DE102021103516A1

DE102021103516A1 - Verfahren zur herstellung einer holografischen verbundglasscheibe

Info

Publication number: DE102021103516A1
Application number: DE102021103516.3A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schröder; Jan Magnus Guldbakke; Daniel Krekel; Christel Manecke; Enrico Orselli
Original assignee: Covestro Deutschland AG; Volkswagen AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG; Volkswagen AG
Priority date: 2021-02-15
Filing date: 2021-02-15
Publication date: 2022-08-18
Also published as: WO2022171798A1

Abstract

Das Verfahren (200) zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe (100) umfasst die Schritte: i) Bereitstellen (201) einer holografischen Filmschicht (101), umfassend eine holografische Photopolymerfilmschicht (102B), welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht (103) und einer zweiten Substratfilmschicht (104) angeordnet ist, wobei eine der Substratfilmschichten (103, 104) eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, wobei die Steifigkeit als das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Dicke der einen der Substratfilmschichten (103, 104) berechnet wird, ii) Bereitstellen (202) eines geschichteten Scheibenvorläufers (105), umfassend die holografische Filmschicht (101), eine erste Polymerfilmschicht (106), eine zweite Polymerfilmschicht (107), eine erste Glasscheibe (108) und eine zweite Glasscheibe (109), wobei: die holografische Filmschicht (101) zwischen der ersten Polymerfilmschicht (106) und der zweiten Polymerfilmschicht (107) angeordnet ist; die erste Polymerfilmschicht (106) zwischen der holografischen Filmschicht (101) und der ersten Glasscheibe (108) angeordnet ist; und die zweite Polymerfilmschicht (107) zwischen der holografischen Filmschicht (101) und der zweiten Glasscheibe (109) angeordnet ist; und iii) Laminieren (203) des geschichteten Scheibenvorläufers (105), um die holografische Verbundglasscheibe (100) zu erhalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe sowie einen Scheibenvorläufer.
Volumenholografisch optische Elemente (vHOE) finden beispielsweise in Head-Up-Displays (HUD), Smart Glass (SG) oder Augmented-Reality-Systemen (AR) Anwendung und sind dafür ausgelegt, digitale Inhalte darzustellen. In Verbundglasscheiben mit vHOE wird ein Hologramm dazu verwendet, eine optische Funktion zu realisieren, beispielsweise in Form einer Linse in einem HUD oder in Form eines Streuelements in einem transparenten Display. Das entstehende Bild wird vom Benutzer der Verbundglasscheibe mit vHOE in einer zwei- oder dreidimensionalen Form gesehen. So nimmt der Benutzer die mittels des Hologramms dargestellten Informationen wahr, ohne die Blickrichtung von der Verbundglasscheibe abwenden zu müssen, beispielsweise auf Kontroll- bzw. Steuerelemente in einem Fahrzeug.
Bei der Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe wird in der Regel ein (volumen)holografisches optisches Element mittels Laminieren zwischen zwei Glasscheiben fixiert. Das Laminieren findet allerdings in der Regel durch Einwirken von Hitze und/oder Druck statt, wodurch die holografische Performance des (v)HOE, wie die Beugungseffizienz oder die Beugungsbedingungen, nachteilig beeinflusst werden können. Beispielsweise kann sich das (v)HOE beim Laminieren wellen (sogenannter „Orange Peel“), wodurch die gebeugte Lichtwelle verzerrt wird und so die optische Funktion des (v)HOE fehlerhaft ist, was zu Abbildungsfehlern führt.
Die US 2019/0101865 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe, bei welchem eine unbelichtete Photopolymerfilmschicht zwischen zwei Glasscheiben laminiert wird und anschließend durch Belichten der Photopolymerfilmschicht ein optisches holografisches Element erzeugt wird. Die dem Belichten vorangehenden Verfahrensschritte müssen dabei in Abwesenheit von Umgebungslicht erfolgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe bereitzustellen, bei welchem die oben genannten Nachteile effizient vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe, umfassend die Schritte:

i) Bereitstellen einer holografischen Filmschicht mit einer holografischen Photopolymerfilmschicht, welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht und einer zweiten Substratfilmschicht angeordnet ist, wobei eine der Substratfilmschichten eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, wobei die Steifigkeit als das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Dicke der einen der Substratfilmschichten berechnet wird;
ii) Bereitstellen eines geschichteten Scheibenvorläufers, umfassend die holografische Filmschicht, eine erste Polymerfilmschicht, eine zweite Polymerfilmschicht, eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe, wobei:
- - die holografische Filmschicht zwischen der ersten Polymerfilmschicht und der zweiten Polymerfilmschicht angeordnet ist;
- - die erste Polymerfilmschicht zwischen der holografischen Filmschicht und der ersten Glasscheibe angeordnet ist;
- - die zweite Polymerfilmschicht zwischen der holografischen Filmschicht und der zweiten Glasscheibe angeordnet ist; und
iii) Laminieren des geschichteten Scheibenvorläufers, um die holografische Verbundglasscheibe zu erhalten.

Es wurde festgestellt, dass die Anordnung der holografischen Photopolymerfilmschicht zwischen zwei Substratfilmschichten, wobei zumindest eine der Substratfilmschichten eine hohe Steifigkeit aufweist, die belichtete, holografische Photopolymerfilmschicht stabilisiert, so dass das Einwirken von beispielsweise Hitze und/oder Druck beim Laminieren die Darstellung des Hologramms nicht beeinträchtigt. Insbesondere kann so beim Laminieren das Auftreten des „Orange Peel“, welcher zu Abbildungsfehlern des Hologramms führt, reduziert oder vermieden werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei der holografischen Photopolymerfilmschicht um eine Photopolymerfilmschicht mit volumenholografischen optischen Elementen (vHOE), und somit bei der holografischen Verbundglasscheibe um eine Verbundglasscheibe mit volumenholografischen optischen Elementen. In der diffraktiven Optik unterscheidet man zwischen beugenden Strukturen, die auf einer Oberfläche eingeprägt wurden und solchen, die in der Tiefe der entsprechenden Struktur enthalten sind. Handelt es sich bei Letzterer um periodisch variierende Schichten unterschiedlichen Brechungsindexes, so spricht man von volumenholografischen optischen Elementen (Phasenhologrammen).
Die Steifigkeit wird als Maß für die stabilisierende Wirkung der einen der Substratfilmschichten, z. B. der ersten Substratfilmschicht, erachtet und berechnet sich als das Produkt aus dem Elastizitätsmodul der einen der Substratfilmschichten und der Dicke der einen der Substratfilmschichten.
Die andere der Substratfilmschichten, z. B. die zweite Substratfilmschicht, wirkt in der Verbundglasscheibe primär als Schutzschicht für die holografische Photopolymerfilmschicht. So kann die andere Substratfilmschicht die holografische Photopolymerfilmschicht beispielsweise vor Weichmachern aus der zweiten Polymerfilmschicht schützen. Auch die eine der Substratfilmschichten wirkt in der Verbundglasscheibe, zusätzlich zu ihrer stabilisierenden Funktion, üblicherweise als Schutzschicht. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen sowohl die erste als auch die zweite Substratfilmschicht eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm auf.
Erfindungsgemäß beträgt die Steifigkeit der einen Substratfilmschicht, beispielsweise der ersten Substratfilmschicht, und optional der zweiten Substratfilmschicht, mindestens 200 MPa·mm, bevorzugt mindestens 300 MPa·mm, besonders bevorzugt mindestens 400 MPa·mm oder mindestens 500 MPa·mm. Um eine gute Verarbeitbarkeit zu erreichen, beträgt die Steifigkeit der einen Substratfilmschicht, beispielsweise der ersten Substratfilmschicht, und optional der zweiten Substratfilmschicht, vorzugsweise höchstens 2000 MPa·mm, bevorzugt höchstens 1000 MPa·mm, besonders bevorzugt höchstens 750 MPa·mm. Die Steifigkeit der einen Substratfilmschicht, beispielsweise der ersten Substratfilmschicht, und optional der zweiten Substratfilmschicht beträgt üblicherweise 200 bis 2000 MPa·mm, bevorzugt 300 bis 1000 MPa·mm, besonders bevorzugt 400 bis 750 MPa·mm oder 500 bis 750 MPa·mm.
Der Elastizitätsmodul (auch E-Modul, Zugmodul, Dehnungsmodul, oder Youngscher Modul) beschreibt den proportionalen Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers. Eine Schicht aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul weist eine höhere Steifigkeit auf als eine Schicht aus einem Material mit niedrigerem Elastizitätsmodul. Der Elastizitätsmodul der Substratfilmschichten kann gemäß
DIN EN ISO 527-3 bestimmt werden und ist auch der Fachliteratur, beispielweise aus tabellarischen Übersichten, zu entnehmen.
Die Substratfilmschichten weisen üblicherweise einen Elastizitätsmodul von mindestens 800 MPa, vorzugsweise mindestens 1000 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1300 MPa und ganz besonders bevorzugt mindestens 1500 MPa auf. Üblicherweise liegt der Elastizitätsmodul der Substratfilmschichten im Bereich von 800 bis 4500 MPa oder 1000 bis 4500 MPa, vorzugsweise 1300 bis 4000 MPa und besonders bevorzugt 1500 bis 3500 MPa.
Unter dem Begriff „Dicke“ wird hier und im Folgenden die Schichtdicke verstanden. Vorzugsweise weisen die Schichten der Verbundglasscheibe jeweils eine einheitliche Dicke auf. Bei einer sich über die Fläche der Schicht ändernden Dicke wird zur Berechnung der Steifigkeit die geringste Dicke verwendet.
Die Dicke der anderen Substratfilmschicht, beispielsweise der zweiten Substratfilmschicht, beträgt vorzugsweise mindestens 25 µm, besonders bevorzugt mindestens 50 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens 65 µm. Um eine gute Verarbeitbarkeit zu erreichen, beträgt die Dicke der anderen Substratfilmschicht üblicherweise höchstens 500 µm, vorzugsweise höchstens 400 µm, besonders bevorzugt höchstens 300 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens 375 µm. Die Dicke der anderen Substratfilmschicht beträgt beispielsweise 25 bis 500 µm, 25 bis 400 µm, 50 bis 400 µm oder 50 bis 300 µm, bevorzugt 50 bis 275 µm, besonders bevorzugt 60 bis 275 µm oder 65 bis 275 µm.
Vorzugsweise umfassen die Substratfilmschichten ein Polymer, welches ausgewählt ist unter Polycarbonaten, Polyamiden, Celluloseacetaten, Polyestern und Cycloolefin-Polymeren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die Substratfilmschichten aus dem Polymer.
Polycarbonate werden in der Regel aus Diolen und einer Carbonylquelle hergestellt, beispielsweise mittels Polykondensation von Phosgen mit einem Diol hergestellt. Alternativ kann die Herstellung auch aus der Umesterung eines Kohlensäurediesters mit einem Diol erfolgen. Als Diole werden beispielsweise Bisphenol A, Bisphenol S, Tetramethylbisphenol A, Dihydroxydiphenylsulfid, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (BPTMC) oder 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-ethan (THPE) verwendet, insbesondere Bisphenol A. Ein besonders bevorzugtes Polycarbonat ist das aus der Polykondensation von Phosgen mit Bisphenol A erhältliche Produkt.
Geeignete Polyamide umfassen aliphatische Polyamide, wie Polyamid aus ε-Caprolactam (Polycaprolactam, PA 6) oder aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure (PA 6.6); teilaromatische Polyamide, wie Polyamid aus Hexamethylendiamin und Terephthalsäure (PA 6T); und aromatische Polyamide (Polyaramide), wie Polyamid aus para-Phenylendiamin und Terephthalsäure. Polyamide umfassen Homopolyamide und Copolyamide wie PA 6/66 oder PA 66/610 und können teilkristallin oder amorph vorliegen. Besonders bevorzugt sind aliphatische Polyamide, insbesondere aliphatische Homopolyamide, ganz besonders bevorzugt PA 6 oder PA 6.6.
Celluloseacetate sind die Essigsäureester der Cellulose. Geeignete Celluloseacetate umfassen Cellulosetriacetat und dessen partiell oder vollständig verseiften Derivate. Besonders bevorzugt ist Cellulosetriacetat.
Geeignete Polyester umfassen Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polytrimethylenterephthalat (PTT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyarylate (PAR) und ungesättigte Polyesterharze (UP).
Geeignete Cycloolefin-Polymere umfassen Cycloolefin-Copolymere.

Die nachfolgende Tabelle gibt für beispielhafte Verbindungen den Elastizitätsmodul an. Tabelle 1. Elastizitätsmodul beispielhafter Verbindungen gemäß DIN EN ISO 527-3.

Verbindung	Elastizitätsmodul [MPa]
Polycarbonat	2100 bis 2400
Polyacetal (POM-C)	2700
Polyacetal (POM-H)	3100
Polyamid 6 (PA 6)	1400
Polyamid 66 (PA 6.6)	2000
Polytetrafluorethylen (Teflon)	500
Polyethylen (HDPE)	600 bis 1450
Polyethylen (LDPE)	110 bis 860
Polypropylen	1300 bis 1800
Naturkautschuk	10 bis 100
Cellulosetriacetat	2400 bis 4100
Thermoplastisches Polyurethan	20 bis 400
Polyethylenterephthalat	3100
Polymethylmethacrylat	3100 bis 3300
Cycloolefin-Copolymer	2200

Zwischen den Substratfilmschichten ist die holografische Photopolymerfilmschicht, insbesondere eine Photopolymerfilmschicht mit volumenholografisch optischen Elementen (vHOE), angeordnet. Die holografische Photopolymerfilmschicht wird üblicherweise durch Belichten einer unbelichteten Photopolymerfilmschicht erhalten.
In einer Ausführungsform wird die holografische Filmschicht bereitgestellt, indem auf einer der Substratfilmschichten, z. B. der zweiten Substratfilmschicht, eine Photopolymerfilmschicht aufgebracht wird und die Photopolymerfilmschicht mittels Belichtung in eine holografische Photopolymerfilmschicht überführt wird, wobei entweder vor oder nach der Belichtung die andere der Substratfilmschichten, z. B. die erste Substratfilmschicht, auf die Photopolymerfilmschicht aufgebracht wird. Vorzugsweise wird die andere Substratfilmschicht, welche z. B. die Substratfilmschicht ist, welche eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, nach der Belichtung auf die holografische Photopolymerfilmschicht aufgebracht.
Volumenholografisch optische Elemente (vHOE) werden in der Regel durch Überlagerung zweier kohärenter Laserlichtstrahlen aufgenommen, wobei der Signalstrahl eines Objektes bzw. einer Optik und ein Referenzstrahl auf einer lichtempfindlichen Photopolymerfilmschicht ein Interferenzmuster erzeugen. Dieses Interferenzmuster wird in der Photopolymerfilmschicht durch chemische Prozesse in ein äquivalentes Brechungsindexmuster übersetzt.
Geeigneter Weise erfolgt die Belichtung in Abwesenheit von Umgebungslicht. Die Abwesenheit von Umgebungslicht während der Aufzeichnung des Hologramms ist wichtig, um sicherzustellen, dass das in der Photopolymerfilmschicht aufgezeichnete Interferenzmuster nur die gewünschten Welleninformationen umfasst. Dies erlaubt eine hohe Qualität des aufgezeichneten Hologramms.
Die Substratfilmschichten sind geeigneter Weise optisch transparent. So kann Licht die Substratfilmschichten durchdringen, was eine korrekte Aufnahme bzw. Darstellung des Hologramms ermöglicht. Vorteilhafterweise stellen die Substratfilmschichten außerdem eine mechanische bzw. chemische Sperre zwischen den Polymerfilmschichten und der holografischen Photopolymerfilmschicht dar. So kann verhindert werden, dass Inhaltsstoffe aus den Polymerfilmschichten in die holografische Photopolymerfilmschicht diffundieren und die holografische Performance der Verbundglasscheibe mindern.
In einer Ausführungsform ist die holografische Filmschicht bei Raumtemperatur klebrig, um eine Verbindung zwischen der holografischen Filmschicht und den Substratfilmschichten zu erlauben. Alternativ kann auch wie unten näher beschriebener optisch klarer Klebstoff (OCA) verwendet werden, um die holografische Filmschicht und die Substratfilmschichten miteinander zu verbinden. Insbesondere wird ein OCA verwendet, wenn die Haftkraft zwischen der Photopolymerfilmschicht bzw. holografischen Photopolymerfilmschicht und den Substratfilmschichten nicht ausreichend groß ist, um den Spezifikationen zu genügen bzw. um Delaminationsartefakte zu vermeiden.
Die Photopolymerfilmschicht bzw. holografische Photopolymerfilmschicht umfasst vorzugsweise ein Polymer, welches unter quervernetzten Polyurethanen ausgewählt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Photopolymerfilmschicht bzw. die holografische Photopolymerfilmschicht Bayfol® HX (Covestro). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Photopolymerfilmschicht bzw. holografische Photopolymerfilmschicht aus dem Polymer.
Die Schichtdicke der Photopolymerfilmschicht bzw. holografische Photopolymerfilmschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 75 µm, insbesondere 12 bis 60 µm, besonders bevorzugt 15 bis 40 µm.
Die holografische Filmschicht ist zwischen der ersten Polymerfilmschicht und der zweiten Polymerfilmschicht angeordnet, vorzugsweise unmittelbar zwischen der ersten Polymerfilmschicht und der zweiten Polymerfilmschicht. Geeigneter Weise sind die erste und zweite Polymerfilmschicht mittels Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung aktivierbar. Unter „aktivierbar“ wird verstanden, dass die erste und zweite Polymerfilmschicht unter Einwirkung von Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung klebrig wird und so die Verbindung zwischen der holografischen Filmschicht und den Glasscheiben erlaubt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der beiden Polymerfilmschichten eine optische Verbundfolie. Unter einer optischen Verbundfolie wird hier eine Folie verstanden, welche die Reißfestigkeit der Verbundglasscheibe erhöht und eine splitterbindende Wirkung aufweist, Insbesondere in Windschutzscheiben kann so den Sicherheitsanforderungen an die Verbundglasscheibe Rechnung getragen werden. Besonders bevorzugt umfasst die optische Verbundfolie ein Polymer, ausgewählt unter Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und thermoplastischen Elastomeren (TPE) wie thermoplastischen Elastomeren auf Urethanbasis (TPU). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die optische Verbundfolie aus dem Polymer.
In einer Ausführungsform umfasst eine der beiden Polymerfilmschichten eine wie oben beschriebene optische Verbundfolie, und die andere Polymerfilmschicht umfasst einen optisch klaren Klebstoff (OCA). Als OCA eignen sich insbesondere Silikon-basierte Klebstoff-Folien, welche bei Raumtemperatur nicht klebrig sind, sowie Acrylat-basierte Klebstoff-Folien und Polyurethan-basierte Klebstoff-Folien.
Das Laminieren erfolgt geeigneter Weise so, dass die erste und zweite Polymerfilmschicht aktiviert werden, also durch Einwirken von Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung. Es können an sich bekannte Verfahren zum Laminieren verwendet werden, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon.
Es können beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bis 15 bar und Temperaturen von 130 bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren können beispielsweise bei etwa 200 mbar und 80 bis 110 °C durchgeführt werden. Der geschichtete Scheibenvorläufer kann auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Scheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Scheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen der geschichtete Scheibenvorläufer innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 bis 800 mbar und Temperaturen von 80 bis 170 °C laminiert werden kann.
Vorzugsweise sind die erste und/oder zweite Polymerfilmschicht durch Hitze aktivierbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste und zweite Polymerfilmschicht durch Hitze aktivierbar. Durch Hitze aktivierbare Polymerfilmschichten umfassen beispielsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastische Elastomere (TPE) wie thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU) und OCAs wie Silikon-basierte Klebstoff-Folien, welche bei Raumtemperatur nicht klebrig sind, Acrylat-basierte Klebstoff-Folien und Polyurethan-basierte Klebstoff-Folien.
Durch Druck aktivierbare Polymerfilmschichten umfassen beispielsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und thermoplastische Elastomere (TPE) wie thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU).
Die Schichtdicke der Polymerfilmschichten liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 2500 µm, insbesondere 200 bis 2000 µm, besonders bevorzugt 300 bis 1000 µm, wie 380 oder 760 µm.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Beschichtungsschritt, bei dem eine erste Beschichtung auf eine Außenfläche der ersten Glasscheibe aufgebracht wird und/oder eine zweite Beschichtung auf eine Außenfläche der zweiten Glasscheibe aufgebracht wird. Die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung können beispielsweise Infrarotreflektierende (IR-), Antireflex- (AR-) und/oder Low-Emissivity- (Low-E-) Beschichtungen sein. Die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung können mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen geschichteten Scheibenvorläufer, umfassend:

- eine holografische Filmschicht, umfassend eine holografische Photopolymerfilmschicht, welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht und einer zweiten Substratfilmschicht angeordnet ist, wobei eine der Substratfilmschichten eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, wobei die Steifigkeit als das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Dicke der einen der Substratfilmschichten berechnet wird,
- eine erste Polymerfilmschicht und eine zweite Polymerfilmschicht, wobei die erste und zweite Polymerfilmschicht mittels Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung aktivierbar sind;
- eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe, wobei:
- - die holografische Photopolymerfilmschicht zwischen der ersten Substratfilmschicht und der zweiten Substratfilmschicht angeordnet ist;
- - die erste Polymerfilmschicht zwischen der ersten Substratfilmschicht und der ersten Glasscheibe angeordnet ist; und
- - die zweite Polymerfilmschicht zwischen der zweiten Substratfilmschicht und der zweiten Glasscheibe angeordnet ist;

Die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren gelten auch für den erfindungsgemäßen geschichteten Scheibenvorläufer.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Scheibenvorläufers mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorläufers der Filmschicht 101.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen holografischen Verbundglasscheibe 100.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe 100.

In einem Verfahren 200 zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe mit volumenholografisch optischen Elementen (vHOE) 100 gemäß 3 wurde in einem ersten Schritt eine holografische Filmschicht 101 bereitgestellt, umfassend die holografische Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B, welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht 103 und einer zweiten Substratfilmschicht 104 angeordnet war.
Die Substratfilmschicht 103 bestand aus Polyamid 6 und wies einen Elastizitätsmodul von 1300 MPa auf. Die Substratfilmschicht 104 bestand aus Polycarbonat und wies einen Elastizitätsmodul 2200 MPa auf. In anderen Ausführungsbeispielen umfassten die Substratfilmschichten 103, 104 Polyethylenterephthalat und/oder Cellulosetriacetat.
Die Substratfilmschicht 103 wies eine Dicke von 60 µm auf. Die Substratfilmschicht 104 wies eine Dicke von 250 µm auf. In anderen Ausführungsbeispielen wiesen die Substratfilmschichten 103, 104 eine Dicke von 100 oder 175 µm auf. Die Substratfilmschichten waren optisch transparent.
Die Steifigkeit der Substratfilmschicht 103 betrug somit 78 MPa·mm. Die Steifigkeit der Substratfilmschicht 104 betrug somit 550 MPa·mm.
Zur Herstellung der holografischen Filmschicht 101 wurde die Photopolymerfilmschicht 102A auf die erste Substratfilmschicht 103 aufgebracht und die Photopolymerfilmschicht 102A mittels Belichtung in eine Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B überführt. Anschließend wurde die zweite Substratfilmschicht 104 auf die Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B aufgebracht, um die holografische Filmschicht 101 zu erhalten. Die Belichtung der Photopolymerfilmschicht 102A erfolgte mittels zweier kohärenter Laserlichtstrahlen, um die Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B zu erhalten.
In weiteren Ausführungsbeispielen wurde zunächst die Photopolymerfilmschicht 102A zwischen den Substratfilmschichten 103, 104 angeordnet, um einen Vorläufer der holografischen Filmschicht 101 gemäß 1 zu erhalten. Die Photopolymerfilmschicht 102A wurde anschließend mittels Belichtung in eine Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B überführt, um die holografische Filmschicht 101 zu erhalten.
Die Photopolymerfilmschicht 102A bestand aus Bayfol® HX (Covestro) und war bei Raumtemperatur klebrig, was eine Verbindung zwischen der Photopolymerfilmschicht 102A und den Substratfilmschichten 103, 104 erlaubte. In anderen Ausführungsbeispielen wurde ein silikonbasierter optisch klarer Klebstoff (OCA) der Firma Tesa mit einer Schichtdicke von 30 µm verwendet, um die Photopolymerfilmschicht 102A mit den Substratfilmschichten 103, 104 zu verbinden. Die Photopolymerfilmschicht mit vHOE 102B wies eine Schichtdicke von 25 µm auf.
In einem zweiten Schritt 202 wurde ein geschichteter Scheibenvorläufer 105 bereitgestellt, umfassend die holografische Filmschicht 101, eine erste Polymerfilmschicht 106, eine zweite Polymerfilmschicht 107, eine erste Glasscheibe 108 und eine zweite Glasscheibe 109. Die holografische Filmschicht 101 wurde unmittelbar zwischen der ersten Polymerfilmschicht 106 und der zweiten Polymerfilmschicht 107 angeordnet. Die erste Polymerfilmschicht 106 wurde zwischen der holografischen Filmschicht 101 und der ersten Glasscheibe 108 angeordnet. Die zweite Polymerfilmschicht 107 wurde zwischen der holografischen Filmschicht 101 und der zweiten Glasscheibe 109 angeordnet.
Die Polymerfilmschichten 106, 107 waren optische Verbundfolien und bestanden aus Polyvinylbutyral (PVB). In anderen Ausführungsbeispielen bestanden die optischen Verbundfolien aus Ethylenvinylacetat (EVA) oder thermoplastischen Elastomeren auf Urethanbasis (TPU).
Die Polymerfilmschichten 106, 107 wiesen eine Schichtdicke von 760 µm auf. In anderen Ausführungsbeispielen wiesen die Polymerfilmschichten 106, 107 eine Schichtdicke von 380 µm auf. Die Polymerfilmschichten 106, 107 waren mittels Hitze aktivierbar. Im Scheibenvorläufer 105 waren die Polymerfilmschichten 106, 107 nicht aktiviert.
In einem dritten Schritt 203 wurde der geschichtete Scheibenvorläufer 105 laminiert, um die Verbundglasscheibe mit volumenholografisch optischen Elementen 100 zu erhalten. Das Laminieren 203 wurde in einem Autoklaven bei 140 °C durchgeführt.
Mittels des Verfahrens 200 wurde eine Verbundglasscheibe mit volumenholografisch optischen Elementen 100 gemäß 2 hergestellt.
Bezugszeichenliste

100: holografische Verbundglasscheibe mit volumenholografisch optischen Elementen
101: holografische Filmschicht
102A: Photopolymerfilmschicht
102B: holografische Photopolymerfilmschicht mit volumenholografisch optischen Elementen
103: erste Substratfilmschicht
104: zweite Substratfilmschicht
105: geschichteter Scheibenvorläufer
106: erste Polymerfilmschicht
107: zweite Polymerfilmschicht
108: erste Glasscheibe
109: zweite Glasscheibe
200: Verfahren zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe mit volumenholografisch optischen Elementen (100)
201: Bereitstellen einer holografischen Filmschicht (101)
202: Bereitstellen eines geschichteten Scheibenvorläufers (105)
203: Laminieren des Scheibenvorläufers (105)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0101865 A1 [0004]

Claims

Verfahren (200) zur Herstellung einer holografischen Verbundglasscheibe (100), umfassend die Schritte: i) Bereitstellen (201) einer holografischen Filmschicht (101), umfassend eine holografische Photopolymerfilmschicht (102B), welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht (103) und einer zweiten Substratfilmschicht (104) angeordnet ist, wobei eine der Substratfilmschichten (103, 104) eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, wobei die Steifigkeit als das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Dicke der einen der Substratfilmschichten (103, 104) berechnet wird, ii) Bereitstellen (202) eines geschichteten Scheibenvorläufers (105), umfassend die holografische Filmschicht (101), eine erste Polymerfilmschicht (106), eine zweite Polymerfilmschicht (107), eine erste Glasscheibe (108) und eine zweite Glasscheibe (109), wobei: - die holografische Filmschicht (101) zwischen der ersten Polymerfilmschicht (106) und der zweiten Polymerfilmschicht (107) angeordnet ist; - die erste Polymerfilmschicht (106) zwischen der holografischen Filmschicht (101) und der ersten Glasscheibe (108) angeordnet ist; und - die zweite Polymerfilmschicht (107) zwischen der holografischen Filmschicht (101) und der zweiten Glasscheibe (109) angeordnet ist; und iii) Laminieren (203) des geschichteten Scheibenvorläufers (105), um die holografische Verbundglasscheibe (100) zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die holografische Filmschicht (101) bereitgestellt wird, indem auf eine der Substratfilmschichten (103, 104) eine Photopolymerfilmschicht (102A) aufgebracht wird und die Photopolymerfilmschicht (102A) mittels Belichtung in eine holografische Photopolymerfilmschicht (102B) überführt wird, wobei entweder vor oder nach der Belichtung die andere der Substratfilmschichten (104, 103) auf die Photopolymerfilmschicht (102A, 102B) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratfilmschichten (103, 104) ein Polymer umfassen, welches ausgewählt ist unter Polycarbonaten, Polyamiden, Celluloseacetaten wie Cellulosetriacetat, Polyestern wie Polyethylenterephthalat und Cycloolefin-Polymeren wie Cycloolefin-Copolymeren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Substratfilmschichten (103, 104) eine Dicke von 25 bis 500 µm, bevorzugt 50 bis 400 µm und besonders bevorzugt mindestens 60 bis 275 µm aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Polymerfilmschicht mittels Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung aktivierbar sind und das Laminieren so erfolgt, dass die erste und zweite Polymerfilmschicht (106, 107) aktiviert werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Polymerfilmschichten (106, 107) eine optische Verbundfolie umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Verbundfolie ein die Reißfestigkeit erhöhendes Polymer umfasst, ausgewählt unter Polyvinylbutyral, Ethylenvinylacetat und thermoplastischen Elastomeren wie thermoplastischen Elastomeren auf Urethanbasis.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Polymerfilmschichten (106, 107) eine optische Verbundfolie umfasst und die andere Polymerfilmschicht einen optisch klaren Klebstoff umfasst.
Verfahren gemäß einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch klare Klebstoff unter Silikon-basierten Klebstoff-Folien, Acrylat-basierten Klebstoff-Folien und Polyurethan-basierten Folien ausgewählt ist.
Geschichteter Scheibenvorläufer (105), umfassend: - eine holografische Filmschicht (101), umfassend eine holografische Photopolymerfilmschicht (102B), welche zwischen einer ersten Substratfilmschicht (103) und einer zweiten Substratfilmschicht (104) angeordnet ist, wobei eine der Substratfilmschichten (103, 104) eine Steifigkeit von mindestens 200 MPa·mm aufweist, wobei die Steifigkeit als das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Dicke der einen der Substratfilmschichten (103, 104) berechnet wird, - eine erste Polymerfilmschicht (106) und eine zweite Polymerfilmschicht (107), wobei die erste und zweite Polymerfilmschicht (106, 107) mittels Hitze, Druck und/oder UV-Bestrahlung aktivierbar sind; - eine erste Glasscheibe (108) und eine zweite Glasscheibe (109), wobei: - die holografische Photopolymerfilmschicht (102B) zwischen der ersten Substratfilmschicht (103) und der zweiten Substratfilmschicht (104) angeordnet ist; - die erste Polymerfilmschicht (106) zwischen der ersten Substratfilmschicht (103) und der ersten Glasscheibe (108) angeordnet ist; und - die zweite Polymerfilmschicht (107) zwischen der zweiten Substratfilmschicht (104) und der zweiten Glasscheibe (109) angeordnet ist; wobei die erste und zweite Polymerfilmschicht (106, 107) nicht aktiviert sind.