DE102022121122A1

DE102022121122A1 - Verbundglas und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102022121122A1
Application number: DE102022121122.3A
Authority: DE
Inventors: Ralf Biertümpfel; Frank Wolff
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2022-08-22
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2024-02-22
Also published as: US20240059050A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbund umfassend wenigstens zwei Scheiben sowie eine zwischen den Scheiben angeordnete verbindende Lage, wobei die eine Scheibe ein Farbglas umfasst, wobei der Verbund eine Dicke von höchstens 6 mm und vorzugsweise mindestens 1 mm aufweist, und wobei der Verbund in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm eine mittlere Transmission τavg,400nm bis 700 nmvon weniger als 15% aufweist, wobei τavg, 400 nm bis 700 nmdefiniert ist alsτavg,400 nm−700nm=∫400 nm700 nmτ dλ700 nm−400nmund/oder bei jeder Wellenlänge einen spektralen Transmissionsgrad von weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % und ganz besonders bevorzugt von weniger als 1 % aufweist, und wobei die das Farbglas umfassende Scheibe im Wellenlängenbereich von 875 nm bis 1600 nm bei wenigstens einer Wellenlänge eine Reintransmission von wenigstens 75%, bevorzugt wenigstens 80 % aufweist, sowie Verwendungen des Verbunds.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verbundglas umfassend wenigstens zwei Scheiben sowie dessen Verwendung.
Hintergrund der Erfindung
Unter einem Verbundglas - auch einfach als Verbund bezeichnet - wird ein scheibenförmiger Aufbau umfassend wenigstens zwei Glasscheiben verstanden, welche durch eine Zwischenschicht, in der Regel eine solche, die ein Polymer umfasst, miteinander verbunden sind. Solche Glasverbunde oder Verbundgläser weisen bei einem Bruch den Vorteil auf, dass die einzelnen Bruchstücke durch die zwischenliegende Polymerlage noch immer miteinander verbunden sind, sodass die Verletzungsgefahr durch Glassplitter verringert wird. Beispielsweise werden solche Verbundglasscheiben in der Automobilindustrie als Front- oder Windschutzscheibe eingesetzt.
Prinzipiell können solche Verbundglasscheiben allgemein auch als Abdeckscheiben zum Schutz von Komponenten eingesetzt werden. Beispielsweise können solche Abdeckscheiben auch zum Schutz von Komponenten, welche einen Laser, beispielsweise zur Abstandsmessung in einem Fahrzeug, umfassen, eingesetzt werden.
Aus Sicherheitsgründen ist es hier allerdings notwendig, dass solche Abdeckscheiben für Komponenten, die einen Laser umfassen, nur eine geringe Transmission im sichtbaren Spektralbereich aufweisen. Daher kommen herkömmliche Verbundglasscheiben als Abdeckscheibe für solche Komponenten nicht in Betracht.
Denn sie weisen zwar eine ausreichende mechanische und chemische Beständigkeit auf, sind jedoch ungefärbt.
Weiterhin sind Filtergläser bekannt, welche eine ausreichend hohe Transmission im Laserwellenlängenbereich aufweisen und gleichzeitig eine nur geringe optische Transmission, also im sichtbaren Spektralbereich. Diese sogenannten optischen Gläser sind aber nicht geeignet, die mechanischen und chemischen Anforderungen, die an Abdeckscheiben im Automobilbereich gestellt werden zu erfüllen.
Geeignete sogenannten „technische Gläser“, also solche glasigen Materialien, wie sie für Glasscheiben in Verbundgläsern eingesetzt werden, lassen sich nicht einfärben.
Auch Kunststoffschichten oder Kunststofffenster sind nicht geeignet, denn sie sind nicht ausreichend temperaturstabil und solarisationsbeständig. Auch sind Kunststoffe nicht feuchtedicht, sodass die zu schützende Elektronik nicht auf lange Zeit versiegelt werden kann.
Die Umgebung für solche Abdeckungen sind nämlich harsch und umfassen beispielsweise neben mechanischen Belastungen wie Steinschlag auch Waschstraßen, Feuchtebelastungen, Temperaturschwankungen Salznebel, Sonneneinstrahlung, insbesondere bei einer Anwendung im Automobilbereich.
Es besteht damit ein Bedarf an Abdeckscheiben für elektronischen Komponenten, insbesondere solche, welche einen Laser umfassen, welche eine gute optische Filterwirkung sowie eine ausreichende mechanische und chemische Beständigkeit für den Einsatz in automobilen Anwendungen aufweisen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verbundglases zur Verwendung als Abdeckscheibe, welches die vorgenannten Schwächen des Standes der Technik zumindest teilweise mindert. Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines solchen Verbundglases.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte sowie spezielle Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, in der Beschreibung, den Zeichnungen sowie in der weiteren Offenbarung.
Die Offenbarung betrifft daher einen Verbund umfassend wenigstens zwei Scheiben sowie eine zwischen den Scheiben angeordnete verbindende Lage, wobei die eine Scheibe ein Farbglas umfasst, wobei der Verbund eine Dicke von höchstens 6 mm und vorzugsweise von mindestens 1 mm aufweist und wobei der Verbund in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm eine mittlere Transmission τ_{avg,400nm bis 700} _nm von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% aufweist, wobei τ_avg, _{400 nm bis 700} _nm definiert ist als $τ_{a v g,400 n m - 700 n m} = \frac{\int_{400 n m}^{700 n m} τ d λ}{700 n m - 400 n m}$
und/oder bei jeder Wellenlänge einen spektralen Transmissionsgrad von weniger als 15 %, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5 % und ganz besonders bevorzugt von weniger als 1 % aufweist, und wobei die das Farbglas umfassende Scheibe im Wellenlängenbereich von 875 nm bis 1600 nm bei wenigstens einer Wellenlänge eine Reintransmission von wenigstens 75 %, wenigstens 80 %, bevorzugt wenigstens 85%, bevorzugt wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95 %, weiterhin bevorzugt wenigstens 97 % aufweist.
Eine solche Ausgestaltung ist sehr vorteilhaft.
Eine Scheibe des Verbundes umfasst ein Farbglas. Darunter fällt insbesondere auch der Fall, dass diese Scheibe aus einem Farbglas besteht oder aus einem Farbglas ausgebildet ist.
Durch die Verwendung eines Farbglases mit den vorgenannten Transmissionseigenschaften im sichtbaren Spektralbereich ist der resultierende Verbund ausreichend undurchsichtig für das menschliche Auge eingestellt. Es ist damit nicht möglich, dass ein zufälliger Betrachter erkennen kann, was hinter dem Verbund angeordnet ist. Dadurch entsteht ein homogener Farbeindruck. Ferner können eventuelle Augenschäden beim Betrachter zu verhindert werden.
Gleichzeitig ist der Verbund aber so ausgestaltet, dass das Farbglas vorzugsweise im Bereich der Laserwellenlänge, welche im Bereich von 875 nm bis 1600 nm liegen kann, bei wenigstens einer Wellenlänge eine sehr hohe Reintransmission von wenigstens 75%, wenigstens 80 %, bevorzugt wenigstens 85%, bevorzugt wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95 %, weiterhin bevorzugt wenigstens 97% aufweist. Mit anderen Worten ist es damit also gegeben, dass das Farbglas eine hinreichende Transparenz für einen Laserstrahl aufweist.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass die weitere Scheibe ebenfalls als Glas ausgestaltet ist bzw. ein Glas umfasst oder aus diesem besteht, allerdings nicht aus Farbglas, sondern als ungefärbtes oder Klarglas umfassende Scheibe vorliegt oder aus ungefärbten oder Klarglas besteht. Auf diese Weise ist nämlich eine besonders chemisch und/oder mechanisch resistente Ausgestaltung des Verbundes möglich. Dabei wird im eingebauten Zustand des Verbundes vorteilhaft gerade die ungefärbte Scheibe nach außen gerichtet sein, also von der elektronischen Komponente weg. Vorteilhaft kann es dabei insbesondere sein, wenn als weitere Scheibe eine solche eingesetzt wird, die ein Glas umfasst oder aus einem solchen besteht, welches chemisch und/oder mechanisch besonders resistent ausgestaltet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die weitere Scheibe vorgespannt vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe ein Borosilikatglas, ein Kalknatronglas, vorzugsweise ein chemisch vorgespanntes Kalknatronglas, ein Aluminiumsilikatglas, vorzugsweise ein chemisch vorgespanntes Aluminiumsilikatglas oder ein Lithiumaluminiumsilikatglas, vorzugsweise ein chemisch vorgespanntes Lithiumaluminiumsilikatglas.
Die zwischen den wenigstens zwei Scheiben angeordnete verbindende Lage ist so ausgebildet, dass dadurch die wenigstens zwei Scheiben relativ zueinander gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe daher ein Glas, vorzugsweise ein silikatisches Glas, besonders bevorzugt ein Glas, welches die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis umfasst:

Al₂O₃ 10-20

K₂O 1- 10

Na₂O 10 - 20

SiO₂ 60 - 70

MgO 1 - 10

SnO 0 - < 1

AlF₃ 0 - < 1

ZrO₂ 1 - 10
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe ein Glas, vorzugsweise ein silikatisches Glas, welches die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis umfasst:

Al₂O₃ 1 - 10

K₂O 1 - 10

Na₂O 1 - 10

SiO₂ 60 - 70

B₂O₃ 1 - 10

ZnO 1 - 10

S 0 - < 1

CaO 0 - 10, vorzugsweise 1 - 10

TiO₂ 0 - 10, vorzugsweise 1 - 10
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe ein Glas, vorzugsweise ein silikatisches Glas, welches die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis umfasst:

Al₂O₃ 10 - 20

B₂O₃ 10 - 20

BaO 1 - 10

CaO 1 - 10

MgO 1 - 10

SiO₂ 60 - 70

SnO 0 - < 1
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe ein Glas, vorzugsweise ein silikatisches Glas, welches die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis umfasst:

Al₂O₃ 10-20

B₂O₃ 10-20

BaO 1 - 10

CaO 1 - 10

MgO 1 - 10

SiO₂ 60 - 70

SnO 0-< 1
Gerade silikatische Gläser sind hier von Vorteil, da diese eine hohe chemisch und mechanische Resistenz aufweisen. Je nach genauer Ausgestaltung des Glases der weiteren Scheibe sind hier unterschiedliche Ausgestaltungen möglich. Beispielsweise kann die weitere Scheibe ein Glas umfassen, welches als Borsilikatglas ausgestaltet ist. Solche glasigen Materialien weisen eine sehr hohe chemische Resistenz auf und können daher vorteilhaft sein, wenn sie gerade in Bereichen eingesetzt werden, in denen eine hohe Korrosion des Verbundes erwartet werden kann. Nachteilig kann bei solchen Gläsern allerdings sein, dass sie eine recht geringe thermische Dehnung, beispielsweise einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 5 * 10^-6/K, aufweisen, im Gegensatz zu einigen Farbgläsern, die eher hohe thermische Dehnungen aufweisen können. Ist der Verbund im Einsatz dann starken Temperaturwechseln ausgesetzt, kann es hier zu thermischen Spannungen zwischen den beiden Scheiben des Verbundes kommen, was nachteilig sein kann.
Die weitere Scheibe kann aber auch so ausgestaltet sein, dass sie ein Kalk-Natron-Glas umfasst, vorzugsweise in der Form, dass die Scheibe als vorgespannte Kalk-Natron-Glasscheibe ausgestaltet ist, insbesondere als thermisch vorgespannte Kalk-Natron-Glasscheibe. Dies kann insbesondere unter Kostengesichtspunkten sehr vorteilhaft sein, denn solche Glasscheiben sind zu geringen Kosten gut verfügbar.
Weiterhin ist es beispielhaft auch möglich, dass die weitere Scheibe ein chemisch vorgespanntes Glas umfasst, also beispielsweise als chemisch vorgespannte Glasscheibe ausgebildet ist, beispielsweise umfassend ein Aluminiumsilikatglas (AS-Glas) oder ein Lithiumaluminiumsilikatglas (LAS-Glas). Solche Glasscheiben können besonders gute mechanische Eigenschaften aufweisen, beispielsweise hinsichtlich Belastungen mit spitzen Partikeln, wie sie beispielsweise bei einem Rieseltest auftreten - oder in einer realen Belastung beispielsweise im Automobilbereich durch Steinschlag.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Verbundes nach Ausführungsformen ermöglichst es also, je nach dem genauen Einsatzgebiet des Verbundes diesen flexibel den jeweiligen Anforderungen anzupassen.
Besonders geeignete Gläser sind beispielsweise BorofLoat^® 33, D263^® und Xensation^® der der SCHOTT AG.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verbund so ausgestaltet, dass zwischen den Scheiben eine verbindende Lage umfassend ein Polymer angeordnet ist.
Hier sind unterschiedliche Ausgestaltungen möglich. Beispielsweise kann die verbindende Lage als Polymerfolie ausgestaltet sein. Solche Polymerfolien sind üblicherweise 100 µm dick oder noch dicker, bieten damit aber auch den Vorteil, dass Ausdehnungskoeffizientenunterschiede zwischen den Gläsern der wenigstens zwei Scheiben ausgeglichen werden können. Denn das weiche polymerische Material kann hier als Ausgleichsschicht zwischen Scheiben mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wirken. Eine solche Ausgestaltung kann daher insbesondere vorteilhaft sein, wenn die weitere Scheibe ein Glas mit niedriger thermischer Dehnung umfasst, beispielsweise ein Borsilikatglas.
Allgemein ist es aber auch möglich, dass die verbindende Lage als ein sogenannter optischer Kitt ausgestaltet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um ein klares, transparentes, lichtaushärtendes Polymer handeln (Photopolymer). Ein möglicher optischer Kitt ist beispielsweise Optical Adhesive 61 der Firma Norland Products, Inc. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil mit einem solchen Kitt dünnere verbindende Lagen als mit üblichen Polymerfolien hergestellt werden können. Zudem sind solche optischen Kitte besonders gut auf Farbgläser und deren Verklebung bzw. Verbindung angepasst. Da mit den dünneren Lagen, die mit Kitten im Vergleich zu Polymerfolien möglich sind, Unterschiede in der thermischen Dehnung zwischen unterschiedlich Scheiben des Verbundes nicht so gut ausgleichen können wir dickere Folien, kann es vorteilhaft sein, einen solchen Kitt gerade in Verbindung mit eher höher dehnenden Materialien der weiteren Scheibe zu verwenden, wie beispielsweise einem Kalk-Natron-Glas oder einem Aluminiumsilikatglas oder einem Lithiumaluminiumsilikatglas. Allgemein ist es aber auch möglich, eine Scheibe aus einem oder umfassend ein niedrigdehnendes Glas mit einer Scheibe umfassend ein Farbglas mit einem optischen Kitt miteinander zu verbinden. Dies kann auch deswegen vorteilhaft sein, weil solche optischen Kitte beispielsweise auch hinsichtlich ihres Brechungsindexes auf Glaselemente angepasst werden und so allgemein auch vorteilhaft sind, um gute optische Eigenschaften, wie hohe Transparenz, zu gewährleisten. Auch Fresnell-Reflektionen können damit zumindest vermindert werden.

Eine Ausführungsform sieht die Verwendung eines Farbglases mit folgender Glaszusammensetzung in Kationenprozent (Kat.-%) auf:

Silizium	30 - 80, bevorzugt 35- 75, besonders bevorzugt 40 - 70
Bor	0-20
Aluminium	0-2
Natrium	5 - 35, bevorzugt 7,5 - 30, besonders bevorzugt 12- 20, ganz besonders bevorzugt 14 - 18
Kalium	2 - 25, bevorzugt 5 - 20, besonders bevorzugt 6 - 15

Nickel	0-0,5
Chrom	0-0,5
Kobalt	0,03 - 0,5

mit

\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium 15 - 50, bevorzugt 20 - 45, besonders bevorzugt 25 - 30 \\ \sum Nickel + Chrom 0,1 - 0,5 \end{array}

und wobei für das Verhältnis der Summe von Natrium und Kalium zur Summe von Nickel und Kobalt gilt:

\sum Natrium + Kalium/ \sum Nickel + Kobalt = 70 : 1 bis 200:1 .

Vorzugsweise weist das Glas ein molares Verhältnis von Kaliumkationen zu Natriumkationen im Bereich von 0,3:1 bis 0,9:1, bevorzugt im Bereich von 0,4:1 bis 0,8:1, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,6:1 bis 0,7:1 auf.
Unter dem Ausdruck „Kationenprozent“ wird dabei der relative molare Anteil der jeweiligen Kationen am gesamten Kationengehalt (in mol) verstanden. Neben Kationen enthält das Glas auch Anionen. Der Anionengehalt wird entsprechend in Anionenprozent (Anionen-%) angegeben. Das Glas mit der oben aufgeführten Zusammensetzung enthält als Anionen vorzugsweise O^2--, F^--, Br^--, Cl^-- und/oder SO₄ ^2--Anionen. Vorzugsweise beträgt der Anteil an O^2--Ionen zumindest 50 Anionen-%, vorzugsweise zumindest 70 Anionen-%, besonders bevorzugt zumindest 90 Anionen-%. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Anteil an O^2--Ionen zumindest 98 Anionen-% oder sogar zumindest 99 Anionen-% beträgt. Gemäß einer Ausführungsform ist das gesamte Glas oxidisch, d.h. der Anteil an O^2--Ionen beträgt 100 Anionen-%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Glas nur einen geringen Anteil an Halogeniden (Cl^-, F^- und/oder I^-). Vorzugsweise beträgt der Anteil an Halogeniden höchstens 3 Anionen-%, bevorzugt höchstens 1 Anionen-%. Vorzugsweise ist das Glas frei von Halogeniden. Andere Ausführungsformen sehen einen Chloridgehalt von zumindest 0,1 Anionen-%, bevorzugt zumindest 0,2 Anionen-%, besonders bevorzugt zumindest 0,5 Anionen-%, zumindest 1 Anionen-%, zumindest 2 Anionen-% oder zumindest 3 Anionen-% auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das Glas einen Chloridgehalt im Bereich von 0,5 bis 10 Anionen-%, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Anionen-% auf.

Eine alternative Ausführungsform sieht die Verwendung eines Glases mit folgender Glaszusammensetzung in Kationen-% als Substrat vor:

Silizium	40 - 80, bevorzugt 50 - 70, besonders bevorzugt 60 - 70
Bor	0 - 20, bevorzugt 1 - 19, besonders bevorzugt 5 bis 15
Aluminium	0 - 25, bevorzugt 2 - 20, besonders bevorzugt 5 - 12
Natrium	2 - 22, bevorzugt 3 - 20, besonders bevorzugt 4 - 18
Kalium	0,1 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 2 - 5
Chrom	0,05 - 0,5, bevorzugt 0,1 - 0,4, besonders bevorzugt 0,15 - 0,3
Kobalt	0,03 - 0,5, bevorzugt 0,04 - 0,3, besonders bevorzugt 0,05 - 0,2

mit

\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium = 10 - 25, bevorzugt 12 - 20, besonders bevorzugt 15 - 20 \\ \sum Chrom + Kobalt = 0,15 - 0,55 bevorzugt 0,17 - 0,5, besonders bevorzugt 0,19 - 0,4 \end{array}

\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium/ \sum Nickel + Kobalt = 25 : 1 - 150 : 1, bevorzugt 30:1 - 125 : 1, \\ besonders bevorzugt 40:1 bis 90:1 . \end{array}

Neben Kationen enthält das Glas auch Anionen. Der Anionengehalt wird entsprechend in Anionenprozent (Anionen-%) angegeben. Das Glas mit der oben aufgeführten Zusammensetzung enthält als Anionen vorzugsweise O^2--, F^--, Br^--, Cl^-- und/oder SO₄ ^2--Anionen. Vorzugsweise beträgt der Anteil an O^2--Ionen zumindest 50 Anionen-%, vorzugsweise zumindest 70 Anionen-%, besonders bevorzugt zumindest 90 Anionen-%. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Anteil an O^2--Ionen zumindest 98 Anionen-% oder sogar zumindest 99 Anionen-% beträgt. Gemäß einer Ausführungsform ist das gesamte Glas oxidisch, d.h. der Anteil an O^2--Ionen beträgt 100 Anionen-%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Glas nur einen geringen Anteil an Halogeniden (Cl^-, F^- und/oder I^-). Vorzugsweise beträgt der Anteil an Halogeniden höchstens 3 Anionen-%, bevorzugt höchstens 1 Anionen-%. Vorzugsweise ist das Glas frei von Halogeniden. Andere Ausführungsformen sehen einen Chloridgehalt von zumindest 0,1 Anionen-%, bevorzugt zumindest 0,2 Anionen-%, besonders bevorzugt zumindest 0,5 Anionen-%, zumindest 1 Anionen-%, zumindest 2 Anionen-% oder zumindest 3 Anionen-% auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das Glas einen Chloridgehalt im Bereich von 0,5 bis 10 Anionen-%, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Anionen-% auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Farbglas folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf:

SiO₂	50 - 80, bevorzugt 55 - 75, besonders bevorzugt 60 - 73
Al₂O₃	0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 2 - 6
B₂O₃	0 - 15, bevorzugt 2 - 10, besonders bevorzugt 3 - 8
Li₂O	0 - 20, bevorzugt 3 -18, besonders bevorzugt 6 - 12
Na₂O	0 - 20, bevorzugt 3 - 18, besonders bevorzugt 6 - 12
K₂O	0 - 25, bevorzugt 1 - 20, besonders bevorzugt 5 - 13
BaO	0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 3 - 5
CaO	0 - 10, bevorzugt 2 - 6, besonders bevorzugt 3 - 5
MgO	0 - 10, bevorzugt 2 - 6, besonders bevorzugt 3 - 5
ZnO	0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 3 - 5
La₂O₃	0 - 20, bevorzugt 1 - 15, besonders bevorzugt 2 - 12, ganz besonders bevorzugt 5 - 10
TiO₂	0 - 5, bevorzugt 1 - 15, besonders bevorzugt 2 - 12
Cl	0 - 3, bevorzugt 0,1 - 2, besonders bevorzugt 0,3 - 0,50
MnO₂	1,0 - 5,0, bevorzugt 1,5 - 4,5, besonders bevorzugt 2 - 4, ganz besonders bevorzugt 2,5 - 3,
Cr₂O₃	0,2 - 3, bevorzugt 0,5 - 2,5, besonders bevorzugt 0,7 - 2, ganz besonders bevorzugt 1 - 1,5

mit
ΣNa₂O + K₂O +Li₂O = 5 -30, bevorzugt 10 - 25, besonders bevorzugt 15 - 20.

Vorzugsweise erfüllt die Glaszusammensetzung zumindest eine der folgenden Bedingungen:
ΣMnO₂ + Cr₂O₃ = 2,7 - 8, bevorzugt 3 - 7, besonders bevorzugt 3,5 - 5,5 und/oder MnO₂/CrO₃ = 1,5 :1 bis 12,5 :1, bevorzugt 1,6:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 1,7:1 bis 7,5, ganz besonders bevorzugt 1,9:1 bis 4:1.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform umfasst der Verbund eine zweite weitere Scheibe aus oder umfassend Glas, wobei die Scheibe umfassend das Farbglas zwischen der weiteren Scheibe und der zweiten weiteren Scheibe angeordnet ist.
Eine solche Ausführung kann besonders vorteilhaft sein, weil auf diese Weise ein Aufbau entsteht, bei welchem das Farbglas durch die beiden weiteren Scheiben geschützt ist. Zwischen der jeweiligen weiteren Scheibe und der Scheibe umfassend das Farbglas ist jeweils eine verbindende Lage angeordnet, so dass die Scheiben gegeneinander in ihrer Position zueinander gehalten und fixiert sind. Vorzugsweise kann diese Lage jeweils so ausgestaltet sein, dass sie ein Polymer umfasst, beispielsweise in Form eines optischen Kitts oder in Form einer Polymerfolie.
Mit einer solchen Ausgestaltung kann eine ganz besonders hohe Resistenz gegen mechanische und chemische Belastungen erzielt werden. Denn auf diese Weise ist das weniger mechanisch und chemisch stabile Farbglas auf beiden Seiten gegen Belastungen geschützt.
Es ist möglich, dass beide weitere Scheiben dasselbe Material umfassen oder unterschiedliche Materialien. Hier kann sogar überlegt werden, eine Scheibe aus Glas auszubilden, die zweite weitere scheibe hingegen aus einem Kunststoff. Bevorzugt ist allerdings aufgrund der allgemeinen besseren Beständigkeit eines Glases eine Ausbildung, bei welcher beide weiteren Scheiben ein Glas umfassen oder aus einem Glas bestehen. Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn beide Scheiben dasselbe glasige Material umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Scheibe umfassend ein Farbglas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient α im Temperaturbereich zwischen -30°C und 70°C zwischen 7 * 10^-6/K und 11 * 10^-6/K auf, wobei vorzugsweise der Betrag des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Scheibe umfassend ein Farbglas und der weiteren Scheibe höchstens 8 * 10^-6/K ist, bevorzugt weniger als 6 * 10^-6/K und ganz besonders bevorzugt weniger als 4 * 10^-6/K beträgt.
Sofern im Rahmen der vorliegenden Offenbarung vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten die Rede ist, ist damit der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient α gemeint, welcher hier vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen -30°C und +70°C bestimmt ist. Beim angegebenen Wert handelt es sich um den nominalen mittleren thermischen Längenausdehnungskoeffizienten gemäß ISO 7991, welcher in statischer Messung bestimmt ist.
Eine solche Ausgestaltung wie vorstehend beschrieben kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn im Betrieb der vom Verbund geschützten elektronischen Komponente große Temperaturschwankungen auftreten. Denn in diesem Fall sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Scheiben des Verbundes aufeinander abgestimmt und es kann so zu keinen mechanischen Spannungen im Verbund kommen, die groß genug wären, Delaminationen im Verbund zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die weitere Scheibe ein Borosilikatglas oder besteht aus diesem, bevorzugt ein gefloatetes oder gezogenes Borosilikatglas, ganz besonders bevorzugt ein poliertes Borosilikatglas. Ein Borosilikatglas ist gerade deshalb vorteilhaft, weil diese Gläser besonders gute chemische und mechanische Beständigkeiten aufweisen.
Vorteilhaft ist das Borosilikatglas bzw. die daraus bestehende oder dieses umfassende Scheibe dabei gefloatet bzw. gezogen. Nochmals bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die weitere Scheibe ein Borosilikatglas umfasst oder aus diesem besteht - beispielsweise ein gefloatetes oder gezogenes Borosilikatglas, welches vorzugsweise poliert ist, also die Scheibe ein poliertes Borosilikatglas umfasst oder aus diesem besteht. Mit dieser Ausgestaltung ist nicht nur eine mechanisch und chemisch stabile Ausgestaltung des Verbunds möglich, sondern gleichzeitig werden auf diese Weise auch sehr gute optische Eigenschaften des Verbunds ermöglicht. Denn Oberflächenunregelmäßigkeiten wie Rauheit oder Welligkeit der Scheibenoberfläche haben Einfluss auf die Bildqualität, da hierdurch unerwünschte Brechkräfte die Modulationstransferfunktion (MTF) verschlechtern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Erhebungen auf einer der Hauptoberflächen der weiteren Scheibe, insbesondere langgezogene Erhebungen, welche sich im Wesentlichen in Normalenrichtung erheben, ausgebildet, welche eine Längserstreckung größer als das Zweifache, bevorzugt Dreifache, besonders bevorzugt das Fünffache einer Quererstreckung der Erhebung aufweisen und eine Höhe aufweisen, die im Mittel, bereinigt von keilförmigen Dickenschwankungen und Verwölbungen bei arithmetischer Mittelung einer Analysefläche von 10 * 10 cm², kleiner als 100 nm, bevorzugt kleiner als 90 nm, besonders bevorzugt kleiner als 80 nm sind und bei welchen die Quererstreckung der Erhebung jeweils kleiner als 40 mm ist. Auf diese Weise können unerwünschte Brechkräfte durch die Oberflächenveränderungen besonders gut vermindert werden. Die Übertragungsqualität von Bildinformationen durch den Verbund hindurch ist also gemäß dieser Ausführungsform besonders gut. Allgemein kann damit also eine nur sehr geringe Beeinflussung der Wellenfront gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Verbund eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens dauerhaft, also für mindestens 50 h, bei 70°C auf, und bevorzugt von kurzzeitig, also für mindestens 0,5 h, bei 120°C.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Verbund so ausgestaltet, dass wenigstens eine Scheibe auf wenigstens einer Seite eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann allgemein eine weitere Funktion aufweisen, beispielsweise als Anti-Reflex-Beschichtung, als Kratzschutzbeschichtung, als optische Beschichtung, beispielsweise mit Farbreflex, als Klimaschutzbeschichtung, als easy-to-clean-Beschichtung, als hydrophobe, olephobe, Anti-Gefrier-, Anto-Beschlag und/oder beheizbare Beschichtung ausgestaltet sein. Die Beschichtung kann als Multilagen-Beschichtung ausgeführt sein, also mehrere Schichten umfassen. Es ist möglich, dass die Beschichtung verschiedene Funktionen gleichzeitig erfüllt, also eine optische Beschichtung zur Erzeugung beispielsweise einer Anti-Reflex-Wirkung eine oberste Schicht aufweist, welche beispielsweise als Anti-Beschlag- oder als hydrophobe Beschichtung ausgeführt ist.
Ein Verbund nach Ausführungsformen kann insbesondere verwendet werden als Abdeckscheibe, insbesondere als Abdeckscheibe für einen Laser, insbesondere eines Lasers als Teil eines LIDAR-Systems, oder für ein bildgebendes System, insbesondere für ein bildgebendes System eines Gerätes zur 3D-Vermessung der Umgebung oder zur Vermessung der Geschwindigkeit.
Beispiel
Als Ausführungsbeispiel wurde ein 1,8 mm dickes Farbglas mit einem optischen Kitt verkittet mit einem Borosilikatglas (kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung „Borofloat 33“) von 2 mm Dicke. Das Farbglas weist die folgenden Zusammensetzung in Gew.-% auf:

SiO₂ 68,0

B₂O₃ 3,0

Na₂O 12,0

K₂O 5,0

BaO 4,0

ZnO 1,8

Cl 0,5

MnO₂ 3,1

Cr₂O₃ 1,3.
Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der vorliegenden Zeichnung weiter erläutert. Die 1 zeigt dabei jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu eine Seitenansicht in 1a sowie eine perspektivische Darstellung in 1b auf einen Verbund 1 nach Ausführungsformen.
In 1 a ist eine Seitenansicht eines Verbunds 1 nach einer Ausführungsform abgebildet. Der Verbund 1 umfasst hier eine Scheibe 12 umfassend ein Farbglas, eine weitere Scheibe 10 sowie eine zwischen den Scheiben 10, 12 angeordnete polymerische Lage 11. Die beiden Scheiben können allgemein Dicken zwischen 1,5 mm und 3 mm aufweisen oder auch noch geringere Dicken, je nach dem entsprechenden Einsatzzweck. Allgemein kann es vorteilhaft sein, wenn der Verbund 1 in mechanisch stark beanspruchten Bereichen eine größere Dicke aufweist, insbesondere in diesem Falle die den mechanischen Belastungen besonders ausgesetzte Scheibe 10. Allgemein kann es vorteilhaft sein, dass der Verbund eine Dicken von höchstens 6 mm aufweist und vorzugsweise von mindestens 1 mm.
In einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm weist der Verbund 1 eine mittlere Transmission τ_{avg,400nm bis 700 nm} von weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10% aufweist, wobei τ_{avg, 400 nm bis 700 nm} definiert ist als $τ_{a v g,400 n m - 700 n m} = \frac{\int_{400 n m}^{700 n m} τ d λ}{700 n m - 400 n m}$

oder
bei jeder Wellenlänge einen spektralen Transmissionsgrad von weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 5 % und besonders bevorzugt von weniger als 1 % auf. Die Scheibe 12, welche das Farbglas umfasst, weist im Wellenlängenbereich von 875 nm bis 1600 nm bei wenigstens einer Wellenlänge eine Reintransmission von wenigstens 80 %, bevorzugt wenigstens 85%, bevorzugt wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95 %, weiterhin bevorzugt wenigstens 97%.auf.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass auf den Seiten 100, 120 des Verbundes Beschichtungen angeordnet sind. Als Seiten werden dabei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung allgemein die Hauptflächen eines scheibenförmigen Körpers angesehen, welche durch die beiden größten lateralen Abmessungen des Körpers bestimmt werden (in der Regel durch Länge und Breite). Scheibenförmig ist ein Körper mit einem Aspektverhältnis von wenigstens 1 zu 5, mit anderen Worten, wenn seine laterale Abmessung in einer Raumrichtung eines kartesischen Koordinatensystems höchstens ein Fünftel der lateralen Abmessungen des Körpers in den beiden anderen, zur ersten Raumrichtung senkrechten Raumrichtungen, beträgt. Mit anderen Worten ist der scheibenförmige oder plattenförmige Körper weniger dick als lang und breit. Scheibenförmig und plattenförmig werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung synonym verwendet.
Beide Scheiben 10, 12 weisen jeweils zwei Seiten auf, wobei die Seiten 100, 120 jeweils von der polymerischen Lage 11 des Verbunds 1 abgewandt sind und auch als Außenseiten des Verbunds bezeichnet werden können. Die nicht abgebildete Beschichtung kann wie ausgeführt auf einer der beiden Seiten 100, 120 angeordnet sein, vorzugsweise auf der Seite 100, welche den stärkeren mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt ist, insbesondere dann, wenn die Beschichtung als abrasionsfeste Beschichtung ausgebildet ist. Auch eine schmutzabweisende Beschichtung auf der Seite 100 kann vorteilhaft sein. Generell ist es aber auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich die Beschichtung auf der Seite 120 angeordnet ist. Auch sind Ausgestaltungen möglich, bei welchen die Beschichtung auf derjenigen Seite der Scheibe 10 und/oder 12 angeordnet ist, welche in Kontakt mit der polymerischen Lage 11 steht.
Anders als in 1 a) schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt, können die Scheiben 10, 12 unterschiedliche Dicken aufweisen. In der Regel wird weiterhin die polymerische Lage 11 auch wesentlich dünner sein als die beiden Scheiben 10, 12.
Schließlich zeigt 1b) eine perspektivische Darstellung eines Verbunds 1 mit Scheiben 10, 12 sowie der zwischen diesen angeordneten Lage 11.

Claims

Verbund umfassend wenigstens zwei Scheiben sowie eine zwischen den Scheiben angeordnete verbindende Lage, wobei die eine Scheibe ein Farbglas umfasst, wobei der Verbund eine Dicke von höchstens 6 mm und vorzugsweise mindestens 1 mm aufweist, und wobei der Verbund in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm eine mittlere Transmission τ_{avg,400nm bis 700 nm} von weniger als 15% aufweist, wobei τ_{avg, 400 nm bis 700 nm} definiert ist als $τ_{a v g,400 n m - 700 n m} = \frac{\int_{400 n m}^{700 n m} τ d λ}{700 n m - 400 n m}$
und/oder bei jeder Wellenlänge einen spektralen Transmissionsgrad von weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % und ganz besonders bevorzugt von weniger als 1 % aufweist, und wobei die das Farbglas umfassende Scheibe im Wellenlängenbereich von 875 nm bis 1600 nm bei wenigstens einer Wellenlänge eine Reintransmission von wenigstens 75%, bevorzugt wenigstens 80 % aufweist.
Verbund nach Anspruch 1, wobei die weitere Scheibe ein Glas umfasst, vorzugsweise ein Borosilikat-Glas, ein vorgespanntes Kalk-Natron-Glas, bevorzugt in chemisch vorgespanntes Kalk-Natron-Glas, ein Aluminiumsilikat-Glas (AS-Glas), vorzugsweise ein chemisch vorgespanntes Aluminiumsilikat-Glas oder ein Lithiumaluminiumsilikatglas (LAS_Glas), bevorzugt ein chemisch vorgespanntes Lithiumaluminiumsilikatglas.
Verbund nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zwischen den Scheiben eine verbindende Lage umfassend ein Polymer angeordnet ist.
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, wobei das Farbglas die folgenden Komponenten in Kationen-% umfasst: Silizium 30 - 80, bevorzugt 35- 75, besonders bevorzugt 40 - 70 Bor 0-20 Aluminium 0-2 Natrium 5 - 35, bevorzugt 7,5 - 30, besonders bevorzugt 12- 20, ganz besonders bevorzugt 14 - 18 Kalium 2 - 25, bevorzugt 5 - 20, besonders bevorzugt 6 - 15 Nickel 0-0,5 Chrom 0-0,5 Kobalt 0,03 - 0,5

mit $\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium 15 - 50, bevorzugt 20 - 45, besonders bevorzugt 25 - 30 \\ \sum Nickel + Chrom 0,1 - 0,5 \end{array}$
und wobei für das Verhältnis der Summe von Natrium und Kalium zur Summe von Nickel und Kobalt gilt: $\sum Natrium + Kalium/ \sum Nickel + Kobalt = 70 : 1 bis 200:1 .$
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, wobei das Farbglas die folgenden Komponenten in Kationen-% umfasst: Silizium 40 - 80, bevorzugt 50 - 70, besonders bevorzugt 60 - 70 Bor 0 - 20, bevorzugt 1 - 19, besonders bevorzugt 5 bis 15 Aluminium 0 - 25, bevorzugt 2 - 20, besonders bevorzugt 5 - 12 Natrium 2 - 22, bevorzugt 3 - 20, besonders bevorzugt 4 - 18 Kalium 0,1 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 2 - 5 Chrom 0,05 - 0,5, bevorzugt 0,1 - 0,4, besonders bevorzugt 0,15 - 0,3 Kobalt 0,03 - 0,5, bevorzugt 0,04 - 0,3, besonders bevorzugt 0,05 - 0,2

mit $\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium = 10 - 25, bevorzugt 12 - 20, besonders bevorzugt 15 - 20 \\ \sum Chrom + Kobalt = 0,15 - 0,55 bevorzugt 0,17 - 0,5, besonders bevorzugt 0,19 - 0,4 \end{array}$
und wobei für das Verhältnis der Summe von Natrium und Kalium zur Summe von Nickel und Kobalt gilt: $\begin{array}{l} \sum Natrium + Kalium/ \sum Nickel + Kobalt = 25 : 1 - 150 : 1, bevorzugt 30:1 - 125 : 1, \\ besonders bevorzugt 40:1 bis 90:1 . \end{array}$
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, wobei das Farbglas die folgenden Komponenten in Gew.-% umfasst: SiO₂ 50 - 80, bevorzugt 55 - 75, besonders bevorzugt 60 - 73 Al₂O₃ 0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 2 - 6 B₂O₃ 0 - 15, bevorzugt 2 - 10, besonders bevorzugt 3 - 8 Li₂O 0 - 20, bevorzugt 3 -18, besonders bevorzugt 6 - 12 Na₂O 0 - 20, bevorzugt 3 - 18, besonders bevorzugt 6 - 12 K₂O 0 - 25, 1 - 20, besonders 5 - 13 BaO 0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 3 - 5 CaO 0 - 10, bevorzugt 2 - 6, besonders bevorzugt 3 - 5 MgO 0 - 10, bevorzugt 2 - 6, besonders bevorzugt 3 - 5 ZnO 0 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 3 - 5 La₂O₃ 0 - 20, bevorzugt 1 - 15, besonders bevorzugt 2 - 12, ganz besonders bevorzugt 5 - 10 TiO₂ 0 - 5, bevorzugt 1 - 15, besonders bevorzugt 2 - 12 Cl 0 - 3, bevorzugt 0,1 - 2, besonders bevorzugt 0,3 - 0,50 MnO₂ 1,0 - 5,0, bevorzugt 1,5 - 4,5, besonders bevorzugt 2 - 4, ganz besonders bevorzugt 2,5 - 3, Cr₂O₃ 0,2 - 3, bevorzugt 0,5 - 2,5, besonders bevorzugt 0,7 - 2, ganz besonders bevorzugt 1 - 1,5

mit ΣNa₂O + K₂O +Li₂O = 5 -30, bevorzugt 10 - 25, besonders bevorzugt 15 - 20. Vorzugsweise erfüllt die Glaszusammensetzung zumindest eine der folgenden Bedingungen: ΣMnO₂ + Cr₂O₃ = 2,7 - 8, bevorzugt 3 - 7, besonders bevorzugt 3,5 - 5,5 und/oder MnO₂/CrO₃ = 1,5 :1 bis 12,5 :1, bevorzugt 1,6:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 1,7:1 bis 7,5, ganz besonders bevorzugt 1,9:1 bis 4:1.
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, umfassend eine zweite weitere Scheibe aus oder umfassend Glas, und wobei die Scheibe umfassend das Farbglas zwischen der weiteren und der zweiten weiteren Scheibe angeordnet ist.
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, wobei die Scheibe umfassend ein Farbglas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_{-30°C bis 70°C} zwischen 7 * 10^-6/K und 11 * 10^-6/K aufweist, wobei vorzugsweise der Betrag des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Scheibe umfassend ein Farbglas und der weiteren Scheibe höchstens 8 * 10^-6/K ist, bevorzugt weniger als 6 * 10^-6/K und ganz besonders bevorzugt weniger als 4 * 10^-6/K beträgt.
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, wobei die weitere Scheibe ein Borosilikatglas umfasst oder aus diesem besteht, vorzugsweise ein gefloatetes oder gezogenes Borosilikatglas umfasst oder aus diesem besteht, und besonders bevorzugt ein poliertes Borosilikatglas umfasst oder aus diesem besteht
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, wobei Erhebungen auf einer der Hauptoberflächen der weiteren Scheibe, insbesondere langgezogene Erhebungen, welche sich im Wesentlichen in Normalenrichtung erheben, ausgebildet sind, welche eine Längserstreckung größer als das Zweifache, bevorzugt Dreifache, besonders bevorzugt das Fünffache einer Quererstreckung der Erhebung aufweisen und eine Höhe aufweisen, die im Mittel, bereinigt von keilförmigen Dickenschwankungen und Verwölbungen bei arithmetischer Mittelung einer Analysefläche von 10 * 10 cm², kleiner als 100 nm, bevorzugt kleiner als 90 nm, besonders bevorzugt kleiner als 80 nm sind und bei welchen die Quererstreckung der Erhebung jeweils kleiner als 40 mm ist.
Verbund nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, aufweisend eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens dauerhaft 70°C und vorzugsweise bis zu kurzzeitig 120°C.
Verwendung eines Verbunds nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Abdeckscheibe, insbesondere als Abdeckscheibe für einen Laser, insbesondere eines Lasers als Teil eines LIDAR-Systems, oder für ein bildgebendes System, insbesondere für ein bildgebendes System eines Gerätes zur 3D-Vermessung der Umgebung oder zur Vermessung der Geschwindigkeit.