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Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe.
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Beleuchtete Verbundscheibe sind als solche bekannt. Verbundscheiben bestehen aus einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Zur Beleuchtung kann eine Lichtquelle, typischerweise eine Leuchtdiode, an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe angeordnet werden, so dass Licht über die Seitenkantenfläche in die Innenscheibe eingekoppelt wird und sich dort infolge von Totalreflexion ausbreitet. Durch lichtstreuende Strukturen kann das Licht wieder aus der Innenscheibe ausgekoppelt werden, wodurch die Beleuchtung realisiert wird. Die Form der lichtstreuenden Strukturen ist dabei frei wählbar, so dass beleuchtete Fläche beliebiger Form, beispielsweise als Muster, erzeugt werden können. Beleuchtete Verbundscheiben dieser Art sind beispielsweise aus
WO2014/060409A1 oder
WO2014/167291A1 bekannt.
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Im Fahrzeugbereich sind solche beleuchteten Verbundscheiben insbesondere als Dachscheiben interessant, durch welche der Innenraum beleuchtet werden kann. Aber auch für andere Fahrzeugscheiben oder auch Scheiben im Gebäude- und Architekturbereich können solche beleuchteten Verbundscheiben Verwendung finden. Statt der Ausleuchtung eines Innenraums können die durch die lichtstreuenden Strukturen ausgebildeten beleuchteten Flächen auch zur Darstellung von Informationen verwendet werden, beispielweise zur Darstellung von Richtungspfeilen, Statusanzeigen, Warnhinweisen oder ähnlichem.
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Bei herkömmlichen beleuchteten Verbundscheiben dieser Art besteht das Problem, dass sich ein Teil des Lichtes bis zur umlaufenden Seitenkante der Innenscheibe ausbreitet und dort ausgekoppelt wird. Es werden also nicht nur die lichtstreuenden Strukturen beleuchtet, sondern auch die Seitenkante. Dies ist einerseits störend, weil die Abstrahlung von Licht über die Seitenkante nicht erwünscht ist und für den Betrachter irritierend ist oder sogar dazu führen kann, dass die Verbundscheibe gesetzlichen Anforderungen nicht mehr genügt, insbesondere im Bereich der Fahrzeugscheiben, wo eine Blendung des Fahrers oder anderer Verkehrsteilnehmer ausgeschlossen werden soll. Andererseits führt die Lichtauskopplung an der Seitenkante auch zu einem Verlust an Licht, welches dann nicht mehr für die eigentlich beabsichtigte Auskopplung an den lichtstreuenden Strukturen zur Verfügung steht. Die Intensität der Beleuchtung beziehungsweise der Wirkungsgrad wird also herabgesetzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beleuchtete Verbundscheibe der eingangs genannten Art bereitzustellen, wobei die Abstrahlung von Licht über die Seitenkante verhindert wird und die eine hohe Intensität des abgestrahlten Lichts aufweist beziehungsweise eine gesteigerte Lichtausbeute.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Verbundscheibe gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Kern der vorliegenden Erfindung ist es, die Seitenkante der Innenscheibe mit einer lichtreflektierenden Schicht und einem darauf angeordneten opaken Material zu versehen. Durch die lichtreflektierende Schicht wird Licht, welches an der Seitenkante angelangt und bei herkömmlichen gattungsgemäßen Verbundscheiben über diese Seitenkante ausgekoppelt werden würde, wieder in die Innenscheibe zurückreflektiert. Die Strahlung geht dadurch nicht verloren und die Intensität der Lichtauskopplung an den lichtstreuenden Strukturen wird gesteigert beziehungsweise die Lichtausbeute oder der Wirkungsgrad erhöht. Das opake Material dient einerseits der ästhetischen Maskierung und andererseits dem mechanischen und chemischen Schutz der lichtreflektierenden Schicht. Es kann daher eine langzeitstabile und ästhetisch ansprechende beleuchtete Verbundscheibe mit gesteigerter Lichtausbeute realisiert werden. Das ist der große Vorteil der vorliegenden Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung (beispielsweise der Fensteröffnung eines Fahrzeugs) den Innenraum (insbesondere Fahrzeuginnenraum) gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die in Einbaulage dem Innenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.
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Die Verbundscheibe ist bevorzugt eine Fahrzeugscheibe, beispielsweise eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs, Schienenfahrzeugs, Schiffs oder Luftfahrzeugs. Die Verbundscheibe ist besonders bevorzugt die Dachscheibe eines Fahrzeugs, bevorzugt eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen- oder Lastkraftwagens. Sie kann aber auch eine andere Fahrzeugscheibe sein, beispielweise die Windschutzscheibe, Heckscheibe oder Seitenscheibe. Ebenso kann sie grundsätzlich auch in Gebäuden verwendet werden, beispielsweise als Fensterscheibe, Glasfassade oder Glastür im Außen- oder Innenbereich, oder auch in Möbeln oder anderen Einrichtungsgegenständen.
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Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander und der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
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Die Seitenkantenflächen können plan ausgebildet sein. Es ist jedoch üblich, die Seitenkantenflächen zu schleifen, um das von ihnen ausgehende Verletzungsrisiko zu minimieren. Die Seitenkantenflächen sind dann gekrümmt beziehungsweise abgerundet ausgebildet, insbesondere konvex gekrümmt beziehungsweise abgerundet.
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Die Verbundscheibe, insbesondere die Innenscheibe, ist mit einer Lichtquelle versehen, welche geeignet ist, Licht in die Innenscheibe einzukoppeln. Die Einkopplung erfolgt insbesondere derart, dass sich das Licht in der Innenscheibe zwischen ihrer außenseitigen Oberfläche und ihrer innenraumseitigen Oberfläche ausbreitet, insbesondere durch Totalreflexion an der außenseitigen Oberfläche und der innenraumseitigen Oberfläche. Die Einkopplung kann über die Seitenkantenfläche der Innenscheibe, über die umlaufende Kantenfläche einer Ausnehmung in der Innenscheibe oder über mindestens eine der Hauptflächen der Innenscheibe erfolgen. Die Lichtquelle ist in einer Ausgestaltung an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe derart angeordnet, dass sie geeignet ist, Licht über die besagte Seitenkantenfläche in die Innenscheibe einzukoppeln. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Innenscheibe eine Ausnehmung auf, beispielsweise in Form einer Durchführung (Ausnehmung nach Art einer Durchgangsbohrung) zwischen den beiden Hauptflächen der Innenscheibe, was im Sinne der Erfindung auch als Loch bezeichnet wird, oder in Form einer sackartigen Vertiefung (Vertiefung beziehungsweise Ausnehmung nach Art einer Sackbohrung), die über eine der Hauptflächen in die Innenscheibe eingebracht ist. Die Ausnehmung wird ihrerseits durch eine umlaufende Kantenfläche begrenzt. In oder an dieser Ausnehmung ist die Lichtquelle derart angeordnet, dass sie geeignet ist, Licht über die besagte Kantenfläche in die Innenscheibe einzukoppeln. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Lichtquelle auf einer der Hauptflächen der Innenscheibe angeordnet und ihr gegenüberliegend ist ein Lichteinkopplungsmittel auf der anderen Hauptfläche angeordnet. Das Lichteinkopplungsmittel ist geeignet, das durch die Innenscheibe hindurch auf das Lichteinkopplungsmittel treffende Licht in die Innenscheibe einzukoppeln.
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Das eingekoppelte Licht breitet sich in der Innenscheibe aus, insbesondere infolge von Totalreflexion. Wenn die Lichtquelle die Innenscheibe über ihre Seitenkantenfläche oder die Kantenfläche einer Ausnehmung bestrahlt, so treffen Strahlungsanteile in der Nähe der Lichtquelle mit einem Einfallswinkel auf die Hauptfläche der Innenscheibe, der kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Diese Strahlungsanteile verlassen die Innenscheibe größtenteils über diese Hauptfläche. Ein Teil der Strahlung trifft aber mit einem Einfallswinkel auf die Hauptfläche der Innenscheibe, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Diese Strahlungsanteile werden jeweils komplett an den Hauptflächen reflektiert und breitet sich so im Wesentlichen verlustfrei in der Innenscheibe aus, indem sie gleichsam zwischen der außenseitigen Oberfläche und der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe hin und her reflektiert werden. Auch bei der Lichteinkopplung über eine der Hauptflächen der Innenscheibe mit einem Lichteinkopplungsmittel ist es möglich, dass ein Teil des Lichts mit einem Einfallswinkel auf die gegenüberliegende Hauptfläche trifft, der kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion (dieser Teil verlässt die Innenscheibe wieder über die besagte Hauptfläche) und ein anderer Teil mit einem Einfallswinkel, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion (dieser Teil breitet sich in der Innenscheibe aus.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist außerdem mit einer lichtstreuenden Struktur versehen, die geeignet ist, das besagte Licht aus der Innenscheibe auszukoppeln, insbesondere über ihre innenraumseitige Oberfläche. Die lichtstreuende Struktur ist also derart in der Verbundscheibe angeordnet, dass das sich in der Innenscheibe ausbreitende Licht auf sie trifft. Durch die lichtstreuenden Eigenschaften der lichtstreuenden Struktur wird die Totalreflexion unterbunden. Die lichtstreuende Struktur stellt gleichsam ein Streuzentrum dar, an dem das Licht gestreut wird und daher nicht totalreflektiert wird. Da die Streuung grundsätzlich ungerichtet ist, verlässt zumindest ein Teil des gestreuten Lichtes die Verbundscheibe über die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Dadurch kann eine Beleuchtung des Innenraums realisiert werden oder es können Informationen dargestellt werden, die aus dem Innenraum sichtbar sind.
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Erfindungsgemäß ist zumindest ein Bereich der Seitenkantenfläche der Innenscheibe mit einer lichtreflektierenden Schicht versehen. Damit ist gemeint, dass mindestens ein Abschnitt der Seitenkantenfläche existiert, welche mit der lichtreflektierenden Schicht versehen ist. Der besagte Abschnitt ist bevorzugt vollständig mit der lichtreflektierenden Schicht versehen, so dass sich die lichtreflektierende Schicht im besagten Abschnitt ausgehend von der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe ununterbrochen bis zur innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe über die Seitenkantenfläche erstreckt. Besonders effektiv ist es, wenn die gesamte Seitenkantenfläche der Innenscheibe mit der lichtreflektierenden Schicht versehen ist. Dann wird die Abstrahlung von Licht über die Seitenkantenfläche komplett unterbunden und die Lichtausbeute an der streuenden Struktur ist besonders hoch. Aber eine Verbesserung der Lichtausbeute kann auch dadurch erzielt werden, wenn nur ein Abschnitt oder mehrere Abschnitte der Seitenkantenfläche mit der Beschichtung versehen ist, während andere Abschnitte keine Beschichtung tragen.
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Auf der lichtreflektierenden Schicht ist erfindungsgemäß ein opakes Material angeordnet, hinter welchem die lichtreflektierende Schicht einerseits versteckt ist und welches andererseits die lichtreflektierende Schicht vor mechanischer oder chemischer Beschädigung schützt.
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Die lichtreflektierende Schicht ist insbesondere geeignet, zumindest einen Teil des an die Seitenkantenfläche gelangenden Lichts (also desjenigen Anteils der sich in der Innenscheibe ausbreitenden Lichts, welche an die Seitenkantenfläche gelangt) in die Innenscheibe zurück zu reflektieren. Der besagte Bereich der Seitenkantenfläche mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material sind dazu geeignet positioniert.
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Die Lichtquelle sendet im Betrieb sichtbares Licht aus, also elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere von 380 nm bis 780 nm. Die Lichtquelle ist bevorzugt eine monochromatische Lichtquelle, sendet also Strahlung in nur einer Farbe aus. Das Emissionsspektrum weist entsprechend bevorzugt eine einzige Emissionsbande auf mit einer gewissen spektralen Bandbreite und einem einzigen Maximum, welches insbesondere (zumindest näherungsweise) der mittleren Emissionswellenlänge entspricht. Die Verbundscheibe kann eine einzelne Lichtquelle enthalten oder auch mehrere Lichtquellen, deren Licht an unterschiedlichen Stellen in die Innenscheibe eingekoppelt wird.
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Die Lichtquelle ist bevorzugt eine Leuchtdiode (LED, light-emitting diode). Das elektrolumineszente Material der Leuchtdiode kann beispielsweise ein anorganischer Halbleiter oder ein organischer Halbleiter sein. In letztem Fall spricht man auch von einer organischen Leuchtdiode (OLED, organic light emitting diode).
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Die Lichtquelle ist in einer Ausgestaltung der Erfindung der Seitenkantenfläche der Innenscheibe zugeordnet und dazu geeignet, Licht über die Seitenkantenfläche in die Innenscheibe einzukoppeln. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht kann dabei direkt, ohne irgendwelche Umlenkungen, auf die Seitenkantenfläche treffen. Die Lichtquelle kann dabei seitlich der Innenscheibe in der durch die Innenscheibe definierten Ebene befinden. Dazu kann die Lichtquelle direkt an der Seitenkantenfläche befestigt sein, beispielsweise angeklebt oder angeklemmt sein. Alternativ kann sich die Lichtquelle auch in einem Gehäuse oder einer Halterung befinden und dort fixiert sein, wobei das Gehäuse oder die Halterung derart an der Innenscheibe befestigt ist, beispielsweise angeklebt oder angeklemmt, dass die Lichtquelle die Seitenkantenfläche bestrahlt. Es ist aber auch möglich, dass die Lichtquelle die Seitenkantenfläche nicht direkt bestrahlt, sondern die Strahlung dazu zunächst umgelenkt wird. So ist es denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse befindet, welches spiegelnde Flächen oder Wellenleiter beinhaltet, durch welche der Strahlengang des Lichts gestaltet wird. Dieses Gehäuse ist derart an der Verbundscheibe befestigt, dass der Strahlengang das Licht der Seitenkantenfläche der Innenscheibe zuführt. Die Lichtquelle selbst muss sich dann nicht seitlich der Innenscheibe in der durch die Innenscheibe definierten Ebene befinden, sondern kann beispielsweise in Durchsichtsrichtung vor oder hinter der Verbundscheibe angeordnet sein. Das besagte Gehäuse ist bevorzugt an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe befestigt und erstreckt sich von dort aus zur Seitenkantenfläche der Innenscheibe.
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Die Lichtquelle ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einer Ausnehmung der Innenscheibe zugeordnet. Die Innenscheibe weist also eine Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung ist bevorzugt ein Loch, also eine Durchführung, welche sich zwischen der außenseitigen und der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe erstreckt. Die Ausnehmung kann aber alternativ auch eine Vertiefung nach Art einer Sackbohrung sein (sackartige Vertiefung), welche sich ausgehend von der außenseitigen Oberfläche oder der innenraumseitigen Oberfläche in die Innenscheibe hinein erstreckt, ohne jedoch die gegenüberliegende Hauptfläche zu erreichen, wodurch sich eine Durchführung ergeben würde. Die Sackbohrung erstreckt sich bevorzugt ausgehen von der innenraumseitigen Oberfläche in die Innenscheibe hinein, weil diese auch nach der Lamination der Verbundscheibe noch zugänglich ist. Die Lichtquelle kann dann nachträglich eingesetzt werden und im Falle eines Defekts einfach ausgetauscht werden. Die Ausnehmung kann beispielsweise durch mechanisches Bohren oder durch Laserbearbeitung in der Innenscheibe erzeugt werden. Die Ausnehmung ist bevorzugt rund ausgebildet, kann aber grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, beispielweise auch eine polygonale Form. Damit ist die Grundfläche der Ausnehmung gemeint in der Ebene der mindestens einen Oberfläche der Innenscheibe, über welche die Ausnehmung in die Innenscheibe eingebracht ist. Die Ausnehmung hat insgesamt die Form eines Zylinders, bevorzugt senkrechten Zylinders. Der Zylinder ist bevorzugt ein Kreiszylinder (kreisrunde Grundfläche), kann aber auch beliebige andere Grundflächen aufweisen, beispielsweise eine elliptische Grundfläche (elliptischer Zylinder) oder eine polygonale Grundfläche (Prisma).
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Die Ausnehmung, sei es als Durchführung oder als Vertiefung, wird durch eine umlaufende Seitenkantenfläche begrenzt, welche sich zwischen den Hauptflächen der Innenscheibe erstreckt. Im Falle der Durchführung ist dies die einzige Begrenzungsfläche der Ausnehmung. Im Fall der sackartigen Vertiefung ist eine weitere Begrenzungsfläche vorhanden, welche derjenige Hauptfläche der Innenscheibe zugewandt ist, bis zu der sich die Vertiefung nicht erstreckt, und welche gleichsam den Boden der Sackbohrung bildet. Umfasst die Verbundscheibe mehrere Lichtquellen, so ist für jede Lichtquelle bevorzugt eine eigene Ausnehmung vorgesehen
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Die Lichtquelle ist in dieser Ausgestaltung der besagten Kantenfläche der Ausnehmung zugeordnet und dazu geeignet, Licht über diese Kantenfläche in die Innenscheibe einzukoppeln. Die Lichtquelle selbst kann dazu in der Ausnehmung angeordnet sein, so dass sie sich in der durch die Innenscheibe definierten Ebene befindet und das abgestrahlte Licht direkt, ohne irgendwelche Umlenkungen, auf die Kantenfläche trifft. Die Lichtquelle kann dazu beispielsweise in die Ausnehmung geklemmt oder an der Kantenfläche angeklebt sein. Es ist auch denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse oder einer Halterung befindet und dort fixiert ist, wobei das Gehäuse oder die Halterung in die Ausnehmung eingesetzt werden, bevorzugt passgenau. Es ist aber alternativ auch möglich, dass die Lichtquelle die Kantenfläche nicht direkt bestrahlt, sondern die Strahlung dazu zunächst umgelenkt wird. So ist es denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse befindet, wobei ein Teil des Gehäuses in die Ausnehmung eingesetzt ist, während sich ein anderer Teil des Gehäuses außerhalb der Ausnehmung befindet. Die Lichtquelle ist in dem Teil des Gehäuses außerhalb der Ausnehmung positioniert und das Licht wird durch spiegelnde Flächen oder Wellenleiter im Gehäuse derart umgelenkt, dass es die Kantenfläche der Ausnehmung bestrahlt. Das besagte Gehäuse ist bevorzugt an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe befestigt und erstreckt sich von dort aus in die Ausnehmung.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle einer der beiden Oberflächen (Hauptflächen) der Innenscheibe zugeordnet. Die Lichtquelle ist auf einer der Oberflächen angeordnet und strahlt Licht über diese Oberfläche in die Innenscheibe ein. Auf der anderen Oberfläche ist der Lichtquelle gegenüberliegend ein Lichteinkopplungsmittel angeordnet, welches geeignet ist, das durch die Innenscheibe hindurch auf das Lichteinkopplungsmittel treffende Licht über die besagte andere Oberfläche (also die Oberfläche, auf der das Lichteinkopplungsmittel angeordnet ist) in die Innenscheibe einzukoppeln. Das Lichteinkopplungsmittel kann beispielsweise als Mikroprismenfilm, als strukturierte Kunststofffolie oder als Kunststoffplatte mit einer flächigen Anordnung von Mikroprismen ausgebildet sein. Das Lichteinkopplungsmittel reflektiert das Licht zurück in die Innenscheibe, aber mit einem veränderten Winkel, der von 0° zur Flächennormalen abweicht. Das Licht wird an der Oberfläche der Innenscheibe gebrochen und zumindest ein Teil des resultierenden Lichts in der Innenscheibe trifft mit einem Einfallswinkel auf die gegenüberliegende Oberfläche, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, wodurch das Licht in die Innenscheibe eingekoppelt wird. Die Lichtquelle ist bevorzugt an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet, so dass sie nachträglich angebracht und im Falle eines Defekts einfach ausgetauscht werden kann.
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Sind mehrere Lichtquellen vorhanden, so können sämtliche Lichtquellen an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe positioniert sein. Alternativ können sämtliche Lichtquellen an oder in Ausnehmungen positioniert sein, wobei bevorzugt jeder Lichtquelle eine eigene Ausnehmung zugeordnet ist. Alternativ können sämtliche Lichtquellen auf einer der Oberflächen der Innenscheibe angeordnet sein mit einem ihnen gegenüberliegenden Lichteinkopplungsmittel auf der anderen Oberfläche. Es ist aber auch eine Kombination denkbar, wobei zwei oder drei Untergruppen der Lichtquellen vorliegen, bei denen die Lichteinkopplung unterschiedlich realisiert ist. Bei jeder Untergruppe ist die Lichteinkopplung auf eine der drei vorstehend beschriebenen Prinzipien realisiert (über die Seitenkantenfläche der Innenscheibe, über die Kantenfläche einer Ausnehmung oder über eine der Hauptfläche), wobei das Prinzip der Lichteinkopplung bei jeder Untergruppe ein anderes ist - das Prinzip jeder Untergruppe unterscheidet sich also vom Prinzip der anderen Untergruppe oder Untergruppen.
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Ist die Lichtquelle einer Ausnehmung der Innenscheibe zugeordnet, insbesondere in oder an einer Ausnehmung der Innenscheibe angeordnet, und bestrahlt die Kantenfläche dieser Ausnehmung, so ist bevorzugt die gesamte Seitenkantenfläche der Innenscheibe mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material versehen. Ist die Lichtquelle auf einer der Hauptflächen der Innenscheibe angeordnet und bestrahlt ein ihr gegenüberliegendes Lichteinkopplungsmittel auf der anderen Oberfläche, so ist bevorzugt ebenfalls die gesamte Seitenkantenfläche der Innenscheibe mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material versehen. Ist die Lichtquelle der Seitenkantenfläche der Innenscheibe zugeordnet, insbesondere an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe angeordnet, und bestrahlt diese, so ist bevorzugt die gesamte Seitenkantenfläche der Innenscheibe, mit Ausnahme desjenigen Abschnitts, der mit der Lichtquelle versehen ist, mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material versehen. In diesen Fällen wird der optimale Effekt erreicht, die Abstrahlung von Licht über die Seitenkante gänzlich verhindert und die Intensität der Abstrahlung über die lichtstreuenden Strukturen maximal gesteigert.
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Es ist alternativ aber auch denkbar, dass nur ein Abschnitt (Bereich) oder mehrere Abschnitte (Bereiche) der Seitenkantenfläche mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material versehen ist, während andere Abschnitte frei bleiben. Über diese Abschnitte ist eine Lichtabstrahlung dann zwar noch möglich, aber es wird dennoch eine Verbesserung erreicht gegenüber einer herkömmlichen Verbundscheibe ohne die reflektierende Schicht. Erfolgt die Lichteinkopplung über einen Bereich der Seitenkantenfläche, so liegt der Bereich mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material bevorzugt dem Bereich der Lichteinkopplung gegenüber. Die Verbundscheibe ist typischerweise näherungsweise polygonal ausgebildet, insbesondere näherungsweise viereckig. Mit „näherungsweise“ ist dabei insbesondere gemeint, dass die Seiten des Polygons beziehungsweise Vierecks im Gegensatz zur idealen geometrischen Figur häufig nicht gerade ausgebildet sind, sondern unabhängig voneinander konvex oder konkav gekrümmt. Die Seitenkantenfläche kann dann in mehrere Abschnitte (im Falle eines Vierecks beispielsweise vier Abschnitte) unterteilt werden, welche den Seiten des Polygons entsprechen, wobei einander benachbarte Abschnitte über eine Ecke miteinander verbunden sind. Erfolgt die Lichteinkopplung in einem der besagten Abschnitte über die Seitenkantenfläche, so ist der Bereich mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material bevorzugt in einem anderen der besagten Abschnitte der Seitenkantenfläche angeordnet beziehungsweise sind die Bereiche mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material bevorzugt in einem oder mehreren anderen der besagten Abschnitte der Seitenkantenfläche angeordnet mit. Besonders bevorzugt liegt der Abschnitt der Seitenkantenfläche mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material dem Abschnitt, über den die Lichteinkopplung erfolgt, gegenüber.
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Die lichtreflektierende Schicht kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Bevorzugt weist die lichtreflektierende Schicht einen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung der Lichtquelle von mindestens 90% auf, insbesondere etwa 100%. Die folgenden Ausgestaltungen sind bevorzugt:
- - Die lichtreflektierende Schicht ist aus einer metallhaltigen Paste ausgebildet. Die Paste enthält Metallpartikel oder metallhaltige Verbindungen, welche die lichtreflektierenden Eigenschaften sicherstellen. Das Metall kann beispielsweise Silber oder Aluminium sein. Eine solche Paste kann beispielsweise auf die Seitenkantenfläche aufgedruckt werden oder mittels eines Pinsels, einer Rolle oder eines Schwamms aufgetragen werden. Die Paste wird im Anschluss bevorzugt unter Temperatureinwirkung getrocknet und/oder in die Seitenkantenfläche eingebrannt. Die Paste kann Glasfritten enthalten, um eine stabile Verbindung mit der Seitenkantenfläche sicherzustellen.
- - Die lichtreflektierende Schicht ist eine Schicht eines Metalls oder einer Metalllegierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht. Eine solche Schicht kann beispielsweise mittels Gasphasenabscheidung aufgebracht werden, etwa durch Aufdampfen.
- - Die lichtreflektierende Schicht ist als reflektierende Polymerfolie ausgebildet. Eine solche Polymerfolie kann beispielsweise auf die Seitenkantenfläche aufgeklebt werden. Die reflektierende Polymerfolie kann beispielsweise eine Vielzahl von polymeren Schichten aufweisen, wobei Schichten mit einem höheren und Schichten mit einem niedrigeren Brechungsindex alternierend angeordnet sind. Die reflektierende Wirkung wird dann durch optische Interferenz hervorgerufen. Die reflektierende Polymerfolie kann alternativ beispielsweise Einlagerungen aufweisen, welche die reflektierende Wirkung hervorrufen, beispielsweise feine Luftblasen, welche Licht streuen, worauf die reflektierende Wirkung beruht.
- - Die lichtreflektierende Schicht ist als reflektierende keramische Schicht ausgebildet, beispielsweise auf Basis eines transparenten elektrisch leitfähigen Oxids (TCO, transparent conductive oxide) wie Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide).
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Das opake Material ist bevorzugt schwarz. Es verhindert die Durchsicht und weist dazu im sichtbaren Spektralbereich bevorzugt eine Transmission von weniger als 5% auf, insbesondere etwa 0%. Das opake Material kann schicht- oder folienartig auf der lichtreflektierenden Schicht aufgebracht sein, beispielsweise als Streifen oder Band einer opaken Folie, als opakes Klebeband, als opake Farbschicht, als Schicht einer opaken Paste oder als spritzgegossene oder extrudierte Kunststoffschicht. Unter einem schicht- oder folienartigen opaken Material wird ein solches Material verstanden, welches eine Schichtdicke von weniger als 1 mm aufweist, bevorzugt weniger als 500 µm, beispielsweise von 50 µm bis 1 mm oder von 50 µm bis 500 µm. Es kann aber auch ein dickeres, in drei Dimensionen ausgedehntes opakes Element oder Bauteil sein, beispielsweise aus Gummi oder einem spritzgegossenen oder extrudierten Kunststoff. Ein solches opakes Element oder Bauteil weist bevorzugt eine Dicke von mehr als 1 mm auf, bevorzugt mehr als 3 mm oder sogar mehr als 5 mm, beispielsweise von 1 mm bis 100 mm oder von 3 mm bis 50 mm. Es kann direkt an die Verbundscheibe angespritzt oder anextrudiert werden oder zunächst hergestellt und anschließend angebracht, beispielsweise angeklebt werden. Unter Dicke beziehungsweise Schichtdicke wird hier diejenige Dimension verstanden, die sich senkrecht zur Seitenkantenfläche der Innenscheibe erstreckt.
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In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform ist nur die Seitenkantenfläche der Innenscheibe mit der lichtreflektierenden Schicht und dem opaken Material versehen. Das opake Material ist bevorzugt als Schicht auf der lichtreflektierenden Schicht aufgebracht mit einer Schichtdicke von höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 500 µm. Die erfindungsgemäße Kantenversiegelung der Innenscheibe ist dann vorteilhaft unauffällig. Das opake Material ist in dieser Ausgestaltung bevorzugt ausgebildet als:
- - Streifen oder Band einer opaken Folie, insbesondere Polymer- oder Gummifolie; eine solche Folie kann über eine Schicht eines Klebstoffs auf der lichtreflektierenden Schicht befestigt werden, bei geeigneter Materialwahl ist es aber auch denkbar, dass die Folie an sich adhäsive Eigenschaften gegenüber der lichtreflektierenden Schicht aufweist, so dass kein eigener Klebstoff erforderlich;
- - als opakes Klebeband; ein solches Klebeband kann einfach auf der lichtreflektierenden Schicht angeklebt werden;
- - als opake Farbschicht oder als Schicht einer opaken Paste; eine solche Farbe oder Paste kann beispielsweise auf die lichtreflektierende Schicht aufgedruckt, aufgesprüht oder mittels eines Pinsels, einer Rolle oder eines Schwamms aufgetragen werden.
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Die genannten Ausgestaltungen des schichtartigen opaken Materials sind vorteilhaft einfach anzubringen. Das opake Material kann aber auch aus einem extrudierten Kunststoff ausgebildet sein. Auch damit sind dünne Schichten erzeugbar. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung des opaken Materials als spritzgegossener Kunststoff möglich. Der Kunststoff kann direkt an die Verbundscheibe anextrudiert oder angegossen werden, oder als fertiges Bauteil hergestellt und nachträglich angebracht, beispielsweise angeklebt werden.
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Die Außenscheibe und die Innenscheibe können in dieser Ausführungsform im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen, so dass ihre Seitenkantenflächen bündig angeordnet sind. Die Seitenkantenfläche einer der beiden Scheiben (bevorzugt der Innenscheibe) kann aber auch bereichsweise oder umlaufend gegenüber der Seitenkantenfläche der anderen Scheibe zurückgesetzt sein, so dass besagte andere Scheibe über die zurückgesetzte Scheibe übersteht.
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In weiteren Ausgestaltungen kann sich insbesondere das opake Material aber auch auf andere Oberflächen außer der Seitenkantenfläche der Innenscheibe erstrecken. In einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Seitenkantenfläche der Innenscheibe und die Zwischenschicht gegenüber der Seitenkantenfläche der Außenscheibe zurückgesetzt, so dass die Außenscheibe über die Zwischenschicht und die Innenscheibe übersteht, bevorzugt umlaufend. Das opake Material ist angrenzend an die Seitenkantenfläche der Innenscheibe, an die Zwischenschicht (genauer gesagt die Seitenkantenfläche der Zwischenschicht) und an den überstehenden Abschnitt der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet. Das opake Material schließt bevorzugt bündig mit der Seitenkantenfläche der Außenscheibe ab, es kann sich aber auch darüber hinaus erstrecken und sogar die Seitenkantenfläche der Außenscheibe ganz oder teilweise bedecken. Das opake Material ist in dieser Ausgestaltung bevorzugt ausgebildet aus Gummi oder einem extrudierten oder spritzgegossenen Kunststoff. Der Kunststoff kann direkt an die Verbundscheibe anextrudiert oder angegossen werden, oder als fertiges Bauteil hergestellt und nachträglich angebracht, beispielsweise angeklebt werden.
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Die lichtstreuende Struktur sorgt für die Streuung des sich in der Innenscheibe ausbreitenden Lichts, so dass dieses ausgekoppelt wird. Die von der lichtstreuenden Struktur belegte Fläche der Verbundscheibe erscheint dem Betrachter daher als leuchtende Fläche. Dies kann genutzt werden beispielsweise zur Beleuchtung des Innenraums oder zur Realisierung einer Anzeige zur Darstellung von Informationen. Die leuchtende Struktur kann in einem einzelnen zusammenhängenden Bereich der Verbundscheibe vorhanden sein oder auch in mehreren voneinander separierten Bereichen. Durch die lichtstreuende Struktur sind beliebige Formen oder Muster realisierbar.
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Die lichtstreuende Struktur hat bevorzugt direkten Kontakt zur Innenscheibe, um das sich darin ausbreitende Licht effizient zu streuen. Sie ist bevorzugt auf der innenraumseitigen oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht oder dort ausgebildet oder auf der mit der Innenscheibe in Kontakt stehenden Oberfläche der Zwischenschicht. Besonders bevorzugt ist die lichtstreuende Struktur auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht oder dort ausgebildet, weil sie dann im Innern des Laminats geschützt ist. Selbiges gilt für eine lichtstreuende Struktur auf der mit der Innenscheibe in Kontakt stehenden Oberfläche der Zwischenschicht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die lichtstreuende Struktur als Aufdruck ausgebildet, insbesondere aus Aufdruck auf einer der Oberflächen der Innenscheibe oder auf der der Innenscheibe zugewandten Oberfläche der Zwischenschicht. Ein Aufdruck auf der Innenscheibe ist bevorzugt als lichtstreuende Emaille ausgebildet. Diese Emaille kann beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgedruckt werden. Sie enthält bevorzugt Glasfritten, welche in die Oberfläche der Innenscheibe eingebrannt werden, wodurch eine aufgeraute und daher lichtstreuende Fläche entsteht. Ein Aufdruck auf der Zwischenschicht kann dadurch realisiert wird, dass eine Oberfläche einer thermoplastischen Folie mit einer lichtstreuenden Druckpaste bedruckt wird, beispielsweise im Siebdruckverfahren. Die Folie wird bei der Herstellung der Verbundscheibe zwischen Außen- und Innenscheibe eingelegt, um die Zwischenschicht auszubilden, wobei die bedruckte Oberfläche bevorzugt der Innenscheibe zugewandt wird, insbesondere mit direktem Kontakt zur Innenscheibe. Die lichtstreuende Struktur ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung transparent, so dass sie die Durchsicht durch die Verbundscheibe nicht wesentlich einschränkt. Der Aufdruck (die Emaille beziehungsweise Druckpaste) enthält daher bevorzugt kein Pigment. Aber es sind auch opake oder semitransparente lichtstreuende Strukturen mit Pigmenten denkbar, beispielsweise weiße Strukturen.
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Lichtstreuende Strukturen können aber auch durch Aufrauhung der betreffenden Oberfläche der Innenscheibe beziehungsweise der Zwischenschicht ausgebildet werden. Diese Aufrauhung kann mechanisch erfolgen (beispielsweise durch Schleiftechniken) oder auch durch Laserbearbeitung. Die Laserbearbeitung hat den Vorteil, dass die lichtstreuende Struktur auch in die fertig laminierte Verbundscheibe eingebracht werden kann, selbst dann, wenn sie sich im Innern der Verbundscheibe befinden soll, da die Laserstrahlung auch auf eine Ebene im Innern der Verbundscheibe (insbesondere die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe) fokussiert werden kann, beispielsweise durch die transparente Innenscheibe hindurch. Mit der Laserbearbeitung ist es außerdem möglich, die lichtstreuende Struktur nicht auf einer Oberfläche, sondern im Innern der Innenscheibe auszubilden.
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Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1,6 mm oder 2,1 mm.
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Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Außenscheibe und/oder die Zwischenschicht getönt. Die Innenscheibe ist bevorzugt klar. Dann kann sich das Licht vorteilhaft in der Innenscheibe ausbreiten und die beleuchtete lichtstreuende Struktur erscheint vor dem getönten Hintergrund vorteilhaft deutlich. Die Außenscheibe und/oder die Zwischenschicht sind bevorzugt derart getönt, dass die Lichttransmission der Verbundscheibe im sichtbaren Spektralbereich im Bereich von 0% bis 80% liegt, bevorzugt von 2% bis 20 %, ganz besonders bevorzugt von 4% bis 12%. Bei einer Lichttransmission von 0% dient die Verbundscheibe nur der Beleuchtung, während eine Durchsicht nicht möglich ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, insbesondere dann, wenn die Verbundscheibe eine Fahrzeug-Dachscheibe ist, ist die Außenscheibe getönt und weist eine Lichttransmission von 0% bis 95% auf oder von 2% bis 80%, ist die Zwischenschicht getönt und weist eine Lichttransmission von 0% bis 95% auf oder von 2% bis 80% und ist die Innenscheibe klar und weist eine Lichttransmission von mehr als 80%, insbesondere mehr als 90% auf.
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Die thermoplastische Zwischenschicht umfasst zumindest eine Lage eines thermoplastischen Verbindungsmaterial, welche bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon enthält, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus zumindest einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Folie beträgt bevorzugt von 0,3 mm bis 2 mm, wobei besonders die Standarddicken von 0,36 mm und 0,76 mm gebräuchlich sind. Die Zwischenschicht kann auch mehrere Lagen thermoplastischen Materials umfassen und beispielsweise aus mehreren flächig übereinander angeordneten Polymerfolien ausgebildet sein.
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Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein. Die Verbundscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, insbesondere wenn sie als Kraftfahrzeugscheibe eingesetzt, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Verbundscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren, im Gebäude- oder Architekturbereich vorgesehen ist.
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Die Verbundscheibe weist bevorzugt einen opaken Maskierungsbereich auf, durch den keine Durchsicht möglich ist. Dieser Maskierungsbereich ist bevorzugt umlaufend im Randbereich der Verbundscheibe angeordnet und umgibt den zentralen transparenten Durchsichtsbereich rahmenartig. Dies ist insbesondere für Fahrzeugscheiben gebräuchlich. Der Maskierungsbereich ist bevorzugt durch einen opaken Abdeckdruck ausgebildet, der besonders bevorzugt zumindest auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht ist. Ist die Lichtquelle in oder an einer Ausnehmung der Innenscheibe angeordnet, so befindet sich diese Ausnehmung bevorzugt im Maskierungsbereich der Verbundscheibe. Die Lichtquelle ist dadurch optisch unauffällig.
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Die Erfindung umfasst außerdem ein Fahrzeug, ausgestattet mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe. Die Verbundscheibe ist bevorzugt die Dachscheibe, wobei die lichtstreuenden Strukturen insbesondere der Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums dienen. Die Scheibe kann aber auch die Windschutzscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe sein.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann hergestellt werden durch ein Verfahren, wobei die Außenscheibe und die Innenscheibe über die Zwischenschicht durch Lamination miteinander verbunden werden, wie es bei der Herstellung von Verbundscheiben üblich ist. Es können an sich bekannte Verfahren zur Lamination zum Einsatz kommen, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
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Soll die Fahrzeugscheibe gebogen sein, so werden die Einzelscheiben bevorzugt vor der Lamination einem Biegeprozess unterzogen, beispielsweise durch Schwerkraftbiegen, Pressbiegen und/oder Saugbiegen. Bevorzugt werden die Außenscheibe und die Innenscheibe aufeinanderliegend gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.
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Im besagten Verfahren wird die Innenscheibe oder die Zwischenschicht vor oder nach der Lamination und vor oder nach einem etwaigen Biegeprozess mit der lichtstreuenden Struktur versehen. Dies erfolgt bevorzugt durch Drucken, beispielsweise Siebdruck. Alternativ kann die lichtstreuende Struktur durch Aufrauhung erzeugt werden, beispielsweise mechanisch oder durch Laserbearbeitung. Besonders bevorzugt wird die lichtstreuende Struktur vor etwaigen Biegeprozessen und vor der Lamination erzeugt, insbesondere wenn sie aufgedruckt wird. Lichtstreuende Strukturen durch Laserbearbeitung, durch Aufdrucken auf die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe oder durch mechanische Aufrauhung der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe kann prinzipiell auch nach etwaigen Biegeprozessen und nach der Lamination der Verbundscheibe erfolgen.
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Im besagten Verfahren wird zumindest ein Bereich der Seitenkantenfläche der Innenscheibe vor oder nach der Lamination und vor oder nach einem etwaigen Biegeprozess mit einer lichtreflektierenden Schicht versehen wird. Dies kann beispielsweise durch Aufdrucken oder Auftragen (mit beispielsweise einem Pinsel, einer Rolle oder einem Schwamm) einer metallhaltigen Paste, durch Abscheiden einer Metallschicht durch Gasphasenabscheidung, durch Ankleben einer reflektierenden Polymerfolie oder durch Ausbilden einer reflektierenden keramischen Schicht. Es ist vorteilhaft, die lichtreflektierende Schicht erst nach der Lamination an der fertigen Verbundscheibe anzubringen - so läuft sie während der etwaigen Biegeprozesse und der Lamination nicht Gefahr, beschädigt zu werden.
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Im besagten Verfahren wird auf der lichtreflektierenden Schicht vor oder nach der Lamination das opake Material angebracht. Es ist vorteilhaft, wenn das opake Material unmittelbar nach dem Anbringen der lichtreflektierenden Schicht erfolgt, weil es diese lichtreflektierende Schicht dann bei weiteren Verfahrensschritten oder der weiteren Handhabung der Verbundscheibe vor Beschädigung schützen kann.
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Wenn die lichtstreuende Schicht und das opake Material als Folien oder Klebebänder bereitgestellt werden, ist es alternativ auch möglich, dass zunächst lichtstreuende Struktur und opakes Material fest miteinander verbunden werden und dieser Verbund anschließend an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe angebracht wird.
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Im besagten Verfahren wird die Lichtquelle an der Seitenkantenfläche der Innenscheibe oder in oder an der etwaigen Ausnehmung der Innenscheibe angeordnet. Dies erfolgt bevorzugt nach der Lamination an der ansonsten fertigen Verbundscheibe als letzter Verfahrensschritt. Erfolgt die Lichteinkopplung über eine Hauptfläche der Innenscheibe mit einem Lichteinkopplungsmittel, so wird dieses bevorzugt vor der Lamination an der besagten Hauptfläche angebracht oder an der gewünschten Stelle in den Schichtstapel eingelegt, der anschließend zur Verbundscheibe laminiert wird, insbesondere zwischen Innenscheibe und Zwischenschicht.
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In einer vorteilhaften Ausführung wird das opake Material in Form eines Streifens oder Bands einer opaken Folie, in Form eines opaken Klebebands angebracht, insbesondere angeklebt, oder als opake Farbschicht oder Schicht einer opaken Paste, beispielsweise durch Auftragen mit einem Pinsel einer Rolle oder einem Schwamm.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das opake Material durch Spritzguss oder Extrusion erzeugt. Es kann anschließend an der Verbundscheibe befestigt, beispielsweise angeklebt werden. Besonders bevorzugt wird es direkt an die Verbundscheibe angespritzt beziehungsweise anextrudiert (also durch Spritzguss oder Extrusion angebracht). Beim Anspritzen wird der Randbereich der Verbundscheibe in einem Spritzgusswerkzeug positioniert, welches eine Kavität ausbildet, die der gewünschten Form und Anordnung des opaken Materials entspricht. Diese Kavität wird mit einer opaken Kunststoffmasse gefüllt, welche anschließend ausgehärtet wird. Beim Anextrudieren wird eine Extrusionsdüse umlaufend um die Verbundscheibe geführt wird und das Polymermaterial direkt an die vorgesehene Position gespritzt.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann verwendet werden als Fensterscheibe eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes oder eines Innenraums, in Möbeln oder Einrichtungsgegenständen. Besonders bevorzugt wird die Verbundscheibe als Fahrzeugscheibe verwendet, insbesondere als Fahrzeug-Dachscheibe, alternativ aber auch als Windschutzscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe. Das Fahrzeug kann ein beliebiges Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug sein, ist bevorzugt ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
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Es zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Z aus 1,
- 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
- 4 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Z aus 3.
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1 und 2 zeigen je ein Detail einer ersten beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe. Die Verbundscheibe ist als Fahrzeug-Dachscheibe vorgesehen. Sie ist der Einfachheit halber plan dargestellt, wobei Fahrzeug-Dachscheiben typischerweise gebogen ausgebildet sind. Die Verbundscheibe ist strukturell aus einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2 aufgebaut, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas und weisen beispielsweise eine Dicke von jeweils 2,1 mm auf. Die Außenscheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche 1 auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche II, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist, sowie eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Ebenso weist die Innenscheibe 2 eine außenseitige Oberfläche III auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche IV, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist, sowie eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche e. Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 und die außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe 2 sind einander zugewandt und über die thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden. Die Zwischenschicht 3 ist aus einer einzelnen Folie auf Basis von PVB ausgebildet mit einer Dicke von beispielsweise 0,76 mm. Die Seitenkantenflächen sind der Einfachheit halber plan dargestellt, sind in der Realität aber häufig infolge eines Kantenschliffs konvex abgerundet. Die Außenscheibe 1 und die Zwischenschicht 3 sind beispielsweise getönt, während die Innenscheibe 2 aus Klarglas gefertigt ist. Die Gesamttransmission durch die Verbundscheibe beträgt infolge dieser Tönung beispielsweise weniger als 15%.
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Die Innenscheibe 2 ist in einem Randbereich mit einer Ausnehmung 4 versehen, welche sich als Durchführung vollständig durch die Innenscheibe 2 erstreckt, also von ihrer außenseitigen Oberfläche III bis zu ihrer innenraumseitigen Oberfläche IV. Diese Ausnehmung 4 weist beispielsweise eine kreisförmige Grundfläche auf und wird von einer umlaufenden Kantenfläche i begrenzt. Die Ausnehmung 4 hat insgesamt die Form eines Kreiszylinders, wobei die Kantenfläche i die Mantelfläche bildet und die Grundflächen des Zylinders durch den Ein- und Ausgang der Ausnehmung in der außenseitigen Oberfläche III beziehungsweise innenraumseitigen Oberfläche IV gegeben sind. In die Ausnehmung 4 ist eine Lichtquelle 5 eingesetzt, welche beispielsweise an die Kantenfläche i angeklebt ist. Die Lichtquelle 5 ist beispielsweise als Leuchtdiode (LED) ausgeführt. Sie strahlt im Betrieb sichtbares Licht ab, welches über die Kantenfläche i in die Innenscheibe 2 eingekoppelt wird und sich dort infolge von Totalreflexion an ihren Oberflächen III, IV ausbreitet. Auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 sind außerdem lichtstreuende Strukturen 6 aus einer transparenten Emaille aufgedruckt. Wenn das Licht der Lichtquelle 5 auf diese lichtstreuenden Strukturen 6 trifft, wird es gestreut und dadurch aus der Innenscheibe 2 ausgekoppelt. Die lichtstreuenden Strukturen 6 erscheinen einem Fahrzeug-Insassen dadurch als leuchtende Flächen, welche beispielsweise zur Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden können.
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Neben den Strahlungsanteilen, die auf die diese lichtstreuenden Strukturen 6 treffen, werden bei herkömmlichen Verbundscheiben dieser Art auch diejenigen Strahlungsanteile ausgekoppelt, die auf die Seitenkantenfläche e treffen. Die Seitenkantenfläche e strahlt also unerwünscht ebenfalls Strahlung ab, was einerseits störend sein kann und andererseits die Gesamtstrahlung, die zur Streuung an den lichtstreuenden Strukturen 6 zur Verfügung steht, reduziert. Die Intensität der an den lichtstreuenden Strukturen 6 gestreuten Strahlung wird dadurch verringert beziehungsweise der Wirkungsgrad der Beleuchtung reduziert.
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Um dies zu vermeiden, ist die Seitenkantenfläche e der Innenscheibe 2 umlaufend mit einer lichtreflektierenden Schicht 7 versehen, auf der zusätzlich ein opakes Material 8 angeordnet ist. Dies ist der besseren Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt, aber in der vergrößerten Darstellung der 2 zu sehen. Die lichtreflektierende Schicht 7 reflektiert das auf die Seitenkantenfläche e treffende Licht in die Innenscheibe 2 zurück, es geht also nicht verloren.
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Das opake Material 4 verdeckt die lichtreflektierende Schicht 7 einerseits ästhetisch vorteilhaft und schützt sie andererseits vor Beschädigung oder Korrosion.
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Die lichtreflektierende Schicht 7 ist beispielsweise aus einer metallhaltigen Paste ausbildet, als Metallschicht oder als lichtreflektierende Polymerfolie. Das opake Material 8 ist beispielsweise als opakes Klebeband ausgebildet.
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Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 ist in einem umlaufenden Randbereich mit einem Abdeckdruck 9 versehen, welcher einen opaken Maskierungsbereich der Verbundscheibe ausbildet, wie es bei Fahrzeugscheiben üblich ist. Die Ausnehmung 4 mit der Lichtquelle 5 ist in diesem Maskierungsbereich angeordnet, wodurch sie vorteilhaft unauffällig sind.
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3 und 4 zeigen je ein Detail einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe. Die Außenscheibe 1 mit dem Abdeckdruck 9 ist ebenso ausgebildet wie in der ersten Ausgestaltung der 1 und 2. Auch die Innenscheibe 2 mit der Ausnehmung 4 samt Lichtquelle 5 und den lichtstreuenden Strukturen 6 sowie die thermoplastischen Zwischenschicht 3 sind grundsätzlich ausgebildet wie in der ersten Ausgestaltung, weisen aber im Unterschied dazu eine geringere Fläche auf als die Außenscheibe 1 und sind derart angeordnet, dass sie gegenüber der Außenscheibe 1 zurückgesetzt sind. Die Außenscheibe 1 ragt also umlaufend über die Zwischenschicht 3 und die Innenscheibe 2 über.
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Die Seitenkantenfläche e der Innenscheibe 2 ist wiederum mit der lichtreflektierenden Schicht 7 versehen. Das opake Material 8 ist in dieser Ausgestaltung aus einem opaken Kunststoff ausgebildet und grenzt an die Seitenkantenfläche e mit der lichtreflektierenden Schicht 7 und der Seitenkantenfläche der Zwischenschicht 3 an. Gegenüberliegend schließt das opake Material bündig mit der Seitenkantenfläche der Außenscheibe 1 ab. Das opake Material kann direkt an die Verbundscheibe anextrudiert werden, indem eine Extrusionsdüse umlaufend um die Verbundscheibe geführt wird und das Polymermaterial direkt an die vorgesehene Position spritzt. Das opake Material kann alternativ direkt an die Verbundscheibe angegossen werden, indem ihr Randbereich in einem geeigneten Spritzguss-Werkzeug positioniert wird. Alternativ kann das opake Material 8 aber auch in der gewünschten Form hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzguss oder Extrusion, und anschließend angebracht, beispielsweise angeklebt werden.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Außenscheibe
- 2
- Innenscheibe
- 3
- thermoplastische Zwischenschicht
- 4
- Ausnehmung der Innenscheibe 2
- 5
- Lichtquelle
- 6
- lichtstreuende Struktur
- 7
- lichtreflektierenden Schicht
- 8
- opakes Material
- 9
- Abdeckdruck
- I
- außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
- II
- innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
- III
- außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2
- IV
- innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2
- e
- Seitenkantenfläche der Innenscheibe 2
- i
- Kantenfläche der Ausnehmung 4
- Z
- vergrößerter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014060409 A1 [0002]
- WO 2014167291 A1 [0002]
