DE112019003296T5 - Laminierte verglasung mit einer umschaltbaren flüssigkristallschicht - Google Patents

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Mario Arturo Mannheim Astete
Andres Fernando Sarmiento Santos
Natalia Andrea Rueda Guerrero
Laura Granados Caro
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Abstract

Eine umschaltbare laminierte Verglasung umfassend zwei Stapel von Komponenten mit unterschiedlichen Laminierungsparametern, einen ersten Stapel von Komponenten, welcher den mechanischen Schutz der Verglasung bereitstellt, und einen zweiten Stapel von Komponenten mit einer variablen Lichtdurchlässigkeit.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende offenbarte Erfindung betrifft eine laminierte Verglasung aufweisend eine umschaltbare Schicht, und, insbesondere, eine laminierte Verglasung mit einer umschaltbaren Flüssigkristallschicht.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Als Antwort auf die gesetzlichen Anforderungen für eine erhöhte Automobilkraftstoffeffizienz sowie die steigende öffentliche Aufmerksamkeit und Nachtrage nach umweltfreundlichen Produkten, haben die Hersteller von Automobilerstausrüstungen weltweit daran gearbeitet, die Effizienz deren Fahrzeuge zu verbessern.
  • Eines der wesentlichen Elemente dieser Strategie zur Verbesserung der Effizienz war das Konzept des leichten Gewichts. Oftmals werden traditioneller, preiswerter, herkömmliche Materialien und Prozesse durch innovative neue Materialien und Prozesse ersetzt, welche, auch wenn sie manchmal teurer sind, immer noch eine höhere Nützlichkeit als die Materialien und Prozesse haben, welche ersetzt werden, aufgrund von dessen niedrigeren Gewicht und der entsprechenden Erhöhung bei der Kraftstoffeffizienz. Manchmal bringen neue Materialien und Prozesse auch eine zusätzliche Funktionalität zusätzlich zu deren leichteren Gewicht mit sich. Die Automobilverglasung ist keine Ausnahme.
  • Der verglaste Bereich von Fahrzeugen ist ständig größer geworden und, dabei, andere schwerere Materialien verdrängt. Die beliebten großen Panoramadächer aus Glas sind nur ein Beispiel dieses Trends. Ein Panoramadach ist eine Fahrzeugdachverglasung, welche einen wesentlichen Bereich des Dachs über mindestens einen Teil sowohl der vorderen und hinteren Sitzbereich des Fahrzeugs umfasst. Ein Panoramadach kann laminiert oder monolithisch sein.
  • Aufgrund von den niedrigeren Kosten und der höheren Festigkeit vom gehärteten Glas, wurde das gehärtete Glas für alle außer der Windschutzscheibenposition bevorzugt, in welcher das gehärtete Glas nicht erlaubt ist. In manchen Luxus-Fahrzeugen wurde jedoch laminiertes Glas für die Scheiben eher als gehärtetes Glas verwendet. Grund dafür ist mindestens teilweise, dass ein laminiertes Glas funktionelle Filme benutzen kann. Die Verwendungen für diese Filmen umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt: Sonnenschutz, eine variable Lichtdurchlässigkeit, eine erhöhte Steifigkeit, eine erhöhte strukturelle Integrität, einen verbesserten Eindringungswiderstand, eine verbesserte Insassenzurückhaltung, das Bereitstellen einer Barriere, Tönung, das Bereitstellen eines Sonnenblende, Farbkorrektur, und als Substrat für funktionelle und ästhetische Graphiken.
  • Um das Lichtdurchlässigkeitsniveau durch das Laminat zu steuern, gibt es viele Technologien zur Verfügung: elektrochromische, photochromische, thermochromische Filme und Filme, welche auf ein elektrisches Feld reagieren, welche dazu ausgestaltet sind, in laminiertes Glas integriert zu werden. Interessant sind Filme aus Flüssigkristall (LC), welche deren Lichtdurchlässigkeit als Antwort auf ein elektrisches Feld schnell ändern können.
  • In einem Flüssigkristallfilm sind Flüssigkristalle zwischen zwei transparenten polymeren Substraten zwischengelegt. Es werden Abstandhalter verwendet, um einen Spalt zwischen Substraten zu halten, damit die Flüssigkristalle deren Orientierung aufrechterhalten. Der Film wird dann zwischen zwei oder mehr Glasschichten laminiert. Wenn der LC-Film normalerweise lichtundurchlässig ist, wenn Strom an den Film angelegt wird, ist die Flüssigkristallenaufstellung und die Glasscheibe durchsichtig, und wenn der Strom ausgeschaltet wird, kehren die Flüssigkristalle zu ihren normalen Positionen zurück und die Glasscheibe wird von durchsichtig zu lichtundurchlässig. Im Gegensatz, wenn der LC-Film normalerweise durchsichtig ist, wird die Glasscheibe lichtundurchlässig, wenn der Strom angelegt wird.
  • Eines der gestellten Probleme, wenn eine umschaltbare Verglasung mit einem LC-Film laminiert wird, stammt von den unterschiedlichen optimalen Laminierungsparametern, welche für manche der Komponente im Stapel benötigt werden, das heißt, die Laminierung muss unter einem Bereich von Drücken und Temperaturen durchgeführt werden, um eine gute Anhaftung an den Glassubstraten zu erhalten, während andere funktionelle Charakteristiken auf der Verglasung nicht beeinträchtigt werden. Zum Beispiel, eine Verformung des Flüssigkristallfilms und folgende optische Defekte können aufgrund von der Verformung des polymeren Substrats vorhanden sein, wenn es in einem standardmäßigen Laminierungsprozess laminiert wird. Wenn die Orientierung der Flüssigkristalle aufgrund von einer permanenten Verformung geändert wird, erscheint eine Zone mit unterschiedlichen Farben.
  • Es würde vorteilhaft sein in der Lage zu sein, eine laminierte Verglasung mit einer umschaltbaren Flüssigkristallschicht auf eine effizientere Weise herzustellen.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • In diesem Sinn ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine laminierte Verglasung bereitzustellen, welche eine umschaltbare Flüssigkristallschicht ohne optische Defekte aufweist, aber immer noch die Sicherheitsstandards bei Automobilen erfüllt.
  • Dieser Gegenstand kann mittels einer umschaltbaren laminierten Verglasung erhalten werden, welche zwei Stapel von Komponenten umfasst, einen ersten Stapel von Komponenten und einen zweiten Stapel von Komponenten. Der erste Stapel von Komponenten umfasst eine äußere Glasschicht und eine zwischenliegende Glasschicht, wobei beide innere und äußere Flächen aufweisen. Mindestens eine Kunststoffbindungsschicht befindet sich zwischen den inneren Flächen der genannten äußeren und inneren Glasschichten. Der zweite Stapel von Komponenten umfasst eine innere Glasschicht aufweisend eine innere und eine äußere Fläche, einen ersten optisch durchsichtigen Klebstoff und eine Flüssigkristallschicht. Dieser zweite Stapel von Komponenten wird auf dem ersten Stapel von Komponenten angeordnet und mittels des genannten ersten optisch durchsichtigen Klebstoffs damit gebunden, sodass die Flüssigkristallschicht zwischen der äußeren Fläche der zwischenliegenden Glasschicht und der inneren Fläche der inneren Glasschichten mit dem ersten optisch durchsichtigen Klebstoff eingelegt wird.
  • Figurenliste
  • Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung der folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich, wobei:
    • 1 eine isometrische Ansicht einer laminierten Verglasung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 eine Explosionsdarstellung der laminierten Verglasung aus 1 zeigt.
    • 3 eine Querschnittsansicht A-A' der laminierten Verglasung aus 1 zeigt.
    • 4 eine Querschnittsansicht A-A' der laminierten Verglasung aus 1 gemäß einer alternativen Ausführungsform zeigt.
    • 5 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkristallfilms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 6 eine Querschnittsansicht einer laminierten Verglasung mit einem Leistungsfilm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen, werden bevorzugte Ausführungsformen der laminierten Verglasung mit einer umschaltbaren Flüssigkristallschicht gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
  • 1, 2 und 3 zeigen eine Dachscheibe 1 mit einer umschaltbaren Flüssigkristallschicht aufweisen einen ersten Stapel von Komponenten 10 und einen zweiten Stapel von Komponenten 20. Der erste Stapel von Komponenten 10 umfasst eine äußere Glasschicht 201 und eine zwischenliegende Glasschicht 202, welche miteinander mittels einer Kunststoffbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) gebunden sind, welche sich zwischen den inneren Flächen 102, 103 der genannten Glasschichten 201, 202 befindet. In dieser Ausführungsform ist die Kunststoffbindungsschicht 4 Polyvinylbutyral (PVB), welches eine ausgezeichnete Haftung an Glas aufweist und optisch durchsichtig ist, sobald es laminiert wird. Der zusammengefügte Stapel 8 wird in einen Vakuumbeutel geladen und dann in einem Autoklav zur Laminierung platziert.
  • In anderen Ausführungsformen kann die Kunststoffbindungsschicht Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder eine andere standardmäßige Laminierungsbindungsschicht sein. Zusätzlich sind Zwischenschichten mit verbesserten Fähigkeiten außer des Zusammenbindens von Glasschichten verfügbar. Manche Ausführungsformen umfassen Kunststoffbindungsschichten aufweisend sonnendämpfende Eigenschaften wie eine hohe UV-Absorption, eine hohe IR-Absorption oder sowohl eine hohe UV- als auch eine hohe IR-Absorption.
  • Erneut, in 1, 2, 3 umfasst der zweite Stapel von Komponenten 20 eine innere Glasschicht 203 aufweisend eine innere Fläche 105 eine und äußere Fläche 106, einen ersten optisch durchsichtigen Klebstoff 12 und eine Flüssigkristallschicht 16. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Flüssigkristallschicht 16 in einem geeigneten flüssigen optisch durchsichtigen Klebstoff 12, welcher zum Feststoffzustand ausgehärtet werden kann, eingebettet und zwischen der äußeren Fläche 104 der zwischenliegenden Glasschicht 202 und der inneren Fläche 105 der inneren Glasschichten 203 eingelegt wird, sodass nach der Aushärtung des flüssigen optisch durchsichtigen Klebstoff, der zweite Stapel von Komponenten 20 mit dem ersten Stapel von Komponenten 10 mittels des genannten flüssigen Klebstoffs 12 gebunden ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform, in 4 gezeigt, ist der zweite Stapel von Komponenten 20 mit dem ersten Stapel anders gebunden. Die Flüssigkristallschicht 16 wird, vor dem Auftragen des ersten optisch durchsichtigen Klebstoffs 12, an der äußeren Fläche 104 der zwischenliegenden Glasschicht 202 mit einem zweiten optisch durchsichtigen Klebstoff 14 fixiert, welcher aushärtbar oder nicht aushärtbar sein kann, um die Flüssigkristallschicht 16 an ihrer Stelle zu halten. Der erste optisch durchsichtige Klebstoff 12 wird dann in den zweiten Stapel von Komponenten 20 eingearbeitet, sodass Letzterer mit dem ersten Stapel von Komponenten 10 mittels des genannten ersten optisch durchsichtigen Klebstoffs 12 gebunden wird. Es soll verstanden werden, dass, in dieser alternativen Ausführungsform, die Flüssigkristallschicht 16 stattdessen an der inneren Fläche 105 der inneren Glasschicht 203 fixiert werden kann.
  • In mehreren Ausführungsformen wird jeder des ersten und des zweiten optisch durchsichtigen Klebstoffs 12, 14 aus der Gruppe bestehend aus einem flüssigen optisch durchsichtigen Klebstoff, welcher mittels des Aussetzens desselben dem ultravioletten (UV) Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, mittels einer chemischen Reaktion oder anderer Aushärtungsverfahren ausgehärtet wird, einem UV-aushärtbaren Harz, Polymer, Silicon, Acryl, Urethan, Sulfid-basiertem Klebstoff, oder Kombinationen derselben, ausgewählt.
  • Eine Verdunkelung 6 wird auf der inneren Fläche 102 der äußeren Glasschicht 201 und der äußeren Fläche 106 der inneren Glasschicht 203 angeordnet.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristallschicht 16 aufweisend Flüssigkristalle 24, welche zwischen zwei gegenüberstehenden polymeren Substrate 301, 302 eingekapselt sind. Eine Randdichtung 26 wird dazu verwendet, den Rand der Substrate 301, 302 zu decken, sodass die Flüssigkristalle 24 zwischen den genannten Substraten eingeschlossen werden. Zusätzlich sind Abstandhalter 28 entlang Oberflächensubstrate 301, 302 verteilt, um einen Spalt, welcher in Abhängigkeit der Formulierung des Flüssigkristalls zwischen 6 und 15 µm liegt, aufrechtzuerhalten.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugverglasung 2 aufweisen einen ersten Stapel von Komponenten 30 und einen zweiten Stapel von Komponenten 40. Im ersten Stapel von Komponenten 30 ist eine Leistungsschicht 18 zwischen einer äußeren Glasschicht 201 und einer zwischenliegenden Glasschicht 202 eingelegt. Zwei Kunststoffbindungsschichten 4 werden auf jeder Seite der Leistungsschicht 18 verwendet, um die genannte Leistungsschicht 18 mit Glasschichten 201, 202 zu binden. Eine Verdunkelung 6 wird auf der inneren Fläche 102 der äußeren Glasschicht 201 aufgetragen. Der erste Stapel von Komponenten 30 wird dann laminiert.
  • Einer der großen Vorteile einer laminierten Verglasung im Vergleich zu einer gehärteten monolithischen Verglasung ist, dass ein Laminat Leistungsüberzüge und -filme benutzen kann. Eine große Auswahl von Filmen oder Überzügen sind verfügbar, welche in ein Laminat eingearbeitet werden können. Die Verwendungen dieser Filme oder Überzüge umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt: Sonnenschutz, variable Lichtdurchlässigkeit, erhöhte Steifigkeit, erhöhte strukturelle Integrität, verbesserte Eindringungswiderstand, verbesserte Insassenzurückhaltung, das Bereitstellen einer Barriere, Abtönung, das Bereitstellen einer Sonnenblende und Farbkorrektur, unter anderen. In manchen Ausführungsformen wird die Leistungsschicht aus der Gruppe bestehend aus UV-reflektierendem Film, IR-reflektierendem Film und UV- und IR-reflektierendem Film ausgewählt. In alternativen Ausführungsformen ist eine Leistungsschicht ein emissionsarmer Überzug, welcher auf der inneren Fläche der äußeren Glasschicht angeordnet ist.
  • Erneut in 6 weist der zweite Stapel von Komponenten 40 die gleiche Ausbildung wie die der in 1, 2, 3, 4 dargestellten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass er zusätzlich eine Umfangsdichtung 22 umfasst, um einen Spalt zwischen der zwischenliegenden Glasschicht 202 und der inneren Glasschicht 203 zu halten.
  • In manchen Ausführungsformen, einschließlich der zuvor erwähnten, ist die äußere Glasschicht 201 entweder ein Kalknatronglas oder ein Borsilicatglas, und sowohl die zwischenliegende Glasschicht 202 als auch die innere Glasschicht 203 sind entweder Natronkalk, Borsilicate oder Alumosilicatglas. In mehreren Ausführungsformen sind die Glasschichten 201, 202, 203 mindestens 0,5 mm dick, vorzugsweise ist die äußere Glasschicht 201 mindestens 1,5 mm dick, weiter vorzugsweise ist die äußere Glasschicht 201 mindestens 2 mm dick. Ferner, in mehreren Ausführungsformen, ist die laminierte Verglasung eine gekrümmte Verglasung, wobei die äußere Glasschicht unter Verwendung von Schwerkraft-Biegen, Druckbiegen, Kaltbiegen oder irgend anderen herkömmlichen Mittel, welche im Stand der Technik bekannt sind, gebildet ist. Ebenfalls, in mehreren Ausführungsformen, werden die zwischenliegende und die innere Glasschicht kaltgebogen. Zusätzlich, in manchen Ausführungsformen, ist die umschaltbare laminierte Verglasung eine Seitenscheibe.
  • Es muss verstanden werden, dass diese Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist. Ein Fachmann wird verstehen, dass mehrere Änderungen und/oder Veränderungen durchgeführt werden können, welche nicht vom Grundgedanken der Erfindung abweichen, welcher nur durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims (15)

  1. Umschaltbare laminierte Verglasung, umfassend: einen ersten Stapel von Komponenten, umfassend - eine äußere Glasschicht, welche eine innere und eine äußere Fläche aufweist; - eine zwischenliegende Glasschicht, welche eine innere und eine äußere Fläche aufweist; und - mindestens eine Kunststoffbindungsschicht, welche sich zwischen den inneren Flächen der genannten äußeren und der genannten inneren Glasschicht befindet; und einen zweiten Stapel von Komponenten, umfassend - eine innere Glasschicht, welche eine innere und eine äußere Fläche aufweist; - einen ersten optisch durchsichtigen Klebstoff; und - eine Flüssigkristallschicht; wobei der zweite Stapel von Komponenten auf dem ersten Stapel von Komponenten angeordnet wird und mittels des genannten ersten optisch durchsichtigen Klebstoffs damit gebunden wird, sodass die Flüssigkristallschicht zwischen der äußeren Fläche der zwischenliegenden Glasschicht und der inneren Fläche der inneren Glasschichten mit dem ersten optisch durchsichtigen Klebstoff eingelegt wird.
  2. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssigkristalle, zwei gegenüberstehende polymere Substrate, um die genannten Flüssigkristalle einzukapseln, eine Randdichtung und Abstandhalter, welche entlang den Flächensubstraten verteilt sind, um einen Spalt zwischen denselben aufrechtzuerhalten, umfasst.
  3. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 2, wobei der Spalt zwischen Substraten der Flüssigkristallschicht zwischen ungefähr 6 µm und ungefähr 15 µm liegt.
  4. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend eine Umfangsdichtung zwischen der zwischenliegenden Glasschicht und der inneren Glasschicht.
  5. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei die genannte mindestens eine Kunststoffbindungsschicht aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylbutyral, Ethylenvinylacetat und thermoplastischem Polyurethan ausgewählt wird.
  6. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Kunststoffbindungsschichten aus der Gruppe bestehend aus einer Kunststoffbindungsschicht mit hoher UV-Absorption, einer Kunststoffbindungsschicht mit hoher IR-Absorption und einer Kunststoffbindungsschicht mit hoher UV- und IR-Absorption ausgewählt wird.
  7. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei der erste optisch durchsichtige Klebstoff aus der Gruppe bestehend aus einem flüssigen optisch durchsichtigen Klebstoff, UV-aushärtbarem Harz, Polymer, Silicon, Acryl, Urethan, Sulfid-basiertem Klebstoff und Kombinationen derselben ausgewählt wird.
  8. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei der erste optisch durchsichtige Klebstoff ein flüssiger optisch durchsichtige Klebstoff mit hoher UV-Absorption ist.
  9. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend eine zweite optisch durchsichtige Klebstoffschicht, welche zwischen der Flüssigkristallschicht und entweder der äußeren Fläche der zwischenliegenden Glasschicht oder der inneren Fläche der inneren Glasschicht angeordnet ist.
  10. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei der erste Stapel zusätzlich eine Leistungsschicht umfasst.
  11. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 10, wobei die Leistungsschicht aus der Gruppe bestehend aus UV-reflektierendem Film, IR-reflektierendem Film und UV- und IR-reflektierendem Film ausgewählt wird.
  12. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 10, wobei die Leistungsschicht ein emissionsarmer Überzug ist, welcher auf der inneren Fläche der äußeren Glasschicht angeordnet ist.
  13. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 1, wobei die genannte laminierte Verglasung eine Fahrzeugverglasung ist.
  14. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugverglasung eine gekrümmte Verglasung ist.
  15. Umschaltbare laminierte Verglasung nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugverglasung eine Dachscheibe oder eine Seitenscheibe ist.
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