverbund 100 in seine endgültige Form gebracht, das heißt, die Funktionsschicht 3 erfährt dabei eine Endverformung.
- Der so ausgebildete Glasverbund 100 soll wie erwähnt als Frontscheibe mit einem Head-up-Display für ein Fahrzeug verwendet werden. Dabei weist die Abdeckschicht 6 nach außen, während die dritte Schicht 10 ins Innere des Fahrzeugs weist. Um zu verhindern, dass die auf die Frontscheibe projizierten Informationen ungewollt an der Oberfläche der dritten Schicht 10 reflektieren, wird auf diese abschließend eine Antireflektionsschicht 11 aufgebracht.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- optisches Funktionselement
- 2
- Trägerelement
- 3
- Funktionsschicht
- 4
- Scheibe
- 5
- Adhäsionsmittel
- 6
- Abdeckschicht
- 7
- Schutzschicht
- 8
- Scheibe
- 9
- Adhäsionsmittel
- 10
- dritte Schicht
- 11
- Antireflektionsschicht
- 100
- geformter Glasverbund
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasverbundes (100) mit mindestens einem optischen Funktionselement (1) mit zumindest den folgenden Schritten: - Positionieren und Ausrichten mindestens eines optischen Funktionselements (1) und eines Trägerelements (2) relativ zueinander, - Verbinden und Vorformen des mindestens einen optischen Funktionselements (1) und des Trägerelements (2) unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck zu einer Funktionsschicht (3), - Positionieren und Ausrichten der vorgeformten Funktionsschicht (3) und einer Abdeckschicht (6) relativ zueinander, wobei die Abdeckschicht (6) ein Adhäsionsmittel (5) und mindestens eine Scheibe (4) aufweist, und - Verbinden der vorgeformten Funktionsschicht (3) und der Abdeckschicht (6) unter Einwirkung von Temperatur und/oder Druck zu dem geformten Glasverbund (100).
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Integration des mindestens einen optischen Funktionselements (1) in den geformten Glasverbund (100) eine Spiegelfläche, eine Streuschicht, eine Beugungsschicht und/oder eine Reflektionsschicht, insbesondere in Form eines holografischen Elements, eines diffraktiven Elements oder einer Metalinse ausgebildet wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Funktionselement (1) mit einem Kunststoff, insbesondere einem Photopolymer, ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformung der Funktionsschicht (3) bei Temperaturen im Bereich von 60 °C bis 110 °C, bevorzugt im Bereich von 70 °C bis 100 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 80 °C bis 90 °C erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ausbildung des Verbundes von Funktionsschicht (3) und Abdeckschicht (6) eine Endverformung der Funktionsschicht (3) erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adhäsionsmittel (5) der Abdeckschicht (6) mit einer PVB-Folie, einer EVA-Folie, einer TPU-Folie, einem Klebstoff, einem Acrylat oder einem Gießharz gebildet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausbildung des Verbundes von Funktionsschicht (3) und Abdeckschicht (6) eine dritte Schicht (10) auf einer der Abdeckschicht (6) abgewandten Oberfläche der Funktionsschicht (3) positioniert und ausgerichtet wird, die mit einem Adhäsionsmittel (9) und mindestens einer Scheibe (8) ausgebildet ist, und während der Ausbildung des Verbundes mit der Funktionsschicht (3) verbunden wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (3) auf der dem Trägerelement (2) abgewandten Oberfläche des mindestens einen optischen Funktionselements (1) mit einer Schutzschicht (7) ausgebildet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche des geformten Glasverbundes (100), auf der eine Lichteinwirkung erfolgen soll, eine Antireflektionsschicht (11) aufgebracht wird.
- Verwendung eines nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten geformten Glasverbundes (100) mit mindestens einem optischen Funktionselement (1) als Frontscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere als Frontscheibe mit einem Head-up-Display, als transparente Anzeigefläche im Bauwesen und/oder im Verkehrswesen und/oder als Beleuchtungselement.
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- 2020-10-07 DE DE102020212679.8A patent/DE102020212679A1/de active Pending
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