DE112020001639T5 - Beleuchtetes Laminat mit hervorragender Ästhetik und Helligkeit - Google Patents

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Mario Arturo Mannheim Astete
Massimo MICHETTI
Raghu K. Pendyala
Andres Fernando Sarmiento Santos
Iván Arturo Cornejo
Gonzalo Rafael VIZCARRA MENDOZA
Jorge Ramos
José Nuñez-Regueiro
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Abstract

Der Trend zur Vergrößerung der verglasten Fläche in Automobilen hat die möglichen Montageorte für die Innenraumbeleuchtung reduziert. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit großen Panoramascheiben. Versuche, integrierte Lichtquellen in der Verglasung zu verwenden, haben zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt. In das Laminat eingebettete LEDs sind in der Regel zu hell für Nachtfahrten. Die Randbeleuchtung mit lichtstreuenden Elementen auf dem Glas konnte bisher nur niedrige Intensitätsstufen liefern. Beide Ansätze beeinträchtigen die Sichtbarkeit und Ästhetik im ausgeschalteten Zustand. Die vorliegende Erfindung stellt ein Mittel und ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats bereit, das eine helle Kabinenbeleuchtung bietet, ohne die Funktion der Verglasung als Fenster zu beeinträchtigen, indem eine lichtstreuende Schicht erzeugt wird, die im ausgeschalteten Zustand im Wesentlichen unsichtbar und im eingeschalteten Zustand sehr hell ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der laminierten Automobil-Verglasung und Automobil-Beleuchtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Da die Automobilhersteller daran arbeiten, die staatlichen Vorschriften für Kraftstoffeffizienz und Emissionen zu erfüllen und die Art von umweltfreundlichen Fahrzeugen anzubieten, die von der Öffentlichkeit zunehmend gefordert wird, ist die Gewichtsreduzierung eine Schlüsselstrategie. Während die Substitution leichterer Materialien ein wichtiger Bestandteil dieses Trends war, haben wir aber auch bemerkt, dass sich die durchschnittliche Größe der meisten Fahrzeuge verringert hat. Wenn das Innenraumvolumen abnimmt, kann dies zu einem unangenehmen klaustrophobischen Effekt führen. Um dem entgegenzuwirken, vergrößern die Hersteller seit einigen Jahren die verglaste Fläche der Fahrzeuge. Die größere Sichtfläche und das natürliche Licht tragen dazu bei, dass der Innenraum offener und luftiger wirkt.
  • Das Panoramaglasdach hat in den letzten Jahren ein rasantes Wachstum erlebt und ist zu einer beliebten Option für Neuwagen geworden. Das große Panoramaglasdach verleiht dem Fahrzeug ein luftiges und luxuriöses Aussehen. In den letzten Jahren lag bei Modellen, die mit Panoramadach-Option angeboten wurden, der Anteil an Fahrzeugen mit dieser Option in Nordamerika und Europa zwischen 30 und 40 %. In China liegt der Anteil bei einigen Modellen bei nahezu 100 %.
  • Ein potenzielles Problem bei Fahrzeugen mit großen Glasdächern ist die Innenraumbeleuchtung. Oft ist es nicht möglich oder nicht praktikabel, eine Leuchte in der Nähe der Mitte des Daches anzubringen. Stattdessen haben die Autohersteller Leuchten über den Türen, im Fußraum, in den Getränkehaltern und an anderen Stellen angebracht.
  • LED-Beleuchtung wird in immer mehr Bereichen des Automobils eingesetzt. Von der Umgebungsbeleuchtung bis hin zu den Scheinwerfern haben die Kosten, die Zuverlässigkeit und die Intensität von LEDs einen Punkt erreicht, an dem sie einen kosteneffektiven Ersatz für Glühlampen und andere resistive Beleuchtungstechnologien darstellen. Mit einer Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden könnten die LEDs sogar viel länger halten als das Fahrzeug.
  • Die Versuche, LEDs in laminiertes Glas einzubauen, sind auf gemischte Ergebnisse gestoßen. Eines der Hauptprobleme ist die hohe Intensität der für die Allgemeinbeleuchtung bestimmten LEDs. Aufgrund der geringen Größe des LED-Chips und der Schwierigkeit, irgendeine Art von Linse oder Diffusor in ein Laminat einzubauen, ist die Lichtintensität des Chips tendenziell sehr hoch. Dies kann das Fahren bei Nacht für den Fahrer schwierig machen. Es wäre vorzuziehen, eine geringere Lichtintensität über einen größeren Bereich zu verteilen.
  • Glas kann als Lichtleiter verwendet werden. Glasfasern funktionieren, indem sie das Licht an den Wänden der Faser reflektieren. Eine flache oder gebogene Glasscheibe kann auf die gleiche Weise verwendet werden. Schilder, die auf ein transparentes Substrat gedruckt und von einer Lichtquelle beleuchtet werden, die Licht in einen der Ränder einleitet, sind seit Jahrzehnten bekannt. Die gedruckte Grafik streut das Licht in das Innere des Glases und beleuchtet die Grafik. Die Informationen auf einem Schild sollen unter allen Lichtverhältnissen lesbar sein. Die Beleuchtung dient nur dazu, das Schild bei schlechten Lichtverhältnissen zu erkennen. Der gleiche Ansatz kann für die allgemeine Beleuchtung verwendet werden, aber es wird immer noch eine lichtstreuende Schicht benötigt. Wenn die lichtstreuende Schicht sichtbar ist, wenn das Gerät ausgeschaltet ist, kann das Substrat nicht mehr auch als Fenster dienen.
  • Für die Beleuchtung kann eine Randbeleuchtung des Glases verwendet werden. Bei diesem Verfahren fungiert das Glas als Wellenleiter für das entlang der Ränder eingespeiste Licht. Das Licht wird durch mikroskopische Defekte in der Glasoberfläche entkoppelt und gebrochen, die durch verschiedene Mittel einschließlich chemisches und abrasives Ätzen und LASER-Markierung erzeugt werden. Diese Verfahren neigen dazu, unerwünschte Trübungen zu erzeugen und das Glas zu schwächen.
  • Eine vielversprechende neue Technologie nutzt optische Diffusoren, die in einer Polymermatrix suspendiert und auf das Substrat gedruckt sind. Ein schwerwiegender Nachteil dieser Technologie besteht darin, dass die organische Matrix im Laufe der Zeit durch Aussetzen von Hitze, Feuchtigkeit und UV-Strahlung abgebaut wird und dass es schwierig ist, die Emulsion auf gebogene Glasformen aufzubringen, da die Emulsion nach dem Biegen aufgebracht werden muss, da sie durch die Hitze des Glasbiegeprozesses zerstört würde.
  • Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung eines beleuchteten Laminats ohne diese Einschränkungen und Nachteile zu haben.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Probleme des Standes der Technik werden durch eine lichtstreuende Schicht gelöst, die im Wesentlichen unsichtbar ist, wenn das Beleuchtungsmittel im ausgeschalteten Zustand ist. Dies wird durch eine Reihe von Mitteln erreicht. Das hier offenbarte Verfahren bezieht sich auf die Herstellung einer randbeleuchteten lichtstreuenden Schicht in einem Laminat, die vor dem Biegen auf eine flache, lichtleitende Glasschicht gedruckt wird. Der Druck ist im Wesentlichen unsichtbar, wenn das Beleuchtungsmittel im ausgeschalteten Zustand ist. Im eingeschalteten Zustand kann die Streuschicht ein hohes Maß an Beleuchtung bieten. In bevorzugten Ausführungsformen wird die lichtleitende Schicht aus einem transparenten Substrat hergestellt, das eine Scheibe aus flachem, eisenarmem Glas mit hoher Transmission für sichtbares Licht oder aus ultraklarem Glas umfasst.
  • Alle großen Floatglashersteller stellen ein ultraklares Glas her. Das ultraklare Glas hat nicht den charakteristischen Grünstich, den normales Kalk-Natron-Glas hat. Es wird hergestellt, indem das natürlich vorkommende Eisen aus dem Gemenge entfernt wird. Ultraklares Glas wird häufig für Möbel und Sonnenkollektoren verwendet. Die Verwendung einer ultraklaren Glasscheibe mit einer Lichtdurchlässigkeit von über 90 % für die lichtleitende Schicht verbessert die Helligkeit und die Effizienz des Laminats.
  • Auf das transparente, lichtleitende Substrat wird eine lichtstreuende Emulsion gedruckt, um die lichtstreuende Schicht zu bilden.
  • Die verwendete lichtstreuende Emulsion ähnelt in ihrer Zusammensetzung den schwarzen und silbernen Fritten, die üblicherweise zum Drucken von schwarzen und silbernen Mustern auf Automobilglas verwendet werden. Anstelle eines schwarzen Pigments oder Silber umfasst die verwendete Emulsion zu etwa 80 % einen organischen Träger mit dispergierten sub-mikrometer anorganischen Partikeln. Um eine vollständige Suspension im Träger zu gewährleisten, beträgt die Partikelgröße weniger als 1 µm. Da Transparenz erforderlich ist, beträgt der Gewichtsanteil der Partikel in der Emulsion weniger als 10 %. Die Partikel können metallische, keramische oder anorganischen Kompositpartikel umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Es kann jeder geeignete Träger verwendet werden, der in der Lage ist, die Partikel in Suspension zu halten und während des Erhitzens zu verbrennen, wobei keine oder nur geringe Rückstände zurückbleiben. Zur Einstellung der Viskosität der Emulsion kann ein mit dem Träger verträgliches Lösungsmittel zugesetzt werden. Andere Chemikalien können der Emulsion zugesetzt werden, um Eigenschaften wie Lagerfähigkeit, Haftung usw. zu verbessern.
  • Der bevorzugte Partikelgrößenbereich umfasst, ist aber nicht beschränkt auf weniger als 350 nm. Die bevorzugte Form ist sphärisch; es können jedoch auch Partikel mit jeder anderen Form verwendet werden. Es sollte klar sein, dass dies zwar die bevorzugten Bereiche sind, dass sie aber keineswegs eine Einschränkung der Bereiche darstellen, die die Erfindung umfassen kann. Andere Bereiche können ähnliche oder bessere Ergebnisse liefern, die auf anderen Bindemitteln, Lösungsmitteln und Formen basieren, die noch nicht entdeckt wurden, ohne von der Idee und der Absicht der Erfindung abzuweichen.
  • Das Verfahren umfasst:
    1. 1. Bereitstellen einer Emulsion, die sub-mikrometer optische Diffusor-Partikel umfasst, die in einem Träger suspendiert sind,
    2. 2. Bereitstellen eines Glassubstrats,
    3. 3. Aufdrucken der Emulsion auf das Glassubstrat,
    4. 4. Erhitzen des Glassubstrats mit der Emulsion, um die organischen Bestandteile zu verdampfen und abzubrennen,
    5. 5. Biegen des Glases, und
    6. 6. Laminieren des Glases.
  • In den Figuren sind Beispiele für verschiedene Ausführungsformen des nach dem Verfahren hergestellten Produkts dargestellt.
  • Beachten Sie, dass bei dem in den 2 und 3 gezeigten Sechseckmuster das Innere des Sechsecks (wie gezeigt) oder der Raum zwischen den Sechsecken bedruckt werden kann.
  • Die lichtstreuende Schicht muss sich auf einer der inneren Oberflächen des Laminats befinden. Das heißt, auf einer der Oberflächen, die mit dem PVB in Berührung kommt. Es können auch andere Zwischenschicht-Materialien verwendet werden, ohne dass dies vom Zweck der Erfindung abweicht. Wie bekannt ist (z.B. aus den Patentanmeldungen WO2005/054915A1 und WO2012059126A1 ), wird das Material der Zwischenschicht vorzugsweise so gewählt, dass der Brechungsindex der Zwischenschicht im Wesentlichen der gleiche ist wie der der Glasscheiben. Licht, das in die lichtleitende Schicht eingekoppelt wird, wird an der Grenzfläche zwischen Glas und Zwischenschicht nicht reflektiert, da der Brechungsindex des Zwischenschichtmaterials nahe dem des Glases liegt. Zwischenschicht-Materialien wie Polyvinylbutyral (PVB) und Ethylen-Vinylacetat (EVA) haben einen Brechungsindex von etwa 1,49, d. h. er entspricht in etwa dem Brechungsindex der Glasscheibe.
  • Dauer, Temperatur und Druck des Autoklaven müssen möglicherweise ebenfalls erhöht werden, was wiederum von der Zwischenschicht und der Art der Defekte abhängt.
  • Das PVB füllt die Defekte auf, so dass sie bei ausgeschalteten Beleuchtungsmitteln und unter normalen Betrachtungs- und Beleuchtungsbedingungen nahezu unsichtbar sind.
  • Die PVB-Schicht sollte eine Transmission für sichtbares Licht von nicht mehr als 40 % haben, um Doppelbilder und die von außen sichtbare Lichtmenge zu reduzieren. Die äußere Glasschicht in Kombination mit der Zwischenschicht und der lichtleitenden Schicht sollte eine Transmission für sichtbares Licht von nicht mehr als 20 %, vorzugsweise weniger, aufweisen.
  • Um die Homogenität der Beleuchtung zu verbessern, wird das Beleuchtungsmittel an gegenüberliegenden Seiten angebracht. Dies können die Vorder- und Rückseite oder die linke und rechte Seite des Laminats sein. Bei den Ausführungsformen wird eine „Lichtleiste“ verwendet. Sie bestehen jeweils aus in Reihe geschalteten LED-Chips, die mit einer Mikrolinsenanordnung verbunden sind, um das Licht auf den Rand der lichtleitenden Schicht zu fokussieren. Es hat sich gezeigt, dass die erforderliche Intensität im Bereich von mindestens 400 cd/m2 liegt, um ein helles Licht zu erhalten, das in seiner Intensität der herkömmlichen Kabinenbeleuchtung entspricht. In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Intensität im Bereich von mindestens 500 cd/m2.
  • Die Effizienz und die Intensität des ausgestrahlten Lichts können weiter verbessert werden, indem zumindest auf einen Teil des Glasrandes, der nicht für die Lichtleiste verwendet wird, eine lichtreflektierende Beschichtung aufgebracht wird. Es sind eine Reihe von Beschichtungen bekannt, die einen hohen Reflexionsgrad aufweisen. Auch ein dünner Film kann auf den Rand oder in unmittelbarer Nähe aufgebracht werden, um als Reflektor zu wirken. Hochreflektierende Filme wurden entwickelt und werden häufig in LCD-Monitoren und Fernsehgeräten verwendet, wo sie die Homogenität und Intensität der Hintergrundbeleuchtung der LCD-Zellen verbessern.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass andere Beleuchtungsmittel anstelle der LEDs der beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können, ohne vom Konzept der Erfindung abzuweichen. Jedes Mittel, das die Intensität und die Anforderungen an die Packung erfüllen kann, kann verwendet werden, einschließlich OLEDs, Elektrolumineszenz, Faseroptik, Lichtleiter und sogar noch nicht erfundene Mittel.
  • Die Lichtleisten werden mit einem optischen Klebstoff mit den Rändern verbunden. Optional können die Ränder der lichtleitenden Schicht poliert werden, um die Transmission für sichtbares Licht zu erhöhen. Die Ränder können auch zu einer konvexen, konkaven oder anderen Kontur geschliffen werden, um das Licht im Inneren des Randes zu bündeln.
  • Da der LED-Chip als Punktlichtquelle fungiert, sollte der Abstand zwischen dem Glasrand und dem Chip mindestens 0,5 mm betragen. Der tatsächliche Abstand hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich, aber nicht limitiert auf: die Randbehandlung der lichtleitenden Schicht, Abmessungen des Chips, Intensität des Chips, der Lichtleistenlinse und der Lichtleistendiffusor (falls vorhanden).
  • Im ausgeschalteten Zustand beträgt die Trübung bei Verwendung der gedruckten lichtstreuenden Emulsion weniger als 6 % und der Rückgang der Transmission für sichtbares Licht liegt unter 10 %. Unter normalen Betrachtungsbedingungen ist der Druck praktisch unsichtbar.
  • Neben dem Aufdruck der Emulsion auf das Glassubstrat können auch andere Verfahren angewandt werden, wie z. B:
    • Durch ein chemisches Ätzverfahren in Kombination mit einer lithografischen Maske können mikrometergroße Defekte in der Glasoberfläche erzeugt werden. Diese Defekte streuen das Licht, wenn sie beleuchtet werden. Die gesamte Oberfläche kann behandelt werden, oder die Maske kann so gestaltet werden, dass eine Grafik erzeugt wird.
  • In ähnlicher Weise kann ein abrasives Verfahren eingesetzt werden. Das Glas wird zunächst mit einer haltbaren Maske abgedeckt, die die Glasoberfläche vor dem Schleifmittel schützen kann, und dann wird das Schleifmittel auf die Glasoberfläche gerichtet. Dies kann mit den abrasiven Partikeln durchgeführt werden, die in Wasser oder Luft mitgeführt werden.
  • Auch ein LASER kann verwendet werden, um Defekte im Mikrometerbereich zu erzeugen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass keine Maske erforderlich ist. Der CO2-Laser kann problemlos zur Markierung von Glas eingesetzt werden und wird auch häufig verwendet. Der CO2-LASER erzeugt jedoch nur Mikrorisse in der Oberfläche. Für sehr feine kleine Muster mit hoher Auflösung und für hohe Zufuhrraten wird ein Pikosekunden-LASER verwendet.
  • Figurenliste
  • Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen:
    • 1A einen Querschnitt einer typischen laminierten Automobilverglasung zeigt.
    • 1B einen Querschnitt einer typischen laminierten Verglasung mit Hochleistungsfilm und Beschichtung zeigt.
    • 1C einen Querschnitt einer typischen gehärteten monolithischen Automobilverglasung zeigt.
    • 2 ein zweischichtiges beleuchtetes Laminat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ein dreischichtiges beleuchtetes Laminat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4A ein beleuchtetes Laminat im ausgeschalteten Zustand zeigt.
    • 4B ein beleuchtetes Laminat im eingeschalteten Zustand zeigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Glasschicht
    4
    Klebe-/Klebstoffschicht (Zwischenschicht)
    6
    Verdunkelung/schwarze Fritte
    8
    Thermisch gehärtetes Glas
    12
    Film
    18
    Beschichtung
    20
    Lichtstreuende Schicht
    22
    Lichtleitende Schicht
    30
    Lichtleiste
    101
    Oberfläche eins
    102
    Oberfläche zwei
    103
    Oberfläche drei
    104
    Oberfläche vier
    201
    Äußere Schicht
    202
    Innere Schicht
    203
    Mittlere Schicht
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Zur Beschreibung der erfindungsgemäßen laminierten Verglasung wird die folgende Terminologie verwendet.
  • Typische Querschnitte von laminierter Automobil-Verglasung sind in den 1A und 1B dargestellt. Ein Laminat umfasst zwei Glasschichten, die äußere oder AußenSchicht 201 und die innere oder Innen-Schicht 202, die durch eine Kunststoffschicht 4 (Zwischenschicht) dauerhaft miteinander verbunden sind. Bei einem Laminat wird die Glasoberfläche, die sich auf der Außenseite des Fahrzeugs befindet, als erste Fläche 101 oder als Fläche Nummer 1 bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der äußeren Glasschicht 201 ist die Oberfläche zwei 102 oder die Oberfläche Nummer zwei. Die Glasoberfläche 2, die sich im Inneren des Fahrzeugs befindet, wird als Fläche vier 104 oder als Fläche Nummer vier bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der inneren Glasschicht 202 ist die Fläche drei 103 oder die Fläche Nummer drei. Die Flächen zwei 102 und drei 103 sind durch die Kunststoffschicht 4 miteinander verbunden. Auf das Glas kann auch eine Verdunkelung 6 aufgebracht werden. Verdunkelungen umfassen in der Regel schwarzen Emaille-Fritte, die entweder auf die Fläche Nummer zwei 102 oder die Fläche Nummer vier 104 oder auf beide aufgedruckt ist. Das Laminat kann eine Beschichtung 18 auf einer oder mehreren der Oberflächen aufweisen. Das Laminat kann auch einen Film 12 umfassen, der zwischen mindestens zwei Kunststoffschichten 4 laminiert ist.
  • 1C zeigt einen typischen Querschnitt einer gehärteten Automobilverglasung. Gehärtete Verglasung umfasst in der Regel eine einzige Glasschicht 201, die wärmeverstärkt wurde. Die Glasoberfläche, die sich auf der Außenseite des Fahrzeugs befindet, wird als Oberfläche eins 101 oder als Oberfläche Nummer eins bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der äußeren Glasschicht 201 ist die Oberfläche zwei 102 oder die Oberfläche Nummer zwei. Die Oberfläche Nummer zwei 102 einer gehärteten Verglasung befindet sich im Inneren des Fahrzeugs. Auf das Glas kann auch eine Verdunkelung 6 aufgebracht werden. Verdunkelungen umfassen in der Regel schwarze Emaillefritte, die auf die Oberfläche Nummer zwei 102 aufgedruckt ist. Die Verglasung kann eine Beschichtung 18 auf der Oberfläche Nummer eins 101 und/oder der Oberfläche Nummer zwei 102 aufweisen.
  • Der Begriff „Glas“ kann auf viele organische und anorganische Materialien angewendet werden, darunter auch auf viele, die nicht transparent sind. In diesem Dokument beziehen wir uns nur auf nicht-organisches transparentes Glas. Aus wissenschaftlicher Sicht wird Glas als ein Materiezustand definiert, der einen nicht kristallinen amorphen Feststoff umfasst, dem die geordnete Molekularstruktur echter Feststoffe fehlt. Gläser haben die mechanische Steifigkeit von Kristallen und die Zufallsstruktur von Flüssigkeiten.
  • Die Arten von Gläsern, die verwendet werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: die für die Automobilverglasung typische Soda-Kalk-Variante sowie Alumosilikat, Lithium-Alumosilikat, Borosilikat, Glaskeramik und die verschiedenen anderen anorganischen festen amorphen Zusammensetzungen, die einen Glasübergang durchlaufen und als Glas klassifiziert werden, einschließlich derer, die nicht transparent sind. Die Glasschichten können sowohl wärmeabsorbierende Glaszusammensetzungen als auch aus infrarotreflektierende und anderen Arten von Beschichtungen umfassen.
  • Der Querschnitt oder Stapel einer Verglasung ist eine Auflistung der Schichten einer Verglasung einschließlich der Position, der Materialzusammensetzung und der Dicke jeder Schicht. Der Querschnitt kann auch Beschichtungen und andere relevante Informationen enthalten.
  • Beispiel 1:
  • Außenschicht: 2,3 mm geglühtes Solargrün
    Zwischenschicht: 0,76 mm klares PVB
    Innen: 2,3 mm getempert, klar
  • Beispiel 2:
  • Außen: 2,3 mm, pressgebogen beschichtet, klar, getempert, Kalk-Natron-Glas mit geschliffenem Rand
    Zwischenschicht: 0,76 mm 20% blaues PVB
    Innen: 0,7 mm, glattes, klares, chemisch gehärtet, Alumosilikatglas mit LASERgeschnittenem Rand
  • Laminate sind im Allgemeinen Gegenstände, die mehrere Schichten von dünnem, im Verhältnis zu ihrer Länge und Breite, Material umfassen, wobei jede dünne Schicht zwei einander gegenüberliegende Hauptflächen und in der Regel eine relativ gleichmäßige Dicke aufweist, die über mindestens eine Hauptfläche jeder Schicht dauerhaft miteinander verbunden sind.
  • Laminiertes Sicherheitsglas wird hergestellt, indem zwei Scheiben (201 & 202) aus getempertem Glas 2 unter Verwendung einer Kunststoff-Verbindungsschicht, umfassend eine dünne Folie aus transparentem Thermoplast 4 (Zwischenschicht) miteinander verbunden werden, wie in den 1A und 1B dargestellt.
  • Getempertes Glas ist Glas, das langsam von der Biegetemperatur bis durch den Glasübergangsbereich abgekühlt wurde. Durch diesen Vorgang werden die durch den Biegevorgang im Glas verbliebenen Spannungen abgebaut. Getempertes Glas bricht in große Scherben mit scharfen Kanten. Wenn laminiertes Glas zerbricht, werden die Scherben, ähnlich wie die Teile eines Puzzles, durch die Kunststoffschicht zusammengehalten, die die strukturelle Integrität des Glases aufrechterhält. Ein Fahrzeug mit einer zerbrochenen Windschutzscheibe kann weiterhin betrieben werden. Die Kunststoffschicht 4 trägt auch dazu bei, das Eindringen von Gegenständen zu verhindern, die von außen auf das Laminat auftreffen, und im Falle eines Aufpralls wird der Rückhalt der Insassen verbessert.
  • Die Glasschichten können getempert oder verstärkt werden. Es gibt zwei Verfahren, mit denen die Festigkeit von Glas erhöht werden kann: das thermische Härten, bei dem das heiße Glas schnell abgekühlt (abgeschreckt) wird, und das chemische Härten, bei dem der gleiche Effekt durch eine chemische Behandlung mit lonenaustausch erzielt wird.
  • Hitzeverstärktes, vollgehärtetes Kalk-Natron-Floatglas mit einer Druckfestigkeit im Bereich von mindestens 70 MPa kann in allen Fahrzeugpositionen außer der Windschutzscheibe verwendet werden. Hitzeverstärktes (gehärtetes) Glas hat eine Schicht mit hoher Druckfestigkeit auf der Außenseite des Glases, die durch die Spannung auf der Innenseite des Glases ausgeglichen wird, die durch die schnelle Abkühlung des heißen, erweichten Glases entsteht. Wenn gehärtetes Glas bricht, sind Spannung und Druck nicht mehr länger im Gleichgewicht und das Glas zerbricht in kleine Kügelchen mit stumpfen Kanten. Gehärtetes Glas ist viel stabiler als getempertes laminiertes Glas. Die Dickenbegrenzung für den typischen Hitzeverstärkungsprozess in der Automobilindustrie liegt im Bereich von 3,2 mm bis 3,6 mm. Dies ist auf die schnelle Wärmeübertragung zurückzuführen, die erforderlich ist. Es ist nicht möglich, die hohe Oberflächenverdichtung, die bei dünnerem Glas erforderlich ist, mit den typischen Niederdruck-Luftabschrecksystemen mit Gebläse zu erreichen.
  • Eine breite Palette von Beschichtungen zur Verbesserung der Leistung und der Eigenschaften von Glas ist erhältlich und üblicherweise in Verwendung. Diese umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Antireflektionsbeschichtungen, hydrophobe, hydrophile, selbstheilende, selbstreinigende, antibakterielle Beschichtungen, Beschichtungen gegen Kratzer, Graffiti, Fingerabdrücke und Blendschutzbeschichtungen.
  • Zu den Aufbringungsmethoden gehören die Magnetron-Sputter-Vakuumabscheidung (MSVD) sowie andere bekannte Verfahren, die durch Pyrolyse, Sprühen, kontrollierte Gasphasenabscheidung (CVD), Tauchen, Sol-Gel und andere Methoden aufgebracht werden.
  • Die meisten Beschichtungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen: harte Beschichtungen und weiche Beschichtungen. Harte Beschichtungen sind haltbar und können der Witterung und Berührung ausgesetzt werden. Weiche Beschichtungen werden leicht durch Berührung und Exposition beschädigt. Weiche Beschichtungen werden in der Regel durch Auftragen auf eine der eingeschlossenen Oberflächen einer Isolierglaseinheit oder, bei einem Verbundglas, auf eine der Hauptflächen neben der Kunststoff-Verbindungsschicht geschützt.
  • Die Glasschichten werden durch Schwerkraftbiegen, Pressbiegen, Kaltbiegen oder andere herkömmliche, in der Technik bekannte Verfahren geformt. Beim Schwerkraftbiegen wird das Flachglas in der Nähe des Glasrandes gestützt und dann erhitzt. Das heiße Glas senkt sich durch die Schwerkraft in die gewünschte Form. Beim Pressbiegen wird das Flachglas erhitzt und dann in einer vollflächigen oder teilflächigen Form gebogen. Zur Unterstützung des Biegevorgangs werden häufig Luftdruck und Vakuum eingesetzt. Schwerkraft- und Pressbiegeverfahren zur Glasformung sind in der Technik wohlbekannt und werden in der vorliegenden Offenbarung nicht im Detail erörtert.
  • Die Kunststoff-Verbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) hat in erster Linie die Aufgabe, die Hauptflächen von benachbarten Schichten miteinander zu verbinden. Das gewählte Material ist in der Regel ein klarer, duroplastischer Kunststoff.
  • Im Automobilbereich wird als Verbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) am häufigsten Polyvinylbutyral (PVB) verwendet. PVB haftet hervorragend an Glas und ist nach dem Laminieren optisch klar. Es wird durch die Reaktion zwischen Polyvinylalkohol und n-Butyraldehyd hergestellt. PVB ist klar und haftet gut auf Glas. PVB allein ist jedoch zu spröde. Es müssen Weichmacher zugesetzt werden, um das Material flexibel zu machen und ihm die Fähigkeit zu verleihen, Energie über einen weiten Temperaturbereich, wie er für ein Automobil erforderlich ist, abzuleiten. Es wird nur eine kleine Anzahl von Weichmachern verwendet. In der Regel handelt es sich um lineare Dicarbonsäureester. Zwei häufig verwendete sind Di-n-hexyladipat und TetraEthylenglykol-di-n-heptanoat. Eine typische PVB-Zwischenschicht für Automobile umfasst 30-40 Gew.-% Weichmacher.
  • Neben Polyvinylbutyl können auch lonoplastpolymere, Ethylenvinylacetat (EVA), an Ort und Stelle gegossenes (CIP) Flüssigharz und thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden. Zwischenschichten für Automobile werden durch ein Extrusionsverfahren hergestellt, das eine Dickentoleranz und Prozessschwankungen aufweist. Da eine glatte Oberfläche dazu neigt, am Glas zu haften, was es schwierig macht, sie auf dem Glas zu positionieren und Luft einzuschließen, wird die Oberfläche des Kunststoffs in der Regel geprägt, um die Handhabung der Kunststofffolie und die Entfernung von Luft (Entlüftung) aus dem Laminat zu erleichtern, was der Folie zusätzliche Variationen verleiht. Die Standardstärken für PVB-Zwischenlagen für Automobile liegen bei 0,38 mm und 0,76 mm (15 und 30 mil).
  • Es sind Zwischenschichten erhältlich, die mehr zu mehr in der Lage sind, als nur die Glasschichten miteinander zu verbinden. Die Erfindung kann Zwischenschichten zur Schalldämpfung umfassen. Solche Zwischenschichten umfassen ganz oder teilweise eine Kunststoffschicht, die weicher und flexibler ist als die normalerweise verwendeten. Die Zwischenlage kann auch von einem Typ sein, der strahlungsabschirmende Eigenschaften hat.
  • Es gibt eine Vielzahl von Filmen, die in ein Laminat eingearbeitet werden können. Zu den Verwendungszwecken dieser Filme gehören, ohne darauf beschränkt zu sein: Sonnenschutz, variable Lichttransmission, erhöhte Steifigkeit, erhöhte strukturelle Integrität, verbesserter Durchdringungswiderstand, verbesserter Rückhalt für die Insassen, Bereitstellung einer Barriere, Tönung, Bereitstellung eines Sonnenschutzes, Farbkorrektur und als ein Substrat für funktionelle und ästhetische Grafiken. Der Begriff „Film“ umfasst sowohl diese als auch andere Produkte, die entwickelt werden oder derzeit erhältlich sind und die Leistung, Funktion, Ästhetik oder Kosten einer laminierten Verglasung verbessern. Die meisten Folien haben keine Klebeeigenschaften. Um sie in ein Laminat einzubauen, werden auf jeder Seite des Films Folien von Kunststoffzwischenschicht benötigt, um den Film mit den anderen Schichten des Laminats zu verbinden.
  • Bei der Verglasung von Automobilen werden häufig wärmeabsorbierende Glaszusammensetzungen verwendet, um die Sonnenbelastung auf das Fahrzeug zu verringern. Ein wärmeabsorbierendes Fenster kann zwar sehr effektiv sein, aber das Glas heizt sich auf und gibt durch Konvektion und Strahlung Energie an den Fahrgastraum ab. Eine effizientere Methode besteht darin, die Wärme zurück in die Atmosphäre zu reflektieren, wodurch das Glas kühler bleibt. Dazu werden verschiedene infrarotreflektierende Filme und Beschichtungen verwendet. Infrarotbeschichtungen und -filme sind in der Regel zu weich, um auf einer den Elementen ausgesetzten Glasoberfläche montiert oder angebracht zu werden. Stattdessen müssen sie als eine der inneren Schichten eines laminierten Produkts hergestellt werden, um eine Beschädigung und Zersetzung des Films oder der Beschichtung zu verhindern.
  • Einer der großen Vorteile eines laminierten Fensters gegenüber einer gehärteten monolithischen Verglasung besteht darin, dass ein Laminat zusätzlich zu den wärmeabsorbierenden Zusammensetzungen und Zwischenschichten auch infrarotreflektierende Beschichtungen und Filme verwenden kann.
  • Infrarotreflektierende Beschichtungen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: die verschiedenen Metall-/Dielektrikum-Schichten, die durch Magnetron-Sputter-Vakuumabscheidung (MSVD) aufgebracht werden, sowie andere im Fachgebiet bekannte, die aufgebracht werden durch Pyrolyse, Sprühen, kontrollierte Gasphasenabscheidung (CVD), Tauchen und andere Verfahren.
  • Infrarotreflektierende Filme umfassen sowohl metallisch beschichtete Kunststoffsubstrate als auch nichtmetallische optische Filme auf organischer Basis, die im Infraroten reflektieren. Die meisten infrarotreflektierenden Filme umfassen ein Kunststofffilmsubstrat, auf das eine infrarotreflektierende metallische Schicht aufgebracht ist.
  • Beschreibung der nach dem Verfahren hergestellten Ausführungsformen
  • 1. Die in 2 dargestellte Ausführungsform 1 umfasst eine 3,6 mm dicke Außenschicht 201 aus vollgehärtetem, solargrünem Kalk-Natron-Glas mit einer auf die Oberfläche Nummer zwei aufgedruckten schwarzen Emaille-Fritte 6. Ein grau getöntes PVB 4 mit einer Transmission für sichtbares Licht von 40 % wird verwendet, um die äußere Glasschicht 201 mit der 2,1 mm dicken eisenarmen lichtleitenden Kalk-Natron-Schicht 22 zu verbinden, die eine Transmission für sichtbares Licht von 92 % aufweist. Eine sechseckige lichtstreuende Schicht 20 wird auf die Oberfläche Nummer drei des Laminats gedruckt, wobei eine Emulsion verwendet wird, die 10 Gew.-% sub-mikrometer anorganische Partikel mit einer Größe von im Wesentlichen weniger als 350 nm auf der Oberfläche der lichtleitenden Schicht 22 umfasst. Die Emulsion wird vor dem Biegen auf das Flachglas gedruckt. Das bedruckte Flachglas wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Viskosität der Glasscheibe im Bereich von 1012,5 Poise bis 109,5 Poise liegt, wodurch das Lösungsmittel ausgetrieben und der Träger verbrannt wird und eine dünne Schicht anorganischer Partikel zurückbleibt. Die lichtleitende Schicht 22 ist außerdem mit einem schwarzen Emaille-Frittenband 6 versehen, das auf der Oberfläche Nummer vier aufgedruckt ist. Am linken und rechten Rand des Laminats sind Lichtleisten 30 mit jeweils mehreren LED-Chips optisch verbunden. Die Ränder der lichtleitenden Schicht 22 sind konvex geschliffen und poliert, um den Lichteintritt der Lichtleiste 30 zu erleichtern. Die Lichtleiste 30 hat eine Lichtstärke von höchstens 500 cd/m2 und ist außerdem mit einer Mikrolinsenanordnung (nicht abgebildet) versehen, um das Licht zu lenken und zu bündeln. Es werden RGB-LEDs verwendet, mit denen das Laminat in einer breiten Palette von Farben beleuchtet werden kann. Die Gesamttransmission für sichtbares Licht des Laminats beträgt 20 %. Ein verlängerter Autoklavenzyklus sorgt dafür, dass das PVB 4 in die Mikrodefekte fließen kann. Der behandelte Bereich ist im Wesentlichen unsichtbar, wenn die Lichtleiste 30 ausgeschaltet ist.
  • 2. Die in 3 dargestellte Ausführungsform 2 umfasst eine 2,1 mm dicke Außenschicht 201 aus getempertem, solargrünem Kalk-Natron-Glas mit einer auf die Oberfläche Nummer zwei aufgedruckten schwarzen Emaille-Fritte 6. Eine klare PVB-Zwischenschicht 4 wird verwendet, um die äußere Glasschicht 201 mit einer 2,1 mm dicken Mittelschicht 203 aus getempertem, solargrünem Kalk-Natron-Glas zu verbinden. Ein grau getöntes PVB 4 mit einer Transmission für sichtbares Licht von 40 % wird verwendet, um die mittlere Glasschicht 203 mit der 2,1 mm dicken, eisenarmen, lichtleitenden Kalk-Natron-Schicht 22 zu verbinden, die eine Transmission für sichtbares Licht von 92 % aufweist. Eine sechseckige lichtstreuende Schicht 20 wird auf die Hauptoberfläche der lichtleitenden Schicht 22 gedruckt, die in das Innere des Laminats weist, und wie in Ausführungsform 1 ausgehärtet. Auf die lichtleitende Schicht 22 ist außerdem ein schwarzes Emaille-Frittenband 6 auf die Oberfläche Nummer vier aufgedruckt. Lichtleisten 30, die jeweils mehrere LED-Chips umfassen, sind optisch mit dem linken und rechten Rand des Laminats verbunden. Die Ränder der lichtleitenden Schicht 22 sind konvex geschliffen und poliert, um den Lichteintritt der Lichtleisten zu erleichtern. Die Lichtleisten haben eine Lichtstärke von mehr als 500 cd/m2 und sind außerdem mit einer Mikrolinsenanordnung (nicht abgebildet) versehen, um das Licht zu lenken und zu bündeln. Es werden RGB-LEDs verwendet, die es ermöglichen, das Laminat in einer breiten Palette von Farben zu beleuchten. Die Gesamttransmission für sichtbares Licht des Laminats beträgt 20 %. Ein verlängerter Autoklavenzyklus sorgt dafür, dass das PVB 4 in die Mikrodefekte fließen kann. Der behandelte Bereich ist im Wesentlichen unsichtbar, wenn die Lichtleisten 30 ausgeschaltet sind.
  • In einigen Ausführungsformen wird zusätzlich eine dielektrische Spiegelbeschichtung (in den Figuren nicht dargestellt) auf der äußeren Glasschicht angebracht, um die Lichtleistung und den UV-Schutz zu verbessern. In weiteren Ausführungsformen umfasst die dielektrische Spiegelbeschichtung mindestens eine Silberschicht, um die Infrarotstrahlung zu reflektieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2005/054915 A1 [0020]
    • WO 2012059126 A1 [0020]

Claims (22)

  1. Verfahren zur Herstellung eines beleuchteten gekrümmten Automobil-Laminats mit hervorragender Ästhetik und Helligkeit, umfassend Bereitstellen einer Emulsion, welche ein organisches Material mit dispergierten sub-mikrometer anorganischen Partikeln umfasst; Bereitstellen einer lichtleitenden Schicht, wobei die lichtleitende Schicht eine Glasschicht ist; Drucken der Emulsion auf die lichtleitende Schicht; Härten der Emulsion durch Erhitzen der Glasschicht mit der Emulsion, um das organische Material zu verdampfen und abzubrennen; Bereitstellen mindestens einer zusätzlichen Glasschicht; Biegen der mindestens einen zusätzlichen Glasschicht; Bereitstellen mindestens einer Kunststoffzwischenschicht; Laminieren der Glasschichten und der mindestens einen Kunststoffzwischenschicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Kunststoffzwischenschicht eine getönte Kunststoffzwischenschicht mit einer Transmission von sichtbarem Licht von 40 % oder weniger umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glasschicht eine lichtleitende Schicht mit einer Gesamttransmission von sichtbarem Licht von mindestens 90 % ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Glasschicht so ausgewählt ist, dass die Gesamttransmission von sichtbarem Licht des Laminats nicht mehr als 5 % ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Emulsionsdruck eine Graphik umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die sub-mikrometer anorganischen Partikel optische Diffusor-Partikel sind, welche eine durchschnittliche Größe aufweisen, die nicht mehr als 1000 nm, bevorzugt nicht mehr als 350 nm, stärker bevorzugt nicht mehr als 100 nm beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die sub-mikrometer organischen Partikel eine durchschnittliche Größe von nicht mehr als 1 µm aufweisen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gewichtsanteil der sub-mikrometer organischen Partikel in der Emulsion weniger als 10 % beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Emulsion durch Erhitzen des Glassubstrats der lichtleitenden Schicht auf eine Temperatur, bei der die Viskosität des Glases in dem Bereich von 1012,5 bis 109,5 Poise liegt, gehärtet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Emulsion durch Erhitzen des Glassubstrats der lichtleitenden Schicht auf eine Temperatur, bei der die Viskosität des Glases in dem Bereich von 1012,5 bis 1010,5 Poise liegt, gehärtet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die lichtleitende Schicht kaltgebogen wird.
  12. Beleuchtetes, gekrümmtes Automobillaminat mit hervorragender Ästhetik und Helligkeit, umfassend: eine lichtleitende Schicht aus Glas; mindestens eine zusätzliche Glasschicht; mindestens 2 Beleuchtungsmittel, welche mit gegenüberliegenden Rändern der lichtleitenden Schicht platziert und ausgerichtet sind; mindestens eine Kunststoffzwischenschicht, welche zwischen der lichtleitenden Schicht und der mindestens einen zusätzlichen Glasschicht platziert ist; und eine lichtstreuende Schicht aus sub-mikrometer anorganischen Partikeln, welche auf eine Hauptoberfläche der lichtleitenden Schicht aufgebracht ist; wobei die lichtstreuende Schicht mit der mindestens einen Kunststoffzwischenschicht in Kontakt steht.
  13. Laminat nach Anspruch 12, wobei die mindestens 2 Beleuchtungsmittel mindestens 2 Lichtleisten umfassen, wobei jede Lichtleiste LED-Chips umfasst, welche in einem Abstand von mindestens 0,5 mm von dem Rand des Glases angeordnet sind.
  14. Laminat nach Anspruch 12, ferner umfassend eine lichtreflektierende Beschichtung, welche auf mindestens einen Teil der Ränder der lichtleitenden Schicht aufgebracht ist, die nicht mit den Beleuchtungsmitteln ausgerichtet sind.
  15. Laminat nach Anspruch 12, wobei die Kunststoffzwischenschicht, welche mit der lichtstreuenden Schicht in Kontakt steht, eine getönte Polyvinylbutyral-Zwischenschicht ist, welche mit der lichtstreuenden Schicht wechselwirkt, wobei sie sie im ausgeschalteten Zustand und unter normalen Betrachtungs- und Beleuchtungsbedingungen mit den Beleuchtungsmitteln nahezu unsichtbar macht.
  16. Laminat nach Anspruch 12, wobei die innere Oberfläche des Laminats mit einer Low-E-Beschichtung behandelt ist.
  17. Laminat nach Anspruch 12, wobei die innere Oberfläche des Laminats mit einer Antireflektionsbeschichtung behandelt ist.
  18. Laminat nach Anspruch 12, wobei ein IR-reflektierender Film oder eine Beschichtung im Laminatstapel zwischen der äußeren Oberfläche und des lichtstreuenden Schicht enthalten ist.
  19. Laminat nach Anspruch 12, wobei das Beleuchtungsmittel mit einer Linse versehen ist.
  20. Laminat nach Anspruch 12, wobei der Rand der lichtleitenden Schicht geschliffen ist, um eine Linse zu bilden.
  21. Laminat nach Anspruch 12, ferner umfassend eine dielektrische Spiegelbeschichtung, die auf einer zusätzlichen Schicht der mindestens einen zusätzlichen Glasschicht aufgebracht ist.
  22. Laminat nach Anspruch 21, wobei der dielektrische Spiegel mindestens eine Silberschicht umfasst.
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