DE202008003804U1

DE202008003804U1 - Verbundsubstratelement

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Publication number: DE202008003804U1
Application number: DE202008003804U
Authority: DE
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2018-03-19

Abstract

Verbundsubstratelement, umfassend wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element; wenigstens ein zweites scheibenförmiges Element; wenigstens eine Verbundeinrichtung zum Verbinden von erstem und zweitem scheibenförmigen Element mit einem Abstand zueinander, wobei zwischen dem ersten und zweiten scheibenförmigen Element ein Dekormaterial, insbesondere textile Fasern oder eine Dekorfolie oder ein Furnier angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite scheibenförmige Element wenigstens teilweise eine Beschichtung und/oder eine Einrichtung aufweist welche derart ausgebildet ist, dass der auf die Oberfläche des Dekormaterials, insbesondere der textilen Fasern oder der Dekorfolie oder des Furniers auftreffende Lichtstrom absolut und/oder relativ zu dem auf das Verbundsubstratelement einfallenden Lichtstrom erhöht wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbundsubstratelement, insbesondere ein Verbundglaselement, umfassend wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element und ein zweites scheibenförmiges Element, wobei das erste scheibenförmige Element und das zweite scheibenförmige Element einen Abstand zueinander aufweisen und mit einer Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Zwischen dem ersten und zweiten scheibenförmigen Element ist ein Dekormaterial wie textile Fasern, eine Dekorfolie oder ein Furnier angeordnet.
Stand der Technik
Verbundglasscheiben werden insbesondere im Architekturbereich immer mehr eingesetzt, wobei die Gestaltungsmöglichkeiten durch verschiedene Ausgestaltungen der Verbundglasscheiben vergrößert werden. Unter der Bezeichnung MOODGLASS^® ist so ein mehrschichtiges Verbundglas bekannt, welches zwischen den einzelnen Glasplatten eingearbeitete Dekormaterialien, insbesondere Textilien, Folien oder Furniere enthält (Markenregisternummer/Aktenzeichen 30641737.5).
Für die Anwendung von Dekormaterialien als Gestaltungselement vor allem im Architekturbereich unterscheidet sich die Anwendung von Dekormaterialien, z. B. Textilien, eingearbeitet in ein Verbundglas, optisch sehr deutlich gegenüber einer Anwendung ohne Einarbeitung in ein Verbundglas, was die Anwendung z. T. sehr beeinträchtigt. Dies wird bedingt durch die Schaffung neuer Grenzflächen im Materialübergang von der Umgebungsatmosphäre zum Verbundglas sowie auch innerhalb des Verbundglases für einen einfallenden Lichtstrom auf das Verbundglas bis zu der Oberfläche des Dekormaterials und von dieser reflektiert wieder zurück. Optische Veränderungen und Beeinträchtigungen gegenüber einem nicht in ein Verbundglas eingearbeiteten Dekormaterial entstehen insbesondere durch Refle xionen des Lichts an den Verbundglasoberflächen und durch Einbußen an Lichtstärke durch Absorption von Licht durch die Verbundmaterialien.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll ein Verbundelement angegeben werden, dass für ein eingearbeitetes Dekormaterial eine relative Erhöhung des Lichtstroms an die Oberfläche des Dekormaterials im Verhältnis zu dem auf des Verbundelement einfallenden Lichtstrom gestattet und/oder eine absolute Erhöhung des Lichtstroms an die Oberfläche des Dekormaterials gestattet. Damit verbunden soll eine möglichst ungehinderte Rückstrahlung des Lichtstroms nach der Reflexion an der Dekormaterialienoberfläche in die Umgebung des Verbundelements gewährleistet werden.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbundsubstratelement mit den Merkmalen des Anspruch 1. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird an zumindest einem Teilbereich von zumindest einem scheibenförmigen Element des Verbundsubstratelements eine Beschichtung vorgesehen. Vorteilhafterweise wird die Beschichtung an einer oder an beiden Außenoberflächen des Verbundsubstratelements vorgesehen. Um die Reflexion des einfallenden Lichtstroms auf das Verbundsubstratelement in Richtung eingearbeitetes Dekormaterial weiter zu reduzieren, wird auch an den dem eingearbeiteten Dekormaterial abgewandten Oberflächen weiterer oder aller scheibenförmigen Elemente eines jeweiligen Verbundsubstratelements eine Beschichtung vorgesehen. Zur Erhöhung der vorteilhaften Wirkung wird die Beschichtung jedoch auch an der dem eingearbeiteten Dekormaterial zugewandten Oberfläche zumin dest eines oder aller scheibenförmigen Elemente eines jeweiligen Verbundsubstratelementes vorgesehen. Die Beschichtung bewirkt eine relative Erhöhung des Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials im Verhältnis zu dem auf das Verbundelement einfallenden Lichtstrom und relativ zu der Reflexion des Lichts an der Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials eine Erhöhung des aus dem Verbundsubstrat austretenden Lichtstroms. Dies gewährleistet eine bessere Sichtbarkeit des Dekormaterials auch unter spiegelnden Lichtbedingungen.
Zur absoluten Erhöhung des Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials wird in das Verbundsubstratelement ein Leuchtmittel integriert, welches seinerseits einen Lichtstrom auf zumindest einen Teilbereich des eingearbeiteten Dekormaterials aussenden kann. Weiterhin gestattet das Leuchtmittel auch zusätzlich eine Lichtemission in die Umgebung des Verbundsubstratelements, wodurch die Gestaltungsmöglichkeit insbesondere für den Architekturbereich mit solch einem erfindungsgemäßen Verbundelement zusätzlich noch weiter erhöht wird.
Das Verbundsubstratelement ist bevorzugt ein Zweischeibenverbundsystem. Je nach Ausgestaltung, zur Herbeiführung weiterer optischer Effekte oder vorteilhafter erfinderischer Lösungen, kann ein erfindungsgemäßes Verbundsubstratelement auch als Drei-, Vier- oder Mehrscheibenverbundsystem ausgebildet werden. Ein Drei- oder Vierscheibenverbundsystem wird insbesondere bei der Integration eines Leuchtmittels bevorzugt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Beschichtung aus einer Einzelschicht. Diese kann insbesondere eine poröse Sol-Gel-Schicht sein, welche vor allem als Entspiegelungsschicht wirkt.
Unter Entspiegelungsschicht wird in erfindungsgemäßem Sinne eine Schicht verstanden, welche zumindest in einem Teil des sichtbaren, ultravioletten und/oder infraroten Spektrums elektromagnetischer Wellen eine Verminderung des Reflexi onsvermögens an der Oberfläche eines mit dieser Schicht beschichteten scheibenförmigen Elements bewirkt. Es soll hierdurch insbesondere der transmittierte Anteil der elektromagnetischen Strahlung erhöht werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einzelschicht ein Metall- oder Metallmischoxid, insbesondere ein Zirkonoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid und/oder Mischoxide der vorstehenden Oxide, insbesondere ein Silizium-Aluminium-Mischoxid. In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst die Einzelschicht weiterhin poröse keramische Nanopartikel.
Eine solche Einzelschicht ist in der DE 10 2005 020 168 A1 „Entspiegelungsschicht und Verfahren zu deren Aufbringung" beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Bezug genommen wird und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung enthält die Einzelschicht als Sol-Gel-Schicht ein Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid, als Härter. Weiterhin ist zwischen der Sol-Gel-Schicht und dem scheibenförmigen Element zumindest eine Barriereschicht angeordnet ist, wobei die Barriereschicht insbesondere als Natrium-Barriereschicht ausgebildet ist. Die Dicke einer solchen Barriereschicht liegt im Bereich zwischen 3 und 100 nm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 nm und besonders bevorzugt zwischen 10 und 35 nm. Die Barriereschicht umfasst vorzugsweise ein Metall- und/oder Halbmetalloxid. Insbesondere wird eine Barriereschicht im Wesentlichen aus Siliziumoxid SiO₂, und/oder Titanoxid TiO₂ und/oder Zinnoxid SnO₂ vorgesehen. Der Auftrag einer solchen Barriereschicht erfolgt vor allem mittels Flammpyrolyse, eines PVD- oder eines CVD-Verfahrens, beispielsweise aber auch mittels Sol-Gel-Verfahren. Solch eine Barriereschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen als Glasschicht ausgebildet.
Eine solche Einzelschicht mit einer Barriereschicht ist in der DE 10 2007 058 927.3 „Substrat mit einer Sol-Gel-Schicht und Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials" sowie in der DE 10 2007 058 926.5 „Solarglas und Verfahren zur Herstellung eines Solarglases" beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt jeweils vollumfänglich Bezug genommen wird und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Solch eine Entspiegelungs-Einzelschicht als Sol-Gel-Schicht weist einen Brechungsindex von weniger als 1,35, bevorzugt von weniger als 1,32 und insbesondere bevorzugt von weniger als 1,30 auf.
Eine solche Beschichtung kann jedoch auch aus wenigstens zwei oder mehr Einzelschichten bestehen, welche unterschiedliche Brechzahlen aufweisen. Eine solche Beschichtung wirkt vor allem als Entspiegelungsschicht. Das Schichtdesign wird hierbei jeweils so gewählt, dass eine optische Reflexion von kleiner 1% je Oberfläche erreicht wird. Dies erfolgt insbesondere durch die Auswahl der geeigneten Materialien für die Einzelschichten und den Schichtaufbau durch den Wechsel und die Dicke der Einzelschichten. Aus der Zusammensetzung und der Dicke der Einzelschichten ergibt sich für eine bestimmte Brechzahl die Dicke einer jeweiligen Gesamtschicht.
Um eine bestimmte Brechzahl zu erhalten setzen sich die Einzelschichten aus einer einstellbaren und vorausbestimmbaren Kombination aus wenigstens einer Schicht M mit mittlerem Brechungsindex und/oder wenigstens einer Schicht T mit hohem Brechungsindex und/oder wenigstens einer Schicht S mit niedrigem Brechungsindex zusammen.
Die mittelbrechende Schicht M umfasst eine Mischoxidschicht oder eine Mischoxinitridschicht aus hoch- und niedrigbrechendem Material oder eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht aus einem reinem Metalloxid oder Metallnitrid, wobei die mittelbrechende Schicht insbesondere aus den Oxiden oder Nitriden der Metalle bzw. Halbmetalle Silizium Si, Aluminium Al, Titan Ti, Tantal Ta, Niob Nb gebildet wird. Die hochbrechende Schicht T umfasst eine Mischoxidschicht oder eine Mischoxinitridschicht aus hoch- und niedrigbrechendem Material oder eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht aus einem reinem Metalloxid oder Metallnitrid, wobei die hochbrechende Schicht insbesondere aus den Oxiden oder Nitriden der Metalle Aluminium Al, Titan Ti, Tantal Ta, Niob Nb gebildet wird.
Die niedrigbrechende Schicht S umfasst überwiegend oder vollständig Siliziumoxid oder Magnesiumfluorid.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine solche Beschichtung eine Entspiegelungsschicht für den sichtbaren Spektralbereich. Hierbei handelt es sich um Interferenzfilter aus drei Schichten mit folgendem Aufbau von Einzelschichten:
Scheibenförmiges Element/M/T/S, wobei M eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex, T eine Schicht mit hohem Brechungsindex und S eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex bezeichnet. Die Brechzahlen solcher Einzelschichten liegen bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm in folgendem Bereich: Die mittelbrechende Schicht M bei 1,6 bis 1,8, vorzugsweise bei 1,65 bis 1,75, die hochbrechende Schicht T bei 1,9 bis 2,3, vorzugsweise bei 2,0 bis 2,2 und die niedrigbrechende Schicht S bei 1,38 bis 1,56, vorzugsweise bei 1,42 bis 1,50. Die Dicke solcher Einzelschichten betragen üblicherweise für eine mittelbrechende Schicht M 30 bis 70 nm, vorzugsweise 35 bis 60 nm besonders bevorzugt 40 bis 46 nm, für eine hochbrechende Schicht T 80 bis 125 nm, vorzugsweise 90 bis 115 nm und für eine niedrigbrechende Schicht S 70 bis 105 nm, vorzugsweise 80 bis 100 nm besonders bevorzugt 82 bis 95 nm.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einem Aufbau der Beschichtung aus mehreren Einzelschichten mit unterschiedlichem Brechungsindex umfassen die Einzelschichten UV- und temperaturstabile anorganische Materialien und eine oder mehrere Materialien oder Mischungen aus der nachfolgenden Gruppe von anorganischen Oxiden: Titanoxid TiO₂, Nioboxid Nb₂O₃, Tantaloxid Ta₂O₅, Ceroxid CeO₂, Hafniumoxid HfO₂, Siliziumoxid SiO₂, Magnesiumfluorid MgF₂, Aluminiumoxid Al₂O₃, Zirkonoxid ZrO₂. Insbesondere weist solch eine Beschichtung ein Interferenzschichtsystem mit mindestens vier Einzelschichten auf.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform umfasst eine solche Beschichtung ein Interferenzschichtsystem mit mindestens fünf Einzelschichten mit folgendem Schichtaufbau:
scheibenförmiges Element/M1/T1/M2/T2/S, wobei M1 und M2 jeweils eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex, T1 und T2 eine Schicht mit hohem Brechungsindex und S eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex bezeichnet. Die mittelbrechende Schicht M umfasst meistens eine Mischoxidschicht aus Siliziumoxid SiO₂ und Titanoxid TiO₂, aber es wird auch Aluminiumoxid Al₂O₃ oder Zirkonoxid ZrO₂ verwendet. Die hochbrechende Schicht T umfasst meistens Titanoxid TiO₂, aber auch Nioboxid Nb₂O₅, Tantaloxid Ta₂O₅, Ceroxid CeO₂, Hafniumoxid HfO₂ sowie deren Mischungen mit Titanoxid oder untereinander. Die niedrigbrechende Schicht S umfasst meistens Siliziumoxid SiO₂ oder auch Magnesiumfluorid MgF₂. Die Brechzahlen solcher Einzelschichten liegen üblicherweise bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm für die mittelbrechenden Schichten M1, M2 im Bereich von 1,6 bis 1,8, für die hochbrechenden Schichten T1, T2 im Bereich größer oder gleich 1,9 und für die niedrigbrechende Schicht S im Bereich kleiner oder gleich 1,56. Die Dicke solcher Schichten liegt üblicherweise für Schicht M1 bei 70 bis 100 nm, für Schicht T1 bei 30 bis 70 nm, für Schicht M2 bei 20 bis 40 nm, für Schicht T2 bei 30 bis 50 nm und für Schicht S bei 90 bis 110 nm.
Solche Beschichtungen aus mindestens vier Einzelschichten, insbesondere aus fünf Einzelschichten sind in der EP 1 248 959 B1 „UV-reflektierendes Interferenzschichtsystem" beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Bezug genommen wird und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Insbesondere vorteilhaft ist ein UV-Schutz mit solch einer Beschichtung. Bekanntermaßen erleidet ein Dekormaterial wie textile Fasern, eine Dekorfolie oder ein Furnier, wenn sie Strahlungen vor allem im schädlichen UV-B-Bereich, aber auch im UV-A Bereich ausgesetzt sind, z. T. erhebliche Schädigungen wie Verfärbung, Versprödung oder vor allem ein Ausbleichen. Für eine Anwendung im Architekturbereich beeinträchtigt dies die Anwendbarkeit.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist deshalb eine erfindungsgemäße Beschichtung, welche besonders auch als UV-Schutz wirkt und eine Veränderung des Reflexionsverhaltens des eingearbeiteten Dekormaterials aufgrund von strahlungsbedingten Schädigungen verringert oder verhindert. Interferenzschichtsysteme wie in der EP 1 248 959 B1 beschrieben können den gefährlichen UV-B-Bereich vollständig und den UV-A-Bereich zu mehr als zwei Drittel blockieren.
Der UV-A-Bereich umfasst Wellenlängen von 380–315 nm, der UV-B-Bereich Wellenlängen von 315–280 nm. Der sichtbare Wellenlängenbereich reicht von 380 nm bis 780 nm.
Ein besonders hoher UV-Schutz, insbesondere für fotochemisch sehr empfindliche Dekormaterialien, wird dann erreicht, wenn auch die Transmission für Wellenlängen im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 420 nm kleiner als 50% ist. Wird nur Strahlung im UV-B-Bereich, d. h. für Wellenlängen < 380 nm geblockt, so wird kein ausreichender Schutz für fotochemisch empfindliche Materialien erreicht.
Das aus der EP 1 248 959 B1 bekannt gewordene UV-reflektierende Interferenzschichtsystem weist eine hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 420 nm und 700 nm und einen hohen Schutz gegen die schädliche UV-Strahlung im Bereich kleiner 380 nm und gegen Strahlung kurzer Wellenlängen im Bereich < 420 nm im sichtbaren Wellenlängenbereich auf.
Der UV-Schutz einer solchen Beschichtung liegt üblicherweise im Bereich von ≥ 46%, bevorzugt ≥ 85%, besonders bevorzugt ≥ 98%, ganz besonders bevorzugt ≥ 99%.
Um in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einen UV-Schutz zu gewährleisten wird alternativ – oder zur weiteren Erhöhung zusätzlich zu einer Beschichtung – zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial und dem wenigstens einen ersten und/oder dem wenigstens einen zweiten scheibenförmigen Element eine UV-absorbierende und/oder reflektierende Folie, wie z. B. Saflex^® RB 11 von Solutia oder semaSORB^® – Folien der Firma se ma Gesellschaft für Innovationen mbH angeordnet. Insbesondere wird diese Folie zwischen dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element und einem weiteren mit dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element verbundenen scheibenförmigen Element angeordnet.
Solche Einzelschichten der Beschichtung können in Sol-Gel-Technologie, mittels Tauchen, Spin-On, Ablaufen oder Kapillar-Technik aufgetragen sein. Alternativ können sie aber auch mittels Kathodenzerstäubung, durch Sputtern, mittels physikalischem Hochvakuum-Aufdampfen, auch ionen- oder plasmaunterstützt oder durch chemische Gasphasenabscheidung, auch plasmaunterstützt durch Mikrowellenanwendung oder durch Sprüh-Pyrolyse aufgebracht sein. Je nach Fertigungstechnologie sind dem Fachman geeignete Schichtsysteme bekannt, die jeweils die erwünschte niedrige Lichtreflexion an der Oberfläche für sichtbares Licht realisieren können. Die Anzahl der Einzelschichten kann hierbei von einer bis mehr als 7 Schichten variieren. Weitverbreitet sind beispielsweise 4-Schicht Systeme in der Sputterindustrie. Alle diese Technologien können Gläser für die Realisierung der beschreiebenen Erfindung bereitstellen.
Es ist von großem Vorteil, wenn die Poren oder die Oberfläche der Beschichtung vorzugsweise zumindest teilweise mit einer hydrophoben Schicht beschichtet, insbesondere ausgekleidet sind. Zum einen wird eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften einer solchen Entspiegelungsschicht, ein Anstieg des Reflexionsvermögens und damit ein Absinken der Transmission vermieden, wodurch langfristig die Bereitstellung eines hohen Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials aufrechterhalten werden kann.
Zum anderen kann solch eine hydrophobe Substanz zusätzlich auch eine selbstreinigende Wirkung für die Oberfläche eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements haben. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die hydrophobe Substanz nicht nur in den Poren der Beschichtung sondern auch auf den nach außen gewandten Oberflächen wirken kann.
Auch die durch die Aufrechterhaltung einer sauberen Oberfläche, zumindest weitestgehend frei von Verschmutzung, kann langfristig die Bereitstellung eines ho hen Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials aufrechterhalten werden.
Vorteilhaft wird die hydrophobe Substanz mit einer Schichtdicke von etwa einer zumindest teilweisen Abdeckung einer molekularen Monolage bis etwa 200 nm, bevorzugt von etwa einer molekularen Monolage bis etwa 50 nm aufgebracht und umfasst eine Substanz, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die Silane, vorzugsweise Fluoralkylsilane, Chioralkylsilane, Kohlenwasserstoff-Verbindungen mit zumindest einem unpolaren Rest, unpolare Kohlenwasserstoff-Verbindungen, Silikone und deren Mischungen enthält oder aus diesen besteht.
Eine solche hydrophobe Substanz ist ebenfalls in der DE 10 2005 020 168 A1 „Entspiegelungsschicht und Verfahren zu deren Aufbringung" beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Bezug genommen wird und deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Die so erzielten selbstreinigenden Eigenschaften der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Substratelements vermindern die Verschmutzung der Oberfläche, weil sich Schmutz aufgrund einer reduzierten Kontaktfläche weniger festsetzt und reduzieren und erleichtern den Reinigungsaufwand, weil Schmutz leichter durch z. B. Wasser entfernt werden kann.
Solch ein Selbstreinigungseffekt kann auch durch den Auftrag einer Nanobeschichtung, durch das Aufbringen von Nanostrukturen herbeigeführt werden.
Der Lichttransmissionsgrad τ_v – bei einer CIE Normlichtart A τ_vA oder CIE Normlichtart D65 τ_vD65 – für solche beschichten scheibenförmigen Elemente aus Kalk-Natron-Standardfloatglas oder eisenarmen Kalk-Natron-Floatglas bei einer Scheibendicke von 4 mm und beidseitiger Beschichtung liegt in dem Bereich von ≥ 92%, bevorzugt ≥ 94%, besonders bevorzugt ≥ 97%, ganz besonders bevorzugt ≥ 98%. Z. B. hat eine oben beschriebene Beschichtung aus drei Einzelschichten als Entspiegelungsschicht beidseitig auf einer eisenarmen Kalk-Natron-Floatglasscheibe einen Lichttransmissionsgrad τ_vD65 von ca. 98,0% bei einer Glas dicke von 4 mm, von ca. 97,5% bei einer Glasdicke von 6 mm, von ca. 97,0% bei einer Glasdicke von 8 mm und beidseitig auf einem Kalk-Natron-Standardfloatglas einen Lichttransmissionsgrad τ_vD65 von ca. 96% bei einer Glasdicke von 4 mm, von ca. 94,0% bei einer Glasdicke von 6 mm sowie von ca. 90,5% bei einer Glasdicke von 10 mm. Weiterhin hat beispielsweise eine oben beschriebene Beschichtung aus fünf Einzelschichten als Entspiegelungsschicht beidseitig auf einer 2 oder 3 oder 4 mm dicken eisenarmen Kalk-Natron-Floatglasscheibe einen Lichttransmissionsgrad τ_vA von ca. 99% und bei Glasdicken von 6 oder 8 mm einen Lichttransmissionsgrad τ_vA von ca. 98,5%. Im Vergleich dazu liegt der Lichttransmissionsgrad für ein 3 bis 12 mm dickes Kalk-Natron-Standardfloatglas im Bereich unter 92% und kann beispielsweise auf 81% bei 19 mm Glasdicke abfallen und für ein 2 bis 4 mm dickes eisenarmes Kalk-Natron-Floatglas beträgt der Lichttransmissionsgrad ca. 91%.
Als scheibenförmige Elemente können vielfältige transparente Materialien eingesetzt werden, je nach bevorzugtem gestalterischen Effekt. Neben dem gestalterischen Effekt wird insbesondere ein Substrat mit möglichst hoher Transmission bevorzugt, um einen möglichst hohen Lichtstrom an die Oberfläche eines eingearbeiteten Dekormaterials zu führen bzw. eine möglichst ungehinderte Rückstrahlung des Lichtstroms nach der Reflexion an der Dekormaterialienoberfläche in die Umgebung des Verbundsubstratelements zu gewährleisten. Unter transparentes Material wird hier ein Material, für ein scheibenförmiges Element, mit einer Transmission ≥ 80% im sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 nm bis 900 nm, insbesondere von 420 nm bis 800 nm verstanden, sodass eine Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich gewährleistet ist welche so hoch ist, dass das eingearbeitete Dekormaterial bei Lichteinfall erkennbar ist.
Insbesondere kommt hier ein eisenarmes Glas zur Anwendung, welches vorzugsweise einen Fe₂O₃-Gehalt kleiner 0,05 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 0,03 Gew.-% aufweist, da dieses verminderte Absorption aufweist wie beispielsweise ein Kalk-Natron-Glas wie Schott B 270 oder ein Floatglas wie beispielsweise Optiwhite^TM der Fa. Pilkington. Soll mit der Anwendung eines erfindungsgemäßen Sub stratelementes u. a. zusätzlich auch eine Wirkung als Brandsschutzelement erzielt werden, kommt hier ein Borosilikatglas zur Anwendung oder auch ein kristallines oder teilkristallines oder keramisches oder teilkeramisches Material, insbesondere eine Glaskeramik. Für Anwendungen als Verbundsubstratelement im Strahlenschutz, z. B. in Röntgenräumen, kommt ein Strahlenschutzglas, insbesondere gegen ionisierende Strahlung, insbesondere mit einem Bleigehalt in der Glaszusammensetzung von ≥ 50 Gew.-%, bevorzugt > 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt ≥ 65 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt > 70 Gew.-% zur Anwendung. Zur Erzielung besonderer Kontrastwirkungen in der Darstellung des eingearbeiteten Dekormaterials kann auch ein Grauglas zur Anwendung kommen.
Um zusätzliche Farbeffekte in der gestalterischen Ausprägung zu integrieren, kommen auch ein durchgefärbtes Glas, ein Dekorglas, insbesondere hergestellt mittels Fusing, Bleiverglasung, Glasverklebung, Bedrucken oder Bemalen oder auch ein Farbeffektglas, insbesondere ein dichroitisches Farbeffektglas zur Anwendung. Weiterhin kann ein scheibenförmiges Element auch ein Kunststoff, insbesondere ein Acrylglas oder auch ein Polycarbonatglas sein.
Solche scheibenförmigen Elemente können gefloatet oder maschinengezogen sein, wobei ihre Oberfläche auch strukturiert sein kann, um bestimmte optische Effekte zu integrieren. Weiterhin können solche scheibenförmigen Elemente insbesondere auch thermisch vorgespannt und somit thermisch gehärtet sein, um das Einsatzspektrum eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements im Architekturbereich vor allem bezüglich Sicherheitsstandards zu erhöhen. Die thermische Vorspannung geschieht, ohne dass dadurch die Beschichtung merklichen Schaden nimmt.
Solche scheibenförmigen Elemente haben üblicherweise eine Dicke von 1,5; 2; 4; 5; 6; 8; 10 oder 12 mm, sie können aber auch für besondere Anwendungen bis 24 mm dick sein. Bevorzugt sind Dicken von 2 bis 12 mm, besonders bevorzugt Dicken von 4 bis 6 mm. Die Dicke kann sich auch über die Ausbreitung der Scheibe hin verändern.
Solche scheibenförmigen Elemente werden üblicherweise als flache Scheiben ausgebildet, jedoch können sie, je nach gestalterischer Freiheit, auch eine gebogene oder gekrümmte Scheibe sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Verbundsubstratelement wird zwischen den beiden, dem eingearbeiteten Dekormaterial nächstliegenden scheibenförmigen Elementen, ein Abstand im Bereich von 1,5 bis 25 mm, bevorzugt 1,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1,5 bis 6 mm ausgebildet. Der Abstand richtet sich hierbei nach der Dicke der Materialien, welche zwischen den beiden, dem eingearbeiteten Dekormaterial nächstliegenden scheibenförmigen Elementen angeordnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements wird in das Verbundsubstratelement mindestens ein elektrischer Verbraucher integriert oder dieser wird so angeordnet, dass er mit dem Verbundsubstratelement verbunden ist. Solch ein elektrischer Verbraucher kann ein Sensor, insbesondere ein Bewegungsmelder sein, der z. B. als Lichtschalter oder Alarmanlage dient oder er kann ein Lichtschalter, ein Lautsprecher, ein Signalaufnehmer oder ein Signalgeber oder auch ein Display sein. Vor allem ist solch ein elektrischer Verbraucher eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Leuchtmittel, wodurch er als in das Verbundsubstratelement integrierte Lichtquelle wirkt. Hierbei wird insbesondere mindestens eine anorganische Leuchtdiode (LED) oder eine organische Leuchtdiode (OLED) vorgesehen. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch auch eine Leuchte sein, welche eine Lampe wie beispielsweise eine Glühlampe, Halogenlampe oder eine Lampe mit Leuchtdioden beinhaltet.
Hierdurch kann der Lichtstrom, welcher an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials geführt wird, absolut erhöht werden und somit eine Rückstrahlung des Lichtstroms, nach dessen Reflexion an der Dekormaterialienoberfläche, in die Umgebung des Verbundelements gewährleistet werden auch wenn außerhalb des Verbundsubstratelements keine Lichtquelle vorhanden ist, was die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Verbundsubstratelements wesentlich erhöht. Nicht nur kann das eingearbeitete Dekormaterial zumindest teilweise auch dann gese hen werden, wenn außerhalb des Verbundsubstratelements keine Lichtstrahlung auf das Verbundsubstratelement vorhanden ist, sondern das Verbundsubstratelement selbst kann als Lichtquelle für seine Umgebung wirken.
In einer Ausführungsform ist der elektrische Verbraucher, insbesondere die Lichtquelle, vorzugsweise eine anorganische Leuchtdiode (LED) oder eine organische Leuchtdiode (OLED), zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial und dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element angeordnet. Es kann jedoch zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial und dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element zumindest ein weiteres scheibenförmiges Element vorgesehen werden. Der elektrische Verbraucher, insbesondere die Lichtquelle ist je nach Ausführungsform mit dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element und/oder dem zumindest einen weiteren scheibenförmigen Element verbunden. Hierbei ist die lichtabstrahlende Seite insbesondere der Leuchtdioden vorzugsweise dem eingearbeiteten Dekormaterial zugewandt.
Je nach gewollter Gestaltung sind aber auch Ausführungsformen vorgesehen, bei denen zumindest ein Teil der Leuchtdioden mit ihrer lichtabstrahlenden Seite dem eingearbeiteten Dekormaterial abgewandt angeordnet sind.
In einer anderen Ausführungsform wird der elektrische Verbraucher, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Leuchtmittel, in einem Ausschnitt, vorzugsweise in einer Bohrung in dem ersten und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element angeordnet, d. h. der Ausschnitt vorzugsweise die Bohrung sind als Aufnahme für zumindest einen Teil der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet. Hierbei wird in einer Ausführungsform in der Bohrung eine Fassung vorgesehen, in die das Leuchtmittel eingeschraubt werden kann. Das Leuchtmittel kann hierbei insbesondere eine Leuchte sein, welche eine Lampe, wie beispielsweise eine Glühlampe, Halogenlampe, Leuchtstofflampe oder eine Lampe mit Leuchtdioden oder auch ein faseroptisches Bauteil beinhaltet.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Beleuchtungseinrichtung als elektrischer Verbraucher derart angeordnet, dass das Leuchtmittel das Licht von der Seite aus in das Verbundsystem einkoppelt. Das Leuchtmittel kann hierbei ebenfalls insbesondere eine Leuchte sein, welche eine Lampe, wie beispielsweise eine Glühlampe, Halogenlampe, Leuchtstofflampe oder eine Lampe mit Leuchtdioden oder auch ein faseroptisches Bauteil beinhaltet.
Der elektrische Verbraucher ist bei diesen Ausführungsformen elektrisch mit einem Stromleiter verbunden, welcher in vorteilhafter Ausgestaltung auf einem scheibenförmigen Element angeordnet ist, z. B. in Form bekannter elektrisch leitender leistungsübertragender Leiterbahnen, aus einer elektrisch leitenden Beschichtung auf mindestens einem scheibenförmigen Element, wie beispielsweise eine InO_x: Sn, SnO_x: F, SnO_x: Sb, ZnO_x: Ga, ZnO_x: B, ZnO_x: F, ZnO_x: Al, Ag/TiO_x-Schicht, welche gegebenenfalls z. B. mittels Laser strukturiert wurde oder auch in Form dünner in das Verbundsubstrat eingearbeiteter oder auf ein Substratelement aufgetragener elektrisch leitender leistungsübertragender Drähte oder Folien. Diese Stromleiter besitzen insbesondere eine hohe Transparenz für elektromagnetische Wellen im Bereich des sichtbaren Lichts oder sind sehr dünn, um eine weitestgehende Minderung des Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials sowie der Rückstrahlung des Lichtstroms nach dessen Reflexion an der Dekormaterialienoberfläche in die Umgebung des Verbundelements zu gewährleisten. In einer Ausführungsform sind die Stromleiter in das Dekormaterial eingearbeitet und stehen so dem Lichtstromdurchtritt durch das Verbundsubstratelement an die Dekormaterialienoberfläche nahezu nicht mehr im Weg.
Die Zusammenfügung des Verbundsubstratelements erfolgt dadurch, dass zwischen den jeweiligen Substratelementen und dem eingearbeiteten Dekormaterial und gegebenenfalls noch weiterer eingearbeiteter Folien oder Stromleiter jeweils wenigstens eine Laminierfolie vorgesehen wird, welche insbesondere aus Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyamid (PA) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyurethan (PUR) besteht. Vorzugsweise besitzt die Laminierfolie eine UV-Schutzwirkung.
Das gesamte Schichtpaket wird in bekannter Weise bei einem Unterdruck und ca. 150°C laminiert.
Möglich ist auch, dass Teile des Verbundsubstratelements, z. B. das erste und ein weiteres scheibenförmiges Element, vorab in einem ersten Schritt zu einem Verbundelement zusammengefügt werden und erst in einem zweiten Schritt mit diesem Verbundelement das Dekormaterial und das andere scheibenförmige Element miteinander zu dem Verbundsubstratelement verbunden werden.
Alternativ können auch einzelne oder alle Teilelemente des Verbundsubstratelements mit einem Gießharz verbunden werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden einzelne oder alle Teilelemente des Verbundsubstratelements mit einem Klemmsystem verbunden, welches derart ausgebildet ist, dass die scheibenförmigen Elemente zumindest teilweise im Bereich des angeordneten Dekormaterials lösbar miteinander verbunden sind. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das eingearbeitete Dekormaterial austauschbar angeordnet ist. Solche ein Klemmsystem können beispielsweise Halteklammern, ein Klemmrahmen oder eine Spannschiene sein. Selbstverständlich können die einzelnen Verbindungstechniken in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Das eingearbeitete Dekormaterial kann eine vielfältige Ausprägung haben. Insbesondere sind es textile Fasern, insbesondere in Form von einem Gewebe, Gestricke, Gewirke, Filz oder Vlies. Es kann sich aber beispielsweise auch um eine Dekorfolie oder ein Furnier handeln.
Solche erfindungsgemäßen Verbundsubstratelemente finden in der Architektur vielfältige Anwendung. Sie können ihrerseits z. B. als Wandelement, Fensterelement oder Dachelement eingesetzt werden oder als Teil einer Wandverkleidung, dekoratives Vorsatzelement, als Begrenzungselement im Wohnungs- und kommerziellen Baubereich, im Geländerbau, in Aufzügen, in Schaufenstern, in Vitrinen, in Fahrzeugen oder Flugzeug. Eine andere Anwendung ist auch die Verwendung als Element im Möbelbau oder beispielsweise als Teil eines Kühlgeräts.
Solche Verbundsubstratelemente können aber auch als Träger photovoltaischer Zellen, insbesondere von Dünnschichtzellen Verwendung finden, wobei die photovoltaischen Zellen in das Verbundsubstratelement integriert sind. Insbesondere ist dann eine Seite des Verbundsubstratelements mit dem höchsten Lichteinfall als Träger photovoltaischer Zellen ausgebildet, und die andere, meist einem Innenraum zugewandte Seite, zeigt das eingearbeitete Dekormaterial.
In allen Anwendungsfällen kann das Verbundsubstratelement seinerseits Bestandteil in einem Isolierscheibenverbund sein.
Figurenbeschreibung
Im folgenden wird die Erfindung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei beziehen sich gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche oder ähnliche Teile.
Es zeigen:
1 in schematischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements
2 eine Abwandlung des in 1 dargestellten Beispiels
3 in schematischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements mit einer Beleuchtungseinrichtung in Form von Leuchtdioden, welche vollständig in das Verbundsubstrat eingearbeitet sind.
4 in schematischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements mit einer Beleuchtungseinrichtung in Form einer Leuchte, welche teilweise in das Verbundsubstrat eingearbeitet ist.
1 zeigt in schematischer Querschnittsansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements 3. Dieses umfasst ein 4 mm dickes klares Kalk-Natron-Floatglas als erstes scheibenförmiges Element 11 mit einer Beschichtung 61 in Form einer interferenzoptischen Entspiegelung aus drei Einzelschichten mit folgendem Aufbau von Einzelschichten:

– Schicht M 613 mit einem mittlerem Brechungsindex von 1,7, eine Mischoxidschicht aus Siliziumoxid und Titanoxid mit einer Dicke von 43 nm
– Schicht T 612 mit hohem Brechungsindex von 2,1, eine Titanoxidschicht mit einer Dicke von 108 nm
– Schicht S 611 mit niedrigem Brechungsindex von 1,47, eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 88 nm

Die Beschichtung 61 wurde auf der dem eingearbeiteten Dekormaterial 5 abgewandten Oberfläche des scheibenförmigen Elements 11 mittels Sol-Gel-Technik im Tauchverfahren aufgebracht.
Weiterhin umfasst das Verbundsubstratelement 3 ein 3 mm dickes besonders eisenoxidarmes klares Kalk-Natron-Floatglas als zweites scheibenförmiges Element 21 mit einer Beschichtung 65 in Form einer interferenzoptischen Entspiegelung aus fünf Einzelschichten mit folgendem Aufbau von Einzelschichten:

– Schicht M1 655 mit einem mittlerem Brechungsindex von 1,7, eine Mischoxidschicht aus Siliziumoxid und Titanoxid mit einer Dicke von 84 nm
– Schicht T1 654 mit hohem Brechungsindex von 2,1, eine Titanoxidschicht mit einer Dicke von 41 nm
– Schicht M2 653 mit einem mittlerem Brechungsindex von 1,7, eine Mischoxidschicht aus Siliziumoxid und Titanoxid mit einer Dicke von 28 nm
– Schicht T2 652 mit hohem Brechungsindex von 2,1, eine Titanoxidschicht mit einer Dicke von 41 nm
– Schicht S 651 mit niedrigem Brechungsindex von 1,47, eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 110 nm

Diese Beschichtung wurde auf der dem eingearbeiteten Dekormaterial abgewandten Oberfläche des scheibenförmigen Elements 21 mittels Sol-Gel-Technik im Tauchverfahren aufgebracht.
Zwischen die beiden scheibenförmigen Elemente 11 und 21 ist ein gewebter Stoff 5 mit einer Dicke von 2,5 mm angeordnet. Um ein Verbundscheibenglas herzustellen, wurde der Stoff 5 zwischen zwei Schichten PVB-Folie 41 und 42 angeordnet, welche jeweils aus zwei Folienlagen bestehen, sodass der Abstand a zwischen den beiden scheibenförmigen Elementen 11 und 21 etwa 4 mm beträgt. Der gesamte Schichtaufbau wurde im Überdruckverfahren bei 150°C laminiert. Hierbei wird die benötigte Schichtfolge aus Einlagematerial, PVB-Folie und Gläsern für das Laminat in einem Vorverbund unter mechanischem Druck und Hitze zunächst fixiert. In einem Autoklaven wird anschließend bei 150°C der Verbund endgültig hergestellt und erhält hier seine endgültige Transparenz.
Der Lichttransmissionsgrad τ_vD65 des scheibenförmigen Elements 11 mit Beschichtung beträgt 96%. Der Lichttransmissionsgrad τ_vA des scheibenförmigen Elements 21 mit Beschichtung beträgt 98%. Vergleichsweise besitzt eine entsprechende Scheibe ohne Beschichtung eine Lichttransmission von 92%. Die höhere Lichttransmission der beschichteten scheibenförmigen Elemente 11 und 21 gestattet eine deutliche relative Erhöhung des Lichtstroms an die Oberfläche des Dekormaterials im Verhältnis zu dem auf des Verbundelement einfallenden Lichtstrom.
2 zeigt in schematischer Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel in einer Abwandlung des in 1 dargestellten Beispiels.
Auf der, dem eingearbeiteten Dekormaterial 5 abgewandten Oberfläche des besonders eisenoxidarmen klaren Kalk-Natron-Floatglases als zweites scheibenförmiges Element 21 ist hier eine Beschichtung 64 in Form einer porösen Einzelschicht 642 und einer 30 nm dicken Barriereschicht 641 angeordnet. Auf dem scheibenförmigen Element 21 wurde mittels eines Flammpyrolyse-Verfahrens eine im Wesentlichen aus Siliziumoxid bestehende Barriereschicht 641 aufgebracht. Auf die Barriereschicht wurde mittels eines Sol-Gel-Verfahrens eine poröse Entspiegelungsschicht 642 aufgebracht. Der Brechungsindex der Beschichtung 64 liegt bei 1,30
Auf die Beschichtung 64 wird nach deren Verfestigung eine hydrophobe Substanz 67 aufgetragen und ausgeheizt. Aufgrund seiner sehr geringen Dicke von kleiner 10 nm nimmt sie auf das optische Design der Beschichtung 64 nahezu keinen Einfluss. Sie gewährleistet jedoch die Konstanz einer hohen Lichttransmission von 98% und bietet einen sehr vorteilhaften Selbstreinigungseffekt, wodurch eine Beeinträchtigung des Lichtstroms an die Oberfläche des eingearbeiteten Dekormaterials weitestgehend und dauerhaft vermieden wird.
3 zeigt in schematischer Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements 3 mit einer integrierten Beleuchtungseinrichtung in Form von Leuchtdioden, welche vollständig in das Verbundsubstrat eingearbeitet sind. Zunächst umfasst es wie in Beispiel 1 ein 4 mm dickes klares Kalk-Natron-Floatglas als erstes scheibenförmiges Element 11 mit einer Beschichtung 61 in Form einer interferenzoptischen Entspiegelung aus drei Einzelschichten mit dem in 1 beschriebenen Aufbau der Einzelschichten 613, 612, 611. Zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial 5 und dem ersten scheibenförmiges Element 11 ist ein weiteres scheibenförmiges Element 12 angeordnet, welches mit dem ersten scheibenförmigen Element 11 in einem ersten Herstellungsschritt als Verbundglas 19 verbunden wurde. Hierzu ist zwischen beiden scheibenförmigen Elementen eine PVC-Folienschicht 43 angeordnet. Weiterhin sind in die PVB-Folienschicht 43 anorganische Leuchtdioden 7 derart einlaminiert, dass sie mit ihrer lichtabstrahlenden Seite dem eingearbeiteten Dekormaterial 5 zugewandt sind. Mit ihren elektrischen Kontakten sind sie mit dem ersten scheibenförmigen Element 11 verbunden, welches dafür an seiner dem Dekormaterial 5 zugewandten Oberfläche mit einer elektrisch leitenden leistungsübertragenden fluordotierten Zinnoxidschicht SnO_x: F-Schicht 81 beschichtet ist, welche mittels Laser entsprechend in stromführende Leiterbahnen strukturiert wurde, welche als transparente elektrische Leiter den Strom zu den Leuchtdioden leiten.
Das zweite scheibenförmigen Element 21 ist ein 6 mm dickes klares Kalk-Natron-Floatglas mit einer Beschichtung 62, welche entsprechend der Beschichtung 61 in Form einer interferenzoptischen Entspiegelung aus drei Einzelschichten 623, 622, 621 aufgebaut ist, wobei deren Aufbau den Einzelschichten 613, 612, 611 entspricht.
An seiner dem Dekormaterial 5 zugewandten Oberfläche ist das zweite scheibenförmigen Element 21 mit einer elektrisch leitenden leistungsübertragenden fluordotierten Zinnoxidschicht SnO_x: F-Schicht 82 beschichtet, welche mittels Laser entsprechend in stromführende Leiterbahnen strukturiert wurde. Auf dieser Schicht 82 sind anorganische Leuchtdioden 7 elektrisch derart kontaktiert, dass sie mit ihrer lichtabstrahlenden Seite dem eingearbeiteten Dekormaterial 5 zugewandt sind. Diese Leuchtdioden 7 werden im Laminierprozess in der PVB-Folienschicht 42 zwischen Dekormaterial 5 und zweitem scheibenförmigen Element 21 eingearbeitet.
Das Dekormaterial selbst, ein gewebter Stoff 5, wird zwischen dem Verbundglas 19 und dem zweiten scheibenförmigen Element 21 zwischen den PVB-Folienschichten 41 und 42 einlaminiert, sodass ein Verbundsubstratelement 3 entsteht.
Das Verbinden aller drei scheibenförmigen Elemente 11, 12, 21 sowie des Dekormaterials 5 und der Leuchtdioden mit den vorgesehenen PVB-Folienschichten kann auch in einem einzigen Laminierprozess erfolgen.
4 zeigt in schematischer Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundsubstratelements mit einer Beleuchtungseinrichtung in Form einer Leuchte, welche teilweise in das Verbundsubstrat eingearbeitet ist. Der Aufbau des ersten scheibenförmigen Elements 11 entspricht zunächst dem Beispiel 3 mit der Beschichtung 61 und der elektrisch leitenden leistungsübertragenden fluordotierten Zinnoxidschicht 81. Hier ist jedoch in dem ersten scheibenförmigen Element 11 eine Bohrung B zur Aufnahme einer Leuchte eingebracht. In die Bohrung B ist eine Fassung eingeklebt, welche mit der elektrisch leitenden Schicht 81 über Kontakte 811, 812 elektrisch kontaktiert ist. Die Fassung dient zur auswechselbaren Aufnahme der Leuchte.
Das zweite scheibenförmige Element 21 ist in einem ersten Herstellungsschritt als ein Verbundglas 29 mit einem weiteren scheibenförmigen Element 22 verbunden. Dieses Verbundglas 29 wirkt unter anderem auch als UV-Schutz für das eingearbeitete Dekormaterial 5. Hierzu ist zwischen den beiden scheibenförmigen Elementen 21 und 22, welche jeweils ein 4 mm dickes besonders eisenarmes Kalk-Natron-Floatglas sind, eine UV-absorbierende Spezialfolie 9 (z. B. Saflex^® RB 11 von Solutia, 0,38 mm dick) einlaminiert.
Weiterhin ist die dem eingearbeiteten Dekormaterial abgewandte Oberfläche des scheibenförmigen Elements 21 mit einer Beschichtung 65 entsprechend dem Beispiel in 1 und die dem eingearbeiteten Dekormaterial zugewandte Oberfläche des scheibenförmigen Elements 22 mit einer Beschichtung 66 beschichtet, wobei die Beschichtung 66 der Beschichtung 65 entspricht, d. h. die Einzelschichten 665, 664, 663, 662, 661 entsprechen jeweils den Schichten 655, 654, 653, 652 und 651.
Für das Verbundglas 29 mit den Beschichtungen 65 und 66 liegt der UV-Transmissionsgrad τ_UV bei 300–380 nm Wellenlänge im Bereich kleiner 1%, während er vergleichsweise bei einem 6 mm dicken Kalk-Natron-Standardfloatglas im Bereich um 56% liegt. Somit kann ein wirksamer UV-Schutz mit einem Verbundglas 29 für das in das Verbundsubstratelement eingearbeitete Dekormaterial bereit gestellt werden, wodurch eine Schädigung und Veränderung des Reflexionsverhaltens der Dekormaterialoberfläche weitestgehend vermieden wird.
Das Verbinden aller drei scheibenförmigen Elemente 11, 21, 22 sowie der UV-Schutz-Folie 9 und des Dekormaterials 5 mit den vorgesehenen PVB-Folienschichten kann auch in einem einzigen Laminierprozess erfolgen.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend beschriebener Merkmale beschränkt ist, sondern dass der Fachmann sämtliche dargestellten Merkmale, soweit sinnvoll, kombinieren wird.

3: Verbundsubstratelement
11: erstes scheibenförmiges Element
12: weiteres, mit dem ersten scheibenförmigen Element verbundenes scheibenförmiges Element
19: Verbundelement umfassend erstes und weiteres scheibenförmiges Element
21: zweites scheibenförmiges Element
22: weiteres, mit dem zweiten scheibenförmigen Element verbundenes scheibenförmiges Element
29: Verbundelement umfassend zweites und weiteres scheibenförmiges Element
41, 42, 43: PVB-Folienschichten
5: Dekormaterial
61, 62, 64, 65, 66: Beschichtungen
611, 612, 613: Einzelschichten der Beschichtung 61
621, 622, 623: Einzelschichten der Beschichtung 62
641, 642: Einzelschichten der Beschichtung 64
651, 652, 653, 654, 655: Einzelschichten der Beschichtung 65
661, 662, 663, 664, 665: Einzelschichten der Beschichtung 66
67: hydrophobe Substanz
7: Leuchtdioden
8: Leuchte
81, 82: elektrisch leitfähige leistungsübertragenden Schichten
811, 812: Kontaktierungen
a: Abstand des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten scheibenförmigen Elements
B: Ausschnitt in Form einer Bohrung

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

- DE 102005020168 A1 [0012, 0036]
- DE 102007058927 [0014]
- DE 102007058926 [0014]
- EP 1248959 B1 [0023, 0025, 0028]

Claims

Verbundsubstratelement, umfassend wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element; wenigstens ein zweites scheibenförmiges Element; wenigstens eine Verbundeinrichtung zum Verbinden von erstem und zweitem scheibenförmigen Element mit einem Abstand zueinander, wobei zwischen dem ersten und zweiten scheibenförmigen Element ein Dekormaterial, insbesondere textile Fasern oder eine Dekorfolie oder ein Furnier angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite scheibenförmige Element wenigstens teilweise eine Beschichtung und/oder eine Einrichtung aufweist welche derart ausgebildet ist, dass der auf die Oberfläche des Dekormaterials, insbesondere der textilen Fasern oder der Dekorfolie oder des Furniers auftreffende Lichtstrom absolut und/oder relativ zu dem auf das Verbundsubstratelement einfallenden Lichtstrom erhöht wird.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer Einzelschicht besteht.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschicht eine poröse Sol-Gel-Schicht und eine Entspiegelungsschicht ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschicht poröse keramische Nanopartikel umfasst und dass die Poren der Beschichtung vorzugsweise zumindest teilweise mit einer hydrophoben Schicht beschichtet, insbesondere ausgekleidet sind.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschicht ein Metall- oder Metallmischoxid, insbesondere ein Zirkonoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid und/oder Mischoxide der vorstehenden Oxide, insbesondere ein Silizium-Aluminium-Mischoxid, umfasst.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sol-Gel-Schicht ein Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid, als Härter enthält.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sol-Gel-Schicht einen Brechungsindex von weniger als 1,35, bevorzugt von weniger als 1,32 und insbesondere bevorzugt von weniger als 1,30 aufweist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sol-Gel-Schicht und dem scheibenförmigen Element zumindest eine Barriereschicht angeordnet ist, wobei die Barriereschicht insbesondere als Natrium-Barriereschicht ausgebildet ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht eine Dicke zwischen 3 und 100 nm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 nm und besonders bevorzugt zwischen 10 und 35 nm aufweist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht ein Metall- und/oder Halbmetalloxid umfasst, insbesondere im Wesentlichen aus einem Metall- und/oder Halbmetalloxid besteht.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht SiO₂, TiO₂ und/oder SnO₂ umfasst, insbesondere im Wesentlichen aus SiO₂, TiO₂ und/oder SnO₂ besteht.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht mittels Flammpyrolyse, eines PVD- oder CVD-Verfahrens aufgebracht ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht ein Glas umfasst, insbesondere aus Glas besteht.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus wenigstens zwei oder mehr Einzelschichten besteht, welche unterschiedliche Brechzahlen aufweisen.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 14, wobei das Schichtdesign so gewählt wird, dass eine optische Reflexion von kleiner 1% je Oberfläche erreicht wird.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 14 und 15, wobei sich die Einzelschichten aus wenigstens einer Schicht M mit mittlerem Brechungsindex und/oder wenigstens einer Schicht T mit hohem Brechungsindex und/oder wenigstens einer Schicht S mit niedrigem Brechungsindex zusammensetzen.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittelbrechende Schicht M eine Mischoxidschicht oder eine Mischoxinitridschicht aus hoch- und niedrigbrechendem Material umfasst.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittelbrechende Schicht M eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht aus einem reinem Metalloxid oder Metallnitrid umfasst.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mittelbrechende Schicht M aus den Oxiden oder Nitriden der Metalle bzw. Halbmetalle Si, Al, Ti, Ta, Nb gebildet wird.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende Schicht T eine Mischoxidschicht oder eine Mischoxinitridschicht aus hoch- und niedrigbrechendem Material umfasst.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende Schicht T eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht aus einem reinem Metalloxid oder Metallnitrid umfasst.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 16, 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende Schicht T aus den Oxiden oder Nitriden der Metalle Al, Ti, Ta, Nb gebildet wird.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrigbrechende Schicht S überwiegend oder vollständig Siliziumoxid oder Magnesiumfluorid umfasst.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Entspiegelungsschicht mit folgendem Schichtaufbau umfasst: scheibenförmiges Element/M/T/S, wobei M eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex T eine Schicht mit hohem Brechungsindex und S eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex bezeichnet.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm die Brechzahlen der Einzelschichten in folgendem Bereich liegen: Schicht M (613, 623): 1,6 bis 1,8, vorzugsweise von 1,65 bis 1,75 Schicht T (612, 622): 1,9 bis 2,3, vorzugsweise von 2,05 bis 2,15 Schicht S (611, 621): 1,38 bis 1,56, vorzugsweise von 1,42 bis 1,50.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Interferenzschichtsystem mit mindestens vier Einzelschichten umfasst, wobei die Einzelschichten UV- und temperaturstabile anorganische Materialien umfassen und eine oder mehrere Materialien oder Mischungen aus der nachfolgenden Gruppe von anorganischen Oxiden umfassen: TiO₂, Nb₂O₃, Ta₂O₅, CeO₂, HfO₂, SiO₂, MgF₂, Al₂O₃, ZrO₂
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 14 bis 23 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Interferenzschichtsystem mit mindestens fünf Einzelschichten mit folgendem Schichtaufbau umfasst: scheibenförmiges Element/M1/T1/M2/T2/S, wobei M1, M2 eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex T1, T2 eine Schicht mit hohem Brechungsindex und S eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex bezeichnet.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm die Brechzahlen der Einzelschichten in folgenden Bereichen liegen: Schicht M1, M2: 1,6 bis 1,8 Schicht T1, T2: größer oder gleich 1,9 Schicht S: kleiner oder gleich 1,56.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Beschichtung in Sol-Gel-Technologie mittels Tauchen, Spin-On, Ablaufen oder Kapillar-Technik aufgetragen sind.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Beschichtung mittels Kathodenzerstäubung oder durch Sputtern oder mittels physikalischem Hochvakuum-Aufdampfen, auch ionen- oder plasmaunterstützt oder durch chemische Gasphasenabscheidung, CVD, auch plasmaunterstützt durch Mikrowellenanwendung oder durch Sprüh-Pyrolyse aufgebracht sind.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite scheibenförmige Element, welches wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweist, einen Lichttransmissionsgrad τ_v bei einer Scheibendicke von 4 mm in Höhe von ≥ 92%, bevorzugt ≥ 94%, besonders bevorzugt ≥ 97%, ganz besonders bevorzugt ≥ 98% aufweist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite scheibenförmige Element, welches wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweist, einen UV-Schutz in Höhe von ≥ 46%, bevorzugt ≥ 85%, besonders bevorzugt ≥ 98%, ganz besonders bevorzugt ≥ 99% aufweist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste scheibenförmige Element und/oder das wenigstens eine zweite scheibenförmige Element eine transparente Scheibe ist, die ausgewählt ist aus einer der nachfolgenden Scheiben: ein Kalk-Natron-Glas ein Brandschutzglas, insbesondere ein Borosilikatglas ein kristallines oder teilkristallines oder keramisches oder teilkeramisches Material, insbesondere Glaskeramik, ein eisenarmes Glas, welches vorzugsweise einen Fe₂O₃-Gehalt kleiner 0,05 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 0,03 Gew.-% aufweist, ein Grauglas, ein Strahlenschutzglas, insbesondere gegen ionisierende Strahlung, insbesondere mit einem Bleigehalt in der Glaszusammensetzung von ≥ 50 Gew.-%, bevorzugt > 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt ≥ 65 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt > 70 Gew.-%, ein durchgefärbtes Glas, ein Dekorglas, insbesondere hergestellt mittels Fusing, Bleiverglasung, Glasverklebung, Bedrucken oder Bemalen, ein Farbeffektglas, insbesondere ein dichroitisches Farbeffektglas, ein Kunststoff, insbesondere ein Acrylglas oder ein Polycarbonatglas.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 33, wobei das scheibenförmige Element gefloatet oder maschinengezogen ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 33 oder 34, wobei das scheibenförmige Element strukturiert ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei das scheibenförmige Element thermisch vorgespannt ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei das scheibenförmige Element eine Dicke von 1,5 bis 24, bevorzugt eine Dicke von 2 bis 12 mm, besonders bevorzugt eine Dicke von 4 bis 6 mm aufweist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 33 bis 37, wobei das scheibenförmige Element eine flache Scheibe ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 33 bis 37, wobei das scheibenförmige Element eine gebogene Scheibe ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei der Abstand a zwischen den beiden, dem eingearbeiteten Dekormaterial nächstliegenden scheibenförmigen Elementen im Bereich von 1,5 bis 25 mm, bevorzugt 1,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1,5 bis 6 mm liegt.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mindestens ein in das Verbundsubstratelement integrierter oder mit diesem verbundener elektrischer Verbraucher ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 41, wobei ein elektrischer Verbraucher mindestens eine Lichtquelle, insbesondere mindestens eine anorganische Leuchtdiode (LED) und/oder eine organische Leuchtdiode (OLED) ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 41 oder 42, wobei die Lichtquelle zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial und dem ersten scheibenförmigen Element und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 41 bis 43, wobei die Lichtquelle und zumindest ein weiteres scheibenförmiges Element zwischen dem eingearbeiteten Dekormaterial und dem ersten scheibenförmigen Element und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 41 bis 44, wobei die Lichtquelle mit dem ersten scheibenförmigen Element und/oder mit dem zweiten scheibenförmigen Element und/oder einem weiteren scheibenförmigen Element verbunden ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 41, wobei ein elektrischer Verbraucher mindestens eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Leuchtmittel ist und diese in einem Ausschnitt, vorzugsweise in einer Bohrung in dem ersten scheibenförmigen Element und/oder dem zweiten scheibenförmigen Element angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 41, wobei ein elektrischer Verbraucher mindestens eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Leuchtmittel ist und diese das Licht von der Seite aus in das Verbundsystem einkoppelt.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 46 oder 47, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Leuchte ist, welche insbesondere eine Glühlampe, Halogenlampe, Leuchtstofflampe oder eine Lampe mit Leuchtdioden oder auch ein faseroptisches Bauteil umfasst.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 41, wobei ein elektrischer Verbraucher ein Sensor, insbesondere ein Bewegungsmelder oder ein Lichtschalter, ein Lautsprecher, eine Alarmanlage, ein Signalaufnehmer, ein Signalgeber oder ein Display ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 41 bis 49, wobei der mindestens eine elektrische Verbraucher elektrisch mit einem Stromleiter verbunden ist, welcher auf einem scheibenförmigen Element angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 50, wobei zwischen dem Dekormaterial und dem wenigstens einen ersten und/oder dem wenigstens einen zweiten scheibenförmigen Element eine UV-absorbierende und/oder reflektierende Folie angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundsubstratelement ein Vierscheibenverbundsystem, bevorzugt ein Dreischeibenverbundsystem, besonders bevorzugt ein Zweischeibenverbundsystem umfasst.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundeinrichtung wenigstens eine Laminierfolie umfasst, welche insbesondere aus Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyamid (PA) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyurethan (PUR) besteht.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundeinrichtung ein Gießharz umfasst.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundeinrichtung ein Klemmsystem umfasst welches derart ausgebildet ist, dass die scheibenförmigen Elemente zumindest teilweise lösbar miteinander verbunden sind.
Verbundsubstratelement nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekormaterial austauschbar angeordnet ist.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die textilen Fasern in Form von einem Gewebe, Gestricke, Gewirke, Filz oder Vlies angeordnet sind.
Verbundsubstratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 57, welches an einer oder beiden äußeren Oberflächen eine, die Reinigung erleichternde sowie die Verschmutzung mindernde Schicht aufweist.
Verwendung eines Verbundsubstratelements nach einem der Ansprüche 1 bis 58 als Wandelement, Fensterelement, Dachelement, Wandverkleidung, dekoratives Vorsatzelement, als Begrenzungselement im Wohnungs- und kommerziellen Baubereich, im Geländerbau, in Aufzügen, Schaufenstern, Vitrinen, in Fahrzeugen oder Flugzeugen.
Verwendung eines Verbundsubstratelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 58 als Element im Möbelbau oder als Teil eines Kühlgeräts.
Verwendung eines Verbundsubstratelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 60 als Träger photovoltaischer Zellen, insbesondere Dünnschichtzellen, wobei die photovoltaischen Zellen in das Verbundsubstratelement integriert sind.
Verwendung eines Verbundsubstratelements nach einem der Ansprüche 1 bis 61 als Bestandteil in einem Isolierscheibenverbund.