EP4251418A1 - Verbundscheibe mit sonnenschutzbeschichtung - Google Patents

Verbundscheibe mit sonnenschutzbeschichtung

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EP4251418A1
EP4251418A1 EP21811386.8A EP21811386A EP4251418A1 EP 4251418 A1 EP4251418 A1 EP 4251418A1 EP 21811386 A EP21811386 A EP 21811386A EP 4251418 A1 EP4251418 A1 EP 4251418A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pane
layer
dielectric
silver
sun protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21811386.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Svenja BOURONE
Alexandra TOUMAR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4251418A1 publication Critical patent/EP4251418A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars

Definitions

  • the invention relates to a laminated pane with an improved sun protection coating and its use.
  • Composite panes with electrically conductive coatings are well known in the automotive sector, for example as windshields with a heatable, transparent coating.
  • the coating typically includes several silver layers that are applied alternately with dielectric layers, which ensures high electrical conductivity on the one hand and sufficient transmission in the visible spectral range on the other.
  • More complex electrically conductive coatings for windshields are also known, which are used, for example, as IR-reflective coatings in order to reduce the heating of the vehicle interior and thereby improve thermal comfort.
  • the coatings can also be used as heatable coatings by connecting them to a voltage source so that a current flows through the coating.
  • Suitable coatings contain conductive, metallic layers, in particular based on silver.
  • Silver-containing transparent coatings are known, for example, from WO03/024155, US2007/0082219A1, US2007/0020465A1, WO2013/104438 or WO2013/104439.
  • sun protection coatings are sought which are not only heatable but also have low total solar transmission (TTS), low external reflection and neutral or blue reflection colors. In particular, yellow, red and violet reflection colors are perceived as disruptive and should be avoided.
  • Good sun protection properties of vehicle glazing also help to reduce the energy consumption of the air conditioning system and are therefore also desirable from an environmental point of view.
  • reduced energy consumption of secondary systems, such as air conditioning and heating means an increase in range.
  • DC converters also called DC/DC converters
  • DC converters are usually used in electric vehicles, which increase the on-board voltage from 14 V to a supply voltage of 42 V, with which the heated windshield is operated.
  • Heatable solar control coatings designed for use in internal combustion engine vehicles are typically designed for a 14V supply voltage and are not compatible with the working range of the 14V/42V DC/DC converter.
  • TTS reduced total solar transmission
  • a low total solar transmission (TTS) is usually associated with a high external reflectivity of the coating, but in practice the lowest possible amount of both values is desirable.
  • TTS total solar transmission
  • the legal requirements for windscreens in accordance with the procedures specified in ECE-R 43, Appendix 3, Section 9.1 for testing the light transmittance of motor vehicle windows must be observed, according to which the total transmission T L must be at least 70%.
  • a sun protection coating is to be used as a heatable coating in the automotive sector, have a visually appealing reflective color and at the same time be compatible with the DC converters commonly used in electric cars, high demands are placed on its optical and electrical properties.
  • WO2019/206493A1 discloses a composite pane for a head-up display, at least one electrically conductive coating on one of the surfaces of the outer pane or the inner pane of the composite pane facing the thermoplastic intermediate layer and an anti-reflection coating on the surface of the inner pane facing away from the thermoplastic intermediate layer.
  • the electrically conductive coating comprises at least four electrically conductive silver layers with a total thickness of at least 60 nm, with dielectric layers being arranged in each case between the silver layers. Viewed from the inner pane in the direction of the outer pane, the third layer of silver following the inner pane is the silver layer with the greatest thickness.
  • WO2020/094422 A1 relates to a projection arrangement for a head-up display (HUD), at least comprising a composite pane with a HUD area, an electrically conductive coating on the surface of the outer pane or the inner pane facing the thermoplastic intermediate layer, and a projector.
  • the electrically conductive coating comprises at least four electrically conductive layers, which are each arranged between two dielectric layers, the sum of Thickness of all electrically conductive layers is at most 30 nm and at least one of the electrically conductive layers has a thickness of at most 5 nm.
  • WO 2020/094423A1 describes a projection arrangement for a head-up display (HUD), which comprises a composite pane with an electrically conductive coating and a projector, the electrically conductive coating comprising at least three electrically conductive layers, the sum of the thicknesses of all electrically conductive layers is at most 30 nm and the electrically conductive layers have a thickness of 5 nm to 10 nm.
  • HUD head-up display
  • the object of the present invention is to provide a further improved composite pane with sun protection function, wherein the electrical, energetic and optical properties of the composite pane are to be further improved.
  • the laminated pane according to the invention comprises an outer pane with an outside surface (side I) and an inside surface (side II), an inner pane with an outside surface (side III) and an inside surface (side IV) and a thermoplastic intermediate layer which covers the inside Connects the surface of the outer pane to the outside surface of the inner pane, with the composite pane having at least one sun protection coating between the outer pane and the inner pane which essentially reflects or absorbs rays outside the visible spectrum of solar radiation, in particular infrared rays, the sun protection coating starting in the direction of the inner pane seen in the direction of the outer pane, a layer sequence - first dielectric module (M1),
  • the silver layers (Ag1, Ag2, Ag3) of the sun protection coating according to the invention have a relative layer thickness of Ag2>Ag1>Ag3.
  • the second silver layer Ag2 is the silver layer with the greatest thickness, followed by the first silver layer Ag1, the thickness of which lies between the thickness of the second silver layer and the thickness of the third silver layer, and the third silver layer Ag3 as the silver layer with the smallest layer thickness.
  • the first silver layer Ag1 and the third silver layer Ag3 have a relative layer thickness of 1.0 ⁇ Ag1/Ag3 to one another, while the second silver layer Ag2 and the third silver layer have a relative layer thickness of 1.2 ⁇ Ag2/Ag3 ⁇ 2 to one another. This has proven to be particularly advantageous with regard to further improved optical and electrical properties of the laminated pane, in particular with regard to a visually appealing blue reflection color of the coating at different reflection angles.
  • the structure of the layer sequence of the sun protection coating according to the invention is viewed starting from the direction of the inner pane.
  • the fourth dielectric module is the layer of solar control coating closest to the interior surface (Side II) of the outer pane and the first dielectric module is the layer of solar control coating closest to the outside surface (Side III) of the inner pane.
  • the first dielectric module (M1) closest to the outside surface (side III) of the inner pane is followed in this order by the first silver layer (Ag1), the second dielectric module (M2), the second silver layer (Ag2 ), the third dielectric module (M3), the third silver layer (Ag3) and the fourth dielectric module (M4).
  • the fourth dielectric module is thus the layer of the sun protection coating furthest away from the outside surface (side III) of the inner pane and closest to the inside surface (side II) of the outer pane.
  • the silver layers are each arranged between dielectric modules, ie dielectric layers or layer sequences.
  • the sun protection coating is arranged between the interior surface (side II) of the outer pane and the outside surface (side III) of the inner pane and can, for example, be applied to one of the pane surfaces or integrated into the thermoplastic intermediate layer.
  • the layer thickness of the second silver layer (Ag2) of the sun protection coating is greater than the respective layer thickness of the two other silver layers Ag1 and Ag3 lying above and below.
  • the first silver layer Ag1 is arranged in the layer sequence of the sun protection coating below the second silver layer Ag2 and thus further away from the outer pane, while the third silver layer Ag3 is arranged in the layer sequence above the second silver layer Ag2 and thus closer to the outer pane. Furthermore, the thickness of the first silver layer Ag1 is larger than the thickness of the third silver layer Ag3.
  • a laminated glass pane according to the invention has significantly improved electrical, optical and aesthetic properties compared to the previously known laminated glass panes with sun protection coating and at the same time has good energy properties, in particular unwanted color tones in the reflection of the laminated pane can be minimized or even completely avoided. Furthermore, at most a very small angle-dependent change in the reflection color is achieved.
  • the composite pane according to the invention is compatible with a 14V/42V DC converter and can be heated with a supply voltage of 42V if necessary.
  • the composite pane comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • the laminated pane is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening, in particular the window opening of a vehicle.
  • the inner pane refers to the pane of the laminated pane facing the interior (in particular the vehicle interior).
  • the outer pane refers to the pane facing the outside environment.
  • the laminated pane has an upper edge and a lower edge as well as two side edges running in between.
  • the upper edge is that edge which is intended to point upwards in the installation position.
  • the lower edge designates that edge which is intended to point downwards in the installation position.
  • the top edge is often referred to as the roof edge and the bottom edge as the engine edge.
  • the outer pane and the inner pane each have an outside and an inside surface and a circumferential side edge running in between.
  • the outside surface designates that main surface which is intended to face the external environment in the installed position.
  • the interior-side surface designates that main surface which is intended to face the interior in the installed position.
  • the interior surface of the outer pane and the outside surface of the inner pane face each other and are connected to one another by the thermoplastic intermediate layer.
  • the sun protection coating of the laminated pane according to the invention is preferably applied to one of the surfaces of the two panes facing the intermediate layer, ie the interior surface of the outer pane or the outside surface of the inner pane.
  • the sun protection coating can also be arranged within the thermoplastic intermediate layer, for example applied to a carrier film which is arranged between two thermoplastic connecting films.
  • the sun protection coating is also suitable as an IR-reflecting coating.
  • the coating is applied to the entire surface of the pane surface with the exception of a peripheral edge area and optionally local areas which, as communication, sensor or camera windows, are intended to ensure the transmission of electromagnetic radiation through the composite pane and are therefore not provided with the coating.
  • the surrounding uncoated edge area has a width of up to 20 cm, for example. It prevents the coating from coming into direct contact with the surrounding atmosphere, so that the coating inside the laminated pane is protected from corrosion and damage.
  • the laminated pane is a windshield and the sun protection coating is a transparent coating.
  • a transparent coating is understood to be a coating that has an average transmission in the visible spectral range of at least 70%, preferably at least 72.5%, which means that it does not significantly restrict the view through the pane.
  • a transmission in the visible range of light of at least 72.5% is particularly advantageous if additional components of the pane limit the transmission.
  • the coating is suitable for being heated with a supply voltage of preferably 42 V, but can also be heated without the corresponding electrical connections for heating can be used as a pure sun protection coating.
  • At least 80% of the pane surface is preferably provided with the coating according to the invention.
  • first layer is arranged above a second layer, this means within the meaning of the invention that the first layer is arranged further in the direction of the outer pane than the second layer. If a first layer is arranged below a second layer, this means within the meaning of the invention that the second layer is arranged further in the direction of the inner pane than the first layer.
  • the layer mainly consists of this material, in particular essentially of this material in addition to any impurities or dopings.
  • the sun protection coating is a layer stack or a layer sequence, in particular of thin layers, comprising a plurality of silver layers, each silver layer being arranged between two dielectric layers or layer sequences.
  • dielectric modules are referred to as dielectric modules.
  • a dielectric module is thus understood to mean a dielectric layer which can be formed from a single layer, that is to say a single dielectric layer, or from a plurality of layers of dielectric layers.
  • the coating is therefore a thin-layer stack with n silver layers and (n+1) dielectric layers or layer sequences, where n is a natural number and a lower dielectric layer or layer sequence is followed by a silver layer and a dielectric layer or layer sequence in alternation.
  • the sun protection coating is a thin layer stack, ie a layer sequence of thin individual layers, and preferably comprises at least four dielectric modules (M 1, M2, M3 and M4), ie at least four dielectric layers.
  • Each functional silver layer is sandwiched between two dielectric layers or stacks.
  • the functional layers or layer sequences and the dielectric layers are arranged in such a way that at least one dielectric layer is arranged between each two adjacent functional silver layers between which no further functional silver layer is arranged and that at least one further dielectric layer is arranged above the uppermost functional layer and that at least one further dielectric layer is arranged below the bottom functional layer.
  • the sun protection coating according to the invention has at least three silver layers. Said natural number n is therefore at least 3.
  • the coating comprises at least the following layers or layer sequences, which are arranged in the specified order starting from the inner pane to the outer pane: - a first dielectric layer or layer sequence as module M1, a first silver layer Ag1 , a second dielectric layer or layer sequence as module M2, a second silver layer Ag2, a third dielectric layer or layer sequence as module M3, - a third silver layer Ag3 and a fourth dielectric layer or layer sequence as module M4.
  • the coating according to the invention can include further silver layers and dielectric modules which are arranged above the fourth dielectric module M4 (n>3).
  • said natural number n is exactly 3.
  • the sun protection coating preferably contains exactly three silver layers, ie not less than three and also not more than three silver layers.
  • more complex layer structures are not necessary to achieve the required specifications of the coatings.
  • more complex layer structures are more complex to deposit. In that sense it is a great advantage of the invention is to achieve the desired properties of the coating with only three layers of silver.
  • other metal-containing layers can be present which do not contribute significantly to the sun protection properties of the coating but serve a different purpose. This applies in particular to metallic blocker layers with a geometric thickness of less than 1 nm, which are preferably arranged between the silver layer and the dielectric modules.
  • the silver layers give the sun protection coating the basic IR-reflecting effect and the electrical conductivity required to heat the pane.
  • the term silver layer is a designation for a layer formed on the basis of silver.
  • the silver layers are based on silver.
  • the silver layers preferably contain at least 90% by weight silver, particularly preferably at least 99% by weight silver, very particularly preferably at least 99.9% by weight silver.
  • the silver layers can have dopings, for example palladium, gold, copper or aluminum.
  • the first dielectric module M1, the second dielectric module M2, the third dielectric module M3 and the fourth dielectric module M4 preferably have a relative optical layer thickness of M2/M1>1.9, M2/M3>0.8 and M2/M4> 2 to each other.
  • a laminated pane with this embodiment of the sun protection coating shows further improved optical and aesthetic properties and a higher transmission TL in the visible range of light.
  • all of the dielectric layers have a refractive index greater than 1.8, preferably greater than 1.9.
  • all of the dielectric layers or layer sequences of the dielectric modules are formed exclusively from dielectric layers with a refractive index of greater than 1.8. Good results are achieved with this.
  • the dielectric layers can be based, for example, on silicon nitride (S13N4), silicon-metal mixed nitrides (such as silicon zirconium nitride (SiZrN), silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride), aluminum nitride (AlN), tin oxide (SnO), manganese oxide (MnO), tungsten oxide (WO3), niobium oxide (Nb 2 0s), bismuth oxide (B12O3), titanium dioxide (T1O2), zinc oxide (ZnO) or tin-zinc mixed oxide (SnZnO).
  • silicon nitride Si13N4
  • silicon-metal mixed nitrides such as silicon zirconium nitride (SiZrN), silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride
  • refractive indices are generally given in relation to a wavelength of 550 nm.
  • the optical thickness is the product of the geometric thickness and the refractive index (at 550 nm).
  • the optical thickness of a layer sequence is calculated as the sum of the optical thicknesses of the individual layers.
  • the refractive index can be determined, for example, by means of ellipsometry. Ellipsometers are commercially available, for example from Sentech.
  • the refractive index of a dielectric layer is preferably determined by first depositing it as a single layer on a substrate and then measuring the refractive index using ellipsometry.
  • the layers of the layer sequence are each deposited alone as individual layers on a substrate and the refractive index is then determined by means of ellipsometry.
  • a refractive index of at least 1.8 can be achieved for each of these individual layers.
  • Dielectric layers with a refractive index of at least 1.8 and methods for their deposition are known to those skilled in the field of thin layers. Physical vapor deposition methods, in particular magnetron sputtering, are preferably used.
  • the materials mentioned in the present description can be deposited stoichiometrically, under-stoichiometrically or over-stoichiometrically.
  • the materials can have dopings, in particular aluminum, boron, zirconium or titanium. Due to the doping, dielectric materials can be provided with a certain electrical conductivity. The person skilled in the art will nevertheless identify them as dielectric layers with regard to their function, as is usual in the area of thin layers.
  • the material of the dielectric layers preferably has an electrical conductivity (reciprocal of the specific resistance) of less than 10 4 S/m.
  • the material of the silver layers preferably has an electrical conductivity greater than 10 4 S/m.
  • the first dielectric module, the second dielectric module, the third dielectric module and/or the fourth dielectric module preferably contain a dielectric layer that acts as an antireflection layer.
  • each dielectric module contains a dielectric layer as an antireflection layer.
  • the anti-reflective layers reduce the reflection of visible light and thus increase the transparency of the coated pane.
  • the antireflection coatings are formed on the basis of silicon nitride, for example (S13N4), silicon-metal mixed nitrides such as silicon zirconium nitride (SiZrN), aluminum nitride (AIN) or tin oxide (SnO).
  • the antireflection coatings can also have doping.
  • the anti-reflective layers preferably have geometric thicknesses of 5 nm to 100 nm, particularly preferably 6 nm to 60 nm. Silicon nitrides are particularly preferred as anti-reflective layers because they have a higher refractive index than the oxides, resulting in a comparatively lower layer thickness of the Silicon nitride is required. Furthermore, good color properties of the coating are achieved.
  • one or more dielectric modules has a first matching layer, preferably at least each dielectric module, which is arranged below a silver layer.
  • the first adaptation layer is preferably arranged above the antireflection layer.
  • the first adaptation layer is preferably arranged directly below the first silver layer, so that it is in direct contact with the respective silver layer. This is particularly advantageous with regard to the crystallinity of the silver layer.
  • one or more dielectric modules has a second matching layer, preferably each dielectric module, which is arranged above a silver layer.
  • the second adaptation layer is preferably arranged below the antireflection layer.
  • the first matching layer and/or the second matching layer preferably contains zinc oxide ZnO.
  • the first matching layer and/or the second matching layer preferably contains dopings.
  • the first matching layer and/or the second matching layer can contain aluminum-doped zinc oxide (ZnO:Al), for example.
  • the zinc oxide is preferably deposited sub-stoichiometrically with respect to the oxygen in order to avoid a reaction of excess oxygen with the silver-containing layer.
  • the geometric layer thicknesses of the first adjustment layer and the second adjustment layer are preferably from 5 nm to 20 nm, particularly preferably from 8 nm to 20 nm.
  • Zinc oxide has proven to be the preferred material for the adjustment layers due to its good smoothing properties, with an advantageously high conductivity of the adjacent silver layer can be achieved.
  • one or more dielectric modules has at least one dielectric layer as a smoothing layer, preferably each dielectric module that is arranged between two silver layers, in particular preferably additionally also the lowest first dielectric module.
  • the at least one smoothing layer is arranged below the first matching layers, preferably between the antireflection layer and the first matching layer if such a first matching layer is present.
  • the smoothing layer is particularly preferably in direct contact with the first adaptation layer.
  • the smoothing layer brings about an optimization, in particular smoothing, of the surface for a silver layer subsequently applied on top.
  • a silver layer deposited on a smoother surface has a higher transmittance with a lower surface resistance at the same time.
  • the geometric layer thickness of a smoothing layer is preferably from 5 nm to 20 nm, particularly preferably from 7 nm to 12 nm.
  • the smoothing layer preferably has a refractive index of less than 2.2.
  • the smoothing layer preferably contains at least one non-crystalline oxide.
  • the oxide can be amorphous or partially amorphous (and thus partially crystalline), but is not fully crystalline.
  • the non-crystalline smoothing layer has a low level of roughness and thus forms an advantageously smooth surface for the layers to be applied above the smoothing layer.
  • the non-crystalline smoothing layer also brings about an improved surface structure of the layer deposited directly above the smoothing layer, which is preferably the first adaptation layer.
  • the smoothing layer may contain at least one oxide of one or more of tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and indium.
  • the smoothing layer particularly preferably contains a non-crystalline compound oxide.
  • the smoothing layer most preferably contains a tin-zinc mixed oxide (ZnSnO).
  • the mixed oxide can have doping.
  • the smoothing layer can contain, for example, an antimony-doped tin-zinc mixed oxide.
  • the mixed oxide preferably has a substoichiometric oxygen content.
  • the tin content is preferably between 10 and 40% by weight, particularly preferably between 12 and 35% by weight.
  • the sun protection coating comprises one or more blocker layers.
  • At least one blocking layer is preferably assigned to at least one silver layer, particularly preferably to each silver layer.
  • the blocking layer is in direct contact with the silver layer and is located immediately above or immediately below the silver layer. No further layer is therefore arranged between the silver layer and the associated blocking layer. It is also possible to have a blocking layer immediately above and immediately below a silver layer be arranged.
  • the blocking layer preferably contains niobium, titanium, nickel, chromium and/or alloys thereof, particularly preferably nickel-chromium alloys.
  • the geometric layer thickness of the blocker layer is preferably from 0.1 nm to 1.5 nm, particularly preferably from 0.1 nm to 1.0 nm.
  • a blocker layer directly below a silver layer serves in particular to stabilize the silver layer during a temperature treatment and improves the optical Quality of the sun protection coating.
  • a blocking layer immediately above a silver layer prevents contact of the sensitive silver layer with the oxidizing reactive atmosphere during the deposition of the following layer by reactive sputtering, e.g. the second conforming layer.
  • a layer is formed on the basis of a material, the majority of the layer consists of this material in addition to any impurities or dopings. If a first layer is arranged above a second layer, this means within the meaning of the invention that the first layer is arranged further away from the substrate on which the coating is applied than the second layer. If a first layer is arranged below a second layer, this means within the meaning of the invention that the second layer is arranged further away from the substrate than the first layer. If a first layer is arranged above or below a second layer, this does not necessarily mean within the meaning of the invention that the first and the second layer are in direct contact with one another. One or more further layers can be arranged between the first and the second layer unless this is explicitly excluded.
  • a dielectric module is arranged between two adjacent silver layers, which comprises the following dielectric layer sequence:
  • a smoothing layer based on an oxide of one or more of the elements tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and indium,
  • a specific order of the layers is not required.
  • Below the bottom silver layer and above the top silver layer there is preferably an antireflection coating and an adaptation layer based on the preferred materials mentioned above.
  • the bottom silver layer corresponds to the first silver layer and the top silver layer to the third silver layer.
  • the dielectric modules preferably each have a geometric thickness of 10 nm to 100 nm, particularly preferably 20 nm to 90 nm, for example between 70 nm and 85 nm.
  • the optical thickness of the modules results from the geometric thickness of the dielectric modules by multiplying them with the refractive index of the respective layers.
  • the optical thickness of the dielectric modules is between 20 nm and 240 nm, preferably between 40 nm and 200 nm.
  • each functional silver layer of the sun protection coating is preferably from 5 nm to 25 nm.
  • the total geometric thickness of all functional silver layers of the sun protection coating is preferably from 20 nm to 75 nm, particularly preferably from 25 nm to 60 nm functional layer and the total thickness of all functional silver layers, particularly good results are achieved with regard to the sun protection function and transparency.
  • the first silver layer (Ag1) preferably has a geometric thickness of 7 nm to 14 nm
  • the second silver layer (Ag2) preferably a geometric thickness of 7 nm to 16 nm
  • the third silver layer (Ag3) a geometric thickness of 6 nm to 13 nm on.
  • Layer thicknesses within these ranges have proven to be advantageous in order to achieve layer resistances of the sun protection coating of 1.0 W/sq to 1.5 W/sq, which are particularly suitable for use of the coating with a supply voltage of 42 V.
  • the sun protection coating according to the invention has IR-reflecting properties, so that it functions as a sun protection coating, which reduces the heating of the vehicle interior by reflecting the thermal radiation.
  • the TTS value of the laminated pane provided with the coating is preferably less than 50%, particularly preferably less than 45%. With TTS value, the total transmitted solar energy, measured according to ISO 13837 - it is a measure of thermal comfort.
  • the coating can also be used as a heating coating if it is electrically contacted so that a current flows through it which heats the coating.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made of glass, in particular of soda-lime glass, which is common for window panes.
  • the panes can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Discs with a thickness in the range from 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.9 mm, are preferably used, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.
  • the outer pane, the inner pane and the thermoplastic intermediate layer can be clear and colorless, but also tinted or colored.
  • the tinting of the outer pane, inner pane and the thermoplastic intermediate layer is selected depending on the desired application of the laminated pane. If the laminated pane is used as a windshield, high transmission in the visible range of the light spectrum is desirable and the components do not have dark tints.
  • the total transmission through the laminated glass is greater than 70% in an embodiment as a windshield of a motor vehicle, based on light type A.
  • the term total transmission refers to the procedure specified by ECE-R 43, Appendix 3, Section 9.1 for testing the light transmission of motor vehicle windows.
  • the outer pane and the inner panes can be unprestressed, partially prestressed or prestressed independently of one another. If at least one of the panes is to have a prestress, this can be a thermal or chemical prestress.
  • Suitable glass sheets include glass sheets known by the trade names Planiclear and Planilux (each clear glass), VG 10, VG20, VG40 or TSANx, TSA3+, TSA4+ from Saint-Gobain, the glasses of the VG series being grey-tinted glasses and where the TSA series is green colored lenses.
  • the laminated pane is intended as a windshield of a motor vehicle, with at least the thermoplastic intermediate layer, the inner pane and the outer pane being clear.
  • the laminated pane is preferably curved in one or more spatial directions, as is customary for motor vehicle panes, with typical radii of curvature being in the range from about 10 cm to about 40 m.
  • the composite pane can also be flat, for example if it is intended as a pane for buses, trains or tractors.
  • thermoplastic intermediate layer is formed by one or more thermoplastic foils, it being possible for the individual foils in the resulting intermediate layer no longer to be distinguished from one another in the resulting laminated pane.
  • the thermoplastic films preferably contain polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane (PU) and/or mixtures thereof and/or copolymers thereof, particularly preferably polyvinyl butyral.
  • the films are preferably based on the materials mentioned, but can contain other components, for example plasticizers, colorants, IR or UV absorbers.
  • the thermoplastic intermediate layer contains at least one thermoplastic polymer, preferably ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably PVB.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm.
  • the individual polymer films of the intermediate layer, in particular the PVB films preferably have a thickness of approximately 0.2 mm to 1 mm, for example 0.38 mm, 0.76 mm or 0.81 mm.
  • Other properties of the laminated glass pane can be influenced via the thickness of the foils. For example, thicker PVB films bring about improved soundproofing, especially if they contain an acoustically effective core, increased burglary resistance of the laminated glass pane and also increased protection against ultraviolet radiation (UV protection).
  • UV protection ultraviolet radiation
  • the sun protection coating is arranged between the outer pane and the inner pane.
  • the sun protection coating is applied to the surface of the outer pane on the interior side (side II). In this way, the sun protection coating is protected from the effects of the weather in the laminate of the laminated pane.
  • a positioning of Sun protection coating as far outside as possible, ie as close as possible to the outside of the outer pane, is advantageous with regard to a particularly good sun protection effect. This is further optimized by using a clear non-tinted outer pane.
  • the sun protection coating is embedded in the thermoplastic intermediate layer.
  • the sun protection coating can be applied to a thermoplastic film.
  • the sun protection coating is applied to a carrier film, which is arranged, for example, between two thermoplastic films that serve to form the intermediate layer during the production of the laminated pane.
  • the integration of the sun protection coating via a carrier film is advantageous with regard to simple prefabrication and provision of the carrier film with sun protection coating.
  • the film of the thermoplastic intermediate layer lying between the sun protection coating and the outer pane is preferably clear and not tinted.
  • the thermoplastic intermediate layer of the laminated pane contains a carrier film which has the sun protection coating above, ie on the surface facing the outer pane.
  • the carrier film preferably contains or consists of polyethylene terephthalate (PET) and has a thickness of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example about 50 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the carrier film can also be made of other suitable plastics.
  • the sun protection coating is applied to the outside surface III of the inner pane.
  • the outer pane and the thermoplastic intermediate layer are preferably clear and not tinted.
  • this embodiment is advantageous and allows greater flexibility with regard to the printing inks that can be used for the cover print.
  • the sun protection coating is intended as a heating coating, it is electrically connected to an external voltage source in a manner known per se, with the coating being heated by applying a voltage.
  • the electrical contact is realized by suitable connection cables, for example foil conductors, which are preferably connected via so-called bus bars. for example strips of an electrically conductive material or electrically conductive printing, are connected to the solar control coating.
  • At least two busbars are preferably attached to the sun protection coating and connected to it in an electrically conductive manner. These at least two busbars are preferably attached along opposite edges of the composite pane and can be electrically conductively connected to opposite poles of a voltage source to heat the pane. The coating area between the busbars can be electrically heated.
  • three busbars are applied, with one busbar each running parallel to the horizontal edges and the third busbar protruding from the roof edge in the direction of the center of the pane. The first busbar is located adjacent to the edge of the roof, while the second busbar is located adjacent to the edge of the motor and both busbars run parallel to these horizontal side edges.
  • the shape of one or more busbars is adapted to any decoated areas for sensor windows that serve to attach sensors.
  • the bus bars have a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, preferably 8 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the width of the bus bars is 0.5 mm to 30 mm, preferably 1 mm to 20 mm.
  • the sun protection coating is not intended to be connected to a voltage source.
  • other means for heating the pane are provided, for example in the form of heating wires which are attached between the outside surface (side III) of the inner pane and the interior surface (side II) of the outer pane.
  • the heating wires are preferably inserted in the thermoplastic intermediate layer.
  • the heating wires can optionally be electrically insulated. This allows contact between wires and coating avoiding short circuits.
  • the composite film of the thermoplastic intermediate layer provided with heating wires can thus be applied with the wires pointing in the direction of the coating. If the wires are not insulated, the heating wires should be on the side of the composite foil facing away from the coating.
  • the wires are insulated, for example, by a polymer-containing sheath, which particularly preferably contains polyethylene, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyester, polycarbonate, rubber, silicone rubber, polyamide, polyurethane and/or mixtures and/or copolymers thereof.
  • a polymer-containing sheath which particularly preferably contains polyethylene, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyester, polycarbonate, rubber, silicone rubber, polyamide, polyurethane and/or mixtures and/or copolymers thereof.
  • the minimum distance between adjacent heating wires is 2 mm, while the maximum distance between adjacent wires is 35 mm.
  • the heating wires contain tungsten, copper, nickel, manganese, aluminum, silver, chromium and/or iron and/or mixtures and/or alloys thereof, preferably tungsten or copper, particularly preferably tungsten.
  • the heating wires have a thickness of 5 ⁇ m to 160 ⁇ m, the thickness depending, among other things, on the material used for the wires.
  • Tungsten wires are preferably used with a thickness of 10 ⁇ m to 80 ⁇ m, while copper wires preferably have a thickness of 60 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the ends of the heating wires are contacted via a plurality of electrical conductors, preferably two electrical conductors.
  • a plurality of electrical conductors preferably two electrical conductors.
  • another form of contacting can also be selected.
  • a voltage only has to be applied selectively at the two ends of the wire.
  • the laminated glass pane preferably has an external energetic reflection RE>30%.
  • the energetic value RE is calculated according to the ISO 9050 standard.
  • An opaque cover layer is preferably applied in the edge region of the pane, for example in the form of a screen print, so that this screen print circumscribes the field of view of the pane or forms its outer edge.
  • Any busbars and electrical conductors that may be arranged in the edge area of the pane, as well as an optionally provided edge area that is free of coating, are preferably covered by this masking print and are thus optically concealed.
  • the opaque screen print can be applied to any plane of the laminated glass pane.
  • the invention further includes a method for producing a laminated pane according to the invention with a sun protection coating, which includes the following method steps. a) applying a sun protection coating to the inside surface II of the outer pane, or to the outside surface III of the inner pane, or introducing the sun protection coating into the thermoplastic intermediate layer, b) producing a layer stack comprising at least outer pane, thermoplastic intermediate layer and inner pane in this order and c) joining the layer stack comprising at least outer pane, thermoplastic intermediate layer and inner pane to form the composite pane.
  • connection of the outer pane and inner pane to form the laminated glass is preferably carried out after the sun protection coating has been applied.
  • the sun protection coating can withstand high thermal loads, so that it also withstands heat treatment or bending of the panes at temperatures typically in excess of 600 °C without damage.
  • the individual layers of the sun protection coating can be deposited by methods known per se, preferably by cathode sputtering supported by a magnetic field, and built up in the appropriate layer thicknesses and layer sequences.
  • the cathode sputtering can take place in a protective gas atmosphere, for example of argon, or in a reactive gas atmosphere, for example by adding oxygen or nitrogen.
  • the individual layers can also be applied by other suitable methods known to those skilled in the art, for example vapor deposition or chemical vapor deposition.
  • the thermoplastic intermediate layer can be provided in the form of a thermoplastic film.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be in the form of a plurality of films, for example two or more thermoplastic films, optionally an additional carrier film.
  • the application of the sun protection coating to the thermoplastic intermediate layer only includes the application of the sun protection coating to one of the films, for example to the carrier film.
  • the carrier film with a sun protection coating arranged thereon is preferably arranged between two thermoplastic films when the pane is joined to form the laminated glass, with the surface of the sun protection coating facing the outer pane.
  • connection of the outer pane and the inner pane via the thermoplastic intermediate layer to form the composite pane is preferably effected by lamination under the action of heat, vacuum and/or pressure. Methods known per se can be used to produce a laminated pane.
  • the heated, flowable thermoplastic material flows around the solar control coating to create a strong bond and encapsulate the solar control coating within the interlayer, protecting it from damage and the elements.
  • so-called autoclave processes can be carried out at an increased pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130° C. to 145° C. for about 2 hours.
  • Known vacuum bag or vacuum ring methods work, for example, at about 200 mbar and 80°C to 110°C.
  • the outer pane, the thermoplastic intermediate layer and the inner pane can also be pressed into a pane in a calender between at least one pair of rollers. Plants of this type are known for the production of discs and normally have at least one heating tunnel in front of a pressing plant. The temperature during the pressing process is, for example, from 40°C to 150°C. Combinations of calender and autoclave processes have proven particularly useful in practice.
  • vacuum laminators can be used. These consist of one or more chambers that can be heated and evacuated, in which the panes are laminated within about 60 minutes, for example, at reduced pressures of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80°C to 170°C.
  • the invention also includes the use of the composite pane according to the invention with a sun protection coating in means of transport for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles, for example as a windscreen, rear window, side window and/or roof window, and as a functional individual piece, and in buildings.
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of the laminated pane according to the invention with a sun protection coating
  • FIG. 2 shows a cross section through a further embodiment of the laminated pane according to the invention with a sun protection coating
  • FIG. 3 shows a cross section through a further embodiment of the laminated pane according to the invention with a sun protection coating
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the structure of a sun protection coating according to the invention applied to the inner pane of the laminated pane and
  • the composite pane 100 can be provided, for example, as a windshield of a passenger car, the outer pane 1 facing the outside environment and the inner pane 2 facing the vehicle interior.
  • the outer pane 1 has an outer surface (I) and an inner surface (II).
  • the inner pane 2 has an outer surface (III) and an inner surface (IV).
  • the outer surfaces (I) and (III) face the outside environment, the inner surfaces (II) and (IV) face the vehicle interior.
  • the inner surface (II) of the outer pane 1 and the outer surface (III) of the inner pane 2 face each other.
  • a sun protection coating 4 is arranged on the inner surface (II) of the outer pane 1 .
  • the sun protection coating 4 extends over the entire inner surface (II), preferably minus a surrounding frame-shaped coating-free area, for example with a width of 8 mm.
  • the coating-free area can then be hermetically sealed to the thermoplastic intermediate layer 3 by gluing.
  • the sun protection coating 4 is thus advantageously protected against damage and corrosion.
  • the sun protection coating 4 comprises at least three functional silver layers, each of which has a geometric layer thickness of between 5 nm and 20 nm, with each functional silver layer being arranged between dielectric modules, for example layers made of silicon nitride.
  • the silver layers (Ag1, Ag2, Ag3) of the sun protection coating according to the invention have a relative layer thickness of 1.0 ⁇ Ag1/Ag3 and 1.2 ⁇ Ag2/Ag3 ⁇ 2, where Ag2>Ag1>Ag3 applies.
  • the dielectric modules (M1, M2, M3, M4) have a relative optical layer thickness of M2/M1>1.9, M2/M3>0.8 and M2/M4>2 to one another.
  • the structure according to the invention of the sun protection coating 4 is described in more detail below with reference to FIG. 4 and the examples and comparative examples explained there.
  • the sun protection coating 4 leads to reduced heating of the vehicle interior and the inner pane 2 due to the reflection of infrared radiation.
  • FIG. 2 shows a cross section through a further embodiment of the laminated pane 100 according to the invention with sun protection coating 4.
  • the sun protection coating 4 is not on the inner surface (II) of the outer pane 1, but on a carrier film 5 in the intermediate layer 3.
  • Die Carrier film 5 preferably contains or consists of polyethylene terephthalate (PET) and has a thickness of 50 ⁇ m, for example.
  • the sun protection layer 4 according to the invention comprises a layer structure which is explained in more detail with reference to FIG.
  • the carrier film 5 with the sun protection coating 4 is arranged between a first thermoplastic film 3a and a second thermoplastic film 3b.
  • the thermoplastic films 3a and 3b and the carrier layer 5 form the thermoplastic intermediate layer 3 in the resulting composite pane.
  • the thermoplastic films 3a and 3b preferably contain or consist of PVB and have a layer thickness of 0.38 mm, for example.
  • the carrier film 5 is somewhat smaller in size than the outer pane 1, the inner pane 2 and the thermoplastic films 3a and 3b.
  • the carrier film 5 is arranged in the composite such that the carrier film 5 does not extend to the lateral edges of the laminated glass.
  • the carrier film 5 is surrounded by the thermoplastic films 3a and 3b in the edge region of the laminated pane, for example with a width of approximately 8 mm.
  • the sun protection coating 4 on the carrier film 5 is thus advantageously protected from damage and, in particular, from corrosion.
  • Fig. 3 shows a cross section through a further embodiment of the composite pane 100 according to the invention with sun protection coating 4.
  • the sun protection coating 4 is not arranged on the inner surface (II) of the outer pane 1, but on the outer surface (III) of the inner pane 2. wherein a peripheral edge area of the outer surface (III) is not provided with the sun protection coating 4.
  • the sun protection coating 4 is also advantageously protected from damage and corrosion in this embodiment. Furthermore, this embodiment corresponds to the configuration shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic structure of a sun protection layer 4 according to the invention.
  • the sun protection coating 4 is applied to the inside III of the inner pane 2 as a substrate.
  • the sun protection coating 4 shown contains three transparent functional silver layers Ag1, Ag2 and Ag3, which are in particular the layers reflecting infrared rays.
  • the functional silver layers have a certain relative thickness to each other, in particular it is provided that for the relative geometric layer thicknesses Ag2>Ag1>Ag3, 1.0 ⁇ Ag1/Ag3 and 1.2 ⁇ Ag2/Ag3 ⁇ 2 apply.
  • the layer thickness of the third silver layer Ag3, which is arranged closest to the outer pane 1, is thinner than the layer thickness of the first silver layer Ag1, which is closest to the inner pane 2, while the second silver layer Ag2, which lies in the layer sequence between the first silver layer Ag1 and the third silver layer Ag3 is the silver layer with the greatest layer thickness.
  • the silver layers can be deposited, for example, by means of cathode sputtering in an argon atmosphere.
  • Dielectric modules M1, M2, M3 and M4 comprising dielectric layers are arranged above, below and between the silver layers Ag1, Ag2 and Ag3. These dielectric modules (M1, M2, M3, M4) preferably have an optical layer thickness M2/M1>1.9, M2/M3>0.8 and M2/M4>2 relative to one another.
  • the dielectric module M1 is therefore arranged below the first silver layer Ag1 directly on the inside III of the inner pane 2, the second dielectric module M2 is arranged above the first silver layer Ag1.
  • the first dielectric module M1 can be constructed, for example, starting from the inner pane 2, as a layer sequence of silicon nitride, ZnSnO x and ZnO layers.
  • the silicon nitride layer can be deposited from silicon nitride in an atmosphere containing nitrogen, and the zinc oxide layer from zinc oxide in an atmosphere containing oxygen.
  • the sun protection coating 4 contains at least one blocker layer, particularly preferably each functional silver layer Ag1, Ag2 Ag3, as shown, is in direct contact with at least one blocker layer B1, B2 and B3.
  • the blocker layers preferably contain at least nickel, chromium or alloys thereof and/or titanium chromium or consist of them.
  • the blocker layers B (B1, B2, B3) are preferably arranged between at least one functional silver layer and at least one dielectric layer. The blocker layers B protect the functional layer during heating, in particular during the production of the laminated pane according to the invention.
  • the invention is illustrated by the following examples according to the invention and comparative examples not according to the invention.
  • the sun protection coating 4 was applied to the outside III of a clear inner pane 2 (Planiclear example) according to FIG. 4 and laminated with a thermoplastic intermediate layer 3 and an outer pane 1 according to the structure of FIG. An untinted PVB sheet was used in the interlayer.
  • the examples and comparative examples have the same basic structure described, but differ in the sun protection coatings used.
  • Examples 1 to 5 according to the invention and comparative examples 1 to 3 not according to the invention were produced as composite panes (windscreens for a vehicle) with the stated sun protection coatings.
  • the stacked structure of the sun protection coating (layers and layer thicknesses) as well as the optical properties of the coating in the finished laminated pane are given for each example and comparative example.
  • the layer sequences and layer thicknesses of the sun protection coatings according to Examples 1 to 5 according to the invention and the comparative examples 1 to 3 shown in comparison thereto are shown in Table 1.
  • the relative layer thicknesses of the silver layers and the dielectric modules, and the values of the optical, electrical and energetic properties are given in Table 2 for Examples 1 to 5 according to the invention and for Comparative Examples 1 to 3 not according to the invention.
  • All layer thicknesses of the silver layers and the layers of the modules are given as geometric layer thicknesses.
  • the relative layer thicknesses of the silver layers given as thickness ratios Ag2/Ag1, Ag2/Ag3 and Ag1/Ag3, relate to the geometric layer thicknesses.
  • the optical thicknesses were used for the relative layer thicknesses of the dielectric modules, given as thickness ratios M2/M1, M2/M3 and M2/M4.
  • TL light transmission
  • RL reflection
  • Table 1 Layer structures of the sun protection coating according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3
  • Table 2 Thickness ratios and optical properties in the laminate according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3
  • laminated panes with a sun protection coating constructed according to the invention are provided which are improved in terms of energy and electrical properties, thermal and visual comfort and at the same time in terms of aesthetic appearance and could be further optimized compared to known laminated panes with sun protection coatings.
  • a total transmitted thermal radiation (TTS) of less than 45% could be achieved, so that the corresponding frequently asked customer specification can be met.
  • a light transmission TL > 72.5% could be achieved, so that the laminated pane can be used as a windscreen and the legal requirement TL > 70% is also achieved in combination with common wire heaters.
  • an optimal aesthetic appearance is achieved without unwanted color tones in the reflection of the laminated pane.
  • the sun protection coatings according to the invention have a layer resistance of between 1.0 W/sq and 1.5 W/sq and are therefore well suited for heating with a supply voltage of 42 V.
  • Table 3 gives examples of optical and energetic properties of silver coatings with the given thickness ratios of the silver layers in each case. The thickness of the dielectric modules and the order of the layers in the layer stack are identical in each case.
  • Table 3 Overview of the optical properties TL, TTS, RL 60° and the external reflection color at 60° for the different possible thickness ratios of the silver layers Ag1, Ag2 and Ag3
  • good optical and energetic properties and an attractive coloring can only be achieved with the thickness ratios of the silver layers according to the invention, where Ag2>Ag1>Ag3 applies to the thickness of the silver layers.
  • Layers with the following properties are classified as acceptable: TL > 72.5%, TTS ⁇ 45%, RL 60° ⁇ 17.5%.
  • the color coordinates should be as small as possible and particularly preferably have a negative sign.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention using a flowchart, comprising the following steps.
  • thermoplastic intermediate layer 3 I providing an outer pane 1, an inner pane 2 and at least one thermoplastic film to form the thermoplastic intermediate layer 3;
  • a sun protection coating 4 according to the invention to the inner surface II of the outer pane 1 or to the outer surface III of the inner pane 2, for example by means of cathode sputtering;
  • III optional: application of busbars to the sun protection coating 4; IV Connecting the inner surface II of the outer pane 1 and the outer surface III of the inner pane 2 via the thermoplastic intermediate layer 3 to form the composite pane 100.
  • glass panes are used as the outer pane 1 and as the inner pane 2 .
  • the sun protection coating 4 with the at least three functional silver layers Ag1, Ag2 and Ag3 and the at least four dielectric modules M1, M2, M3 and M4 is applied to the outer surface III of the inner pane 2, preferably by means of cathode sputtering supported by a magnetic field. If the pane is to be heated via the sun protection coating 4, busbars are provided on the sun protection coating 4 before the pane is laminated, and electrical connection cables are attached, which enable electrical contact to be made with the coating.
  • the connection of the outer pane 1 and inner pane 2 via the intermediate layer 3 to form the laminated glass preferably takes place after the sun protection coating 4 has been applied.
  • thermoplastic intermediate layer 3a thermoplastic film

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Abstract

Verbundscheibe (100), umfassend eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II), eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenseitigen Oberfläche (IV) und eine thermoplastische Zwischenschicht (3), welche die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe (1) mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (2) verbindet, wobei die Verbundscheibe (100) zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) mindestens eine Sonnenschutzbeschichtung (4) aufweist, wobeidie Sonnenschutzbeschichtung (4) von der Innenscheibe (2) ausgehend in Richtung der Außenscheibe (1) eine Schichtabfolge -erstes dielektrisches Modul (M1), -erste Silberschicht (Ag1), -zweites dielektrisches Modul (M2), -zweite Silberschicht (Ag2), -drittes dielektrisches Modul (M3), -dritte Silberschicht (Ag3), -viertes dielektrisches Modul (M4) umfasst,wobei die Silberschichten (Ag1, Ag2, Ag3) zueinander eine relative geometrische Schichtdicke von Ag2>Ag1>Ag3 aufweisen und die Silberschichten der Sonnenschutzbeschichtung (Ag1, Ag2, Ag3) eine relative geometrische Schichtdicke von 1,0<Ag1/Ag3 und 1,2<Ag2/Ag3<2 aufweisen.

Description

Verbundscheibe mit Sonnenschutzbeschichtung
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit einer verbesserten Sonnenschutzbeschichtung sowie deren Verwendung.
Verbundscheiben mit elektrisch leitfähigen Beschichtungen sind im Fahrzeugbereich hinlänglich bekannt, beispielsweise als Windschutzscheibe mit beheizbarer, transparenter Beschichtung. Die Beschichtung umfasst typischerweise mehrere Silberschichten, die alternierend mit dielektrischen Schichten aufgebracht sind, wodurch einerseits eine hohe elektrische Leitfähigkeit und andererseits eine ausreichende Transmission im sichtbaren Spektralbereich sichergestellt wird. Es sind auch komplexere elektrisch leitfähige Beschichtungen für Windschutzscheiben bekannt, die beispielsweise als IR-reflektierende Beschichtungen verwendet werden, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu verringern und dadurch den thermischen Komfort zu verbessern. Die Beschichtungen können aber auch als beheizbare Beschichtungen verwendet werden, indem sie mit einer Spannungsquelle verbunden werden, so dass ein Strom durch die Beschichtung fließt. Geeignete Beschichtungen enthalten leifähige, metallische Schichten, insbesondere auf Basis von Silber. Da diese Schichten korrosionsanfällig sind, ist es üblich, sie auf die der Zwischenschicht zugewandten Oberfläche der Außenscheibe oder der Innenscheibe aufzubringen, so dass sie keinen Kontakt zur Atmosphäre haben. Silberhaltige transparente Beschichtungen sind beispielsweise bekannt aus W003/024155, US2007/0082219A1 , US2007/0020465A1 , WO2013/104438 oder WO2013/104439.
Insbesondere im Automobilbereich werden Sonnenschutzbeschichtungen angestrebt, die nicht nur heizbar sind, sondern auch über eine geringe solare Gesamttransmission (TTS), eine geringe außenseitige Reflektion und neutrale oder blaue Reflektionsfarben verfügen. Insbesondere gelbe, rote und violette Reflektionsfarben werden als störend empfunden und sind zu vermeiden. Gute Sonnenschutzeigenschaften von Fahrzeugverglasungen tragen auch dazu bei, den Energieverbrauch der Klimaanlage zu senken und sind somit auch unter Umweltaspekten erstrebenswert. Bei Elektroautos bedeutet ein verringerter Energieverbrauch von Sekundärsystemen, wie Klimaanlage und Heizung, eine Steigerung der Reichweite. In Elektrofahrzeugen werden üblicherweise Gleichspannungswandler (auch DC/DC Converter genannt) verwendet, die die Bordspannung von 14 V auf eine Speisespannung von 42 V erhöhen, mit der die beheizbare Windschutzscheibe betrieben wird. Heizbare Sonnenschutzbeschichtungen, die für die Verwendung in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor entwickelt wurden, sind in der Regel auf eine Speisespannung von 14 V ausgelegt und nicht mit dem Arbeitsbereich des 14 V/42 V-Gleichspannungswandler kompatibel. Insofern ist es für eine verringerte solare Gesamttransmission (TTS) nicht zielführend lediglich die Schichtdicken bekannter heizbarer Sonnenschutzbeschichtungen, die für die Verwendung einer 14 V-Speisespannung ausgelegt sind, zu erhöhen. Eine geringe solare Gesamttransmission (TTS) geht in der Regel mit einer hohen äußeren Reflektivität der Beschichtung einher, jedoch ist in der Praxis ein möglichst geringer Betrag beider Größen wünschenswert. Darüber hinaus sind für Windschutzscheiben die gesetzlichen Vorgaben gemäß den in ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegten Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben einzuhalten, gemäß derer die Gesamttransmission TL mindestens 70% betragen muss. Dadurch wird eine geringe solare Gesamttransmission weiter erschwert. Soll eine Sonnenschutzbeschichtung als heizbare Beschichtung im Automobilbereich verwendet werden, eine optisch ansprechende Reflektionsfarbe aufweisen und gleichzeitig mit den in Elektroautos gängigen Gleichspannungswandlern kompatibel sein, so werden hohe Anforderungen an ihre optischen und elektrischen Eigenschaften gestellt.
WO2019/206493A1 offenbart eine Verbundscheibe für ein Head-Up-Display, mindestens eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf einer der zur thermoplastischen Zwischenschicht hingewandten Oberflächen der Außenscheibe oder der Innenscheibe der Verbundscheibe und eine Antireflexionsbeschichtung auf der von der thermoplastischen Zwischenschicht ab gewandten Oberfläche der Innenscheibe. Die elektrisch leitfähige Beschichtung umfasst mindestens vier elektrisch leitfähige Silberschichten mit einer Gesamtdicke von mindestens 60 nm, wobei jeweils zwischen den Silberschichten dielektrische Schichten angeordnet sind. Von der Innenscheibe in Richtung der Außenscheibe betrachtet, ist die dritte auf die Innenscheibe folgende Silberschicht die Silberschicht mit der größten Dicke.
W02020/094422 A1 betrifft eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display (HUD), mindestens umfassend eine Verbundscheibe mit einem HUD-Bereich, eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf der zur thermoplastischen Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe oder der Innenscheibe und einen Projektor. Die elektrisch leitfähige Beschichtung umfasst mindestens vier elektrisch leitfähige Schichten, welche jeweils zwischen zwei dielektrischen Schichten angeordnet sind, wobei die Summe der Dicken aller elektrisch leitfähigen Schichten höchstens 30 nm beträgt und wobei mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten eine Dicke von höchstens 5 nm aufweist.
In WO 2020/094423A1 wird eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display (HUD), beschrieben, die eine Verbundscheibe mit elektrisch leitfähiger Beschichtung und einen Projektor umfasst, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung mindestens drei elektrisch leitfähige Schichten umfasst, wobei die Summe der Dicken aller elektrisch leitfähigen Schichten höchstens 30 nm beträgt und wobei die elektrisch leitfähigen Schichten eine Dicke von 5 nm bis 10 nm aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine weiter verbesserte Verbundscheibe mit Sonnenschutzfunktion bereitzustellen, wobei die elektrischen, energetischen und optischen Eigenschaften der Verbundscheibe weiter verbessert werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbundscheibe nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe, umfasst eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (Seite I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (Seite II), eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (Seite III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (Seite IV) und eine thermoplastische Zwischenschicht, welche die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe mit der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe verbindet, wobei die Verbundscheibe zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe mindestens eine Sonnenschutzbeschichtung aufweist welche im Wesentlichen Strahlen außerhalb des sichtbaren Spektrums der Sonnenstrahlung, insbesondere Infrarotstrahlen, reflektiert oder absorbiert, wobei die Sonnenschutzbeschichtung von Richtung der Innenscheibe ausgehend in Richtung der Außenscheibe gesehen eine Schichtabfolge -erstes dielektrisches Modul (M1),
-erste Silberschicht (Ag1),
-zweites dielektrisches Modul (M2),
-zweite Silberschicht (Ag2),
-drittes dielektrisches Modul (M3), -dritte Silberschicht (Ag3),
-viertes dielektrisches Modul (M4) umfasst.
Die Silberschichten (Ag1 , Ag2, Ag3) der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung weisen dabei zueinander eine relative Schichtdicke von Ag2>Ag1 >Ag3. Demnach ist die zweite Silberschicht Ag2 die Silberschicht mit der größten Dicke, gefolgt von der ersten Silberschicht Ag1 , deren Dicke zwischen der Dicke der zweiten Silberschicht und der Dicke der dritten Silberschicht liegt und der dritten Silberschicht Ag3 als der Silberschicht der geringsten Schichtdicke. Die erste Silberschicht Ag1 und die dritte Silberschicht Ag3 weisen eine relative Schichtdicke von 1 ,0<Ag1/Ag3 zueinander auf, während die zweite Silberschicht Ag2 und die dritte Silberschicht eine relative Schichtdicke von 1 ,2<Ag2/Ag3<2 zueinander aufweisen. Diese hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen hinsichtlich weiter verbesserter optischer und elektrischer Eigenschaften der Verbundscheibe, insbesondere hinsichtlich einer optisch ansprechenden blauen Reflektionsfarbe der Beschichtung unter verschiedenen Reflexionswinkeln.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Schichtfolge der Sonnenschutzbeschichtung wird von Richtung der Innenscheibe ausgehend betrachtet. Dies bedeutet, dass das vierte dielektrische Modul die der innenraumseitigen Oberfläche (Seite II) der Außenscheibe nächstliegende Schicht der Sonnenschutzbeschichtung und das erste dielektrische Modul die der außenseitigen Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe nächstliegende Schicht der Sonnenschutzbeschichtung ist. Auf das der außenseitigen Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe nächstliegende erste dielektrische Modul (M1) folgt ausgehend von der Innenscheibe in Richtung der Außenscheibe in dieser Reihenfolge die erste Silberschicht (Ag1), das zweite dielektrische Modul (M2), die zweite Silberschicht (Ag2), das dritte dielektrische Modul (M3), die dritte Silberschicht (Ag3) und das vierte dielektrische Modul (M4). Das vierte dielektrische Modul ist somit die von der außenseitigen Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe entfernteste und der innenraumseitigen Oberfläche (Seite II) der Außenscheibe nächstliegendste Schicht der Sonnenschutzbeschichtung. Die Silberschichten sind dabei jeweils zwischen dielektrischen Modulen, also dielektrischen Schichten oder Schichtabfolgen, angeordnet. Die Sonnenschutzbeschichtung ist dabei zwischen innenraumseitiger Oberfläche (Seite II) der Außenscheibe und außenseitiger Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe angeordnet und kann beispielsweise auf einer der Scheibenoberflächen aufgebracht oder in der thermoplastischen Zwischenschicht integriert sein. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schichtdicke der zweiten Silberschicht (Ag2) der Sonnenschutzbeschichtung, größer ist als die jeweilige Schichtdicke der darunter- und darüber liegenden beiden anderen Silberschichten Ag1 und Ag3. Die erste Silberschicht Ag1 ist die in der Schichtabfolge der Sonnenschutzbeschichtung unterhalb der zweiten Silberschicht Ag2 und damit weiter von der Außenscheibe entfernt angeordnet, während die dritte Silberschicht Ag3 in der Schichtabfolge oberhalb der zweiten Silberschicht Ag2 und damit näher an der Außenscheibe liegend angeordnet ist. Die Dicke der ersten Silberschicht Ag1 ist darüber hinaus größer als die Dicke der dritten Silberschicht Ag3.
Überraschend hat sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Verbundglasscheibe gegenüber den bisher bekannten Verbundglasscheiben mit Sonnenschutzbeschichtung deutlich verbesserte elektrische, optische und ästhetische Eigenschaften und dabei gleichzeitig gute energetische Eigenschaften aufweist, insbesondere unerwünschte Farbtöne in der Reflexion der Verbundscheibe minimiert oder sogar vollständig vermieden werden können. Ferner wird eine allenfalls sehr geringe winkelabhängige Änderung der Reflektionsfarbe erreicht. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Verbundscheibe mit einem 14V/42V-Gleichspannungswandler kompatibel und kann bei Bedarf mit einer Speisespannung von 42 V beheizt werden.
Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung, insbesondere der Fensteröffnung eines Fahrzeugs, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum (insbesondere Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.
Die Verbundscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten. Als Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Im Falle einer Windschutzscheibe wird die Oberkante häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante. 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 zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die Sonnenschutzbeschichtung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist bevorzugt auf einer der Zwischenschicht zugewandten Oberflächen der beiden Scheiben, also der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe, aufgebracht. Alternativ kann die Sonnenschutzbeschichtung auch innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie, die zwischen zwei thermoplastischen Verbindefolien angeordnet ist. Die Sonnenschutzbeschichtung ist ferner als IR-reflektierende Beschichtung geeignet. Insbesondere ist die Beschichtung vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereich, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Beschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Beschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Beschichtung im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe und die Sonnenschutzbeschichtung als transparente Beschichtung ausgeführt. Als transparente Beschichtung wird eine Beschichtung verstanden, die eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 72,5 % aufweist, die also die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt. Eine Transmission im sichtbaren Bereich des Lichtes von mindestens 72,5 % ist insbesondere vorteilhaft, wenn zusätzliche Komponenten der Scheibe die Transmission einschränken. Die Beschichtung ist geeignet um mit einer Speisespannung von bevorzugt 42 V beheizt zu werden, kann jedoch auch ohne entsprechende elektrische Anschlüsse zur Beheizung als reine Sonnenschutzbeschichtung verwendet werden. Auf Kundenwunsch lassen sich in einer solchen Verbundscheibe, deren Sonnenschutzbeschichtung über keine elektrischen Anschlüsse zur Kontaktierung mit einer Spannungsquelle verfügt, auch andere Mittel zur Beheizung, beispielsweise zusätzliche Heizdrähte vorsehen. Diese schränken die Transmission durch die Scheibe weiter ein, so dass die verwendete Beschichtung eine Transmission von mindestens 72,5 % aufweisen muss. Erstaunlicherweise wird dieses Kriterium trotz der vielfältigen Restriktionen durch optische, energetische und elektrische Anforderungen von der erfindungsgemäßen Verbundscheibe erfüllt.
Bevorzugt sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen.
Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter in Richtung der Außenscheibe angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter in Richtung der Innenscheibe angeordnet ist als die erste Schicht.
Ist eine Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material, insbesondere im Wesentlichen aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen.
Die Sonnenschutzbeschichtung ist ein Schichtstapel oder eine Schichtenfolge, insbesondere aus dünnen Schichten, umfassend mehrere Silberschichten, wobei jede Silberschicht jeweils zwischen zwei dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet ist. Diese dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen werden als dielektrische Module bezeichnet. Unter einem dielektrischen Modul wird somit eine dielektrische Schicht verstanden, die aus einer einzelnen Lage, also einer einzelnen dielektrischen Schicht, oder aus mehreren Lagen dielektrischer Schichten ausgebildet sein kann. Die Beschichtung ist also ein Dünnschicht-Stapel mit n Silberschichten und (n+1) dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen, wobei n eine natürliche Zahl ist und wobei auf eine untere dielektrische Schicht oder Schichtenfolge jeweils im Wechsel eine Silberschicht und eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolge folgt.
Die Sonnenschutzbeschichtung ist ein Dünnschichtstapel, also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten, und umfasst bevorzugt zumindest vier dielektrische Module (M 1 , M2, M3 und M4), also mindestens vier dielektrische Schichten. Jede funktionelle Silberschicht ist zwischen zwei dielektrischen Schichten oder Schichtfolgen angeordnet. Die funktionellen Schichten oder Schichtfolgen und die dielektrischen Schichten sind dabei so angeordnet, dass zwischen jeweils zwei benachbarten funktionellen Silberschichten, zwischen denen keine weitere funktionelle Silberschicht angeordnet ist, zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist und dass oberhalb der obersten funktionellen Schicht zumindest eine weitere dielektrische Schicht angeordnet ist und dass unterhalb der untersten funktionellen Schicht zumindest eine weitere dielektrische Schicht angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung weist mindestens drei Silberschichten auf. Die besagte natürliche Zahl n beträgt also mindestens 3. Die Beschichtung umfasst mindestens die folgenden Schichten oder Schichtenfolgen, welche in der angegebenen Reihenfolge ausgehend von der Innenscheibe zur Außenscheibe angeordnet sind: - eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge als Modul M 1 , eine erste Silberschicht Ag1 , eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge als Modul M2, eine zweite Silberschicht Ag2, eine dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge als Modul M3, - eine dritte Silberschicht Ag3 und eine vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge als Modul M4.
Die erfindungsgemäße Beschichtung kann weitere Silberschichten und dielektrische Module umfassen, die oberhalb des vierten dielektrischen Moduls M4 angeordnet sind (n>3). In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt die besagte natürliche Zahl n jedoch genau 3. Demnach enthält die Sonnenschutzbeschichtung bevorzugt genau drei Silberschichten, also nicht weniger als drei und auch nicht mehr als drei Silberschichten. Komplexere Schichtaufbauten sind grundsätzlich nicht erforderlich, um die erforderlichen Spezifikationen der Beschichtungen zu erreichen. Komplexere Schichtaufbauten sind darüber hinaus aufwändiger in der Abscheidung. Insofern ist es ein großer Vorteil der Erfindung die gewünschten Eigenschaften der Beschichtung mit lediglich drei Silberschichten zu erreichen. Über die Silberschichten hinausgehend können aber andere metallhaltige Schichten vorhanden sein, die nicht wesentlich zu den Sonnenschutzeigenschaften der Beschichtung beitragen, sondern einen anderen Zweck erfüllen. Dies gilt insbesondere für metallische Blockerschichten mit geometrischen Dicken von weniger als 1 nm, die bevorzugt zwischen der Silberschicht und den dielektrischen Modulen angeordnet sind.
Die Silberschichten verleihen der Sonnenschutzbeschichtung die grundlegende IR- reflektierende Wirkung und die zur Beheizung der Scheibe notwendige elektrische Leitfähigkeit. Der Begriff Silberschicht ist dabei eine Bezeichnung einer auf Basis von Silber ausgebildeten Schicht. Die Silberschichten sind auf Basis von Silber ausgebildet. Die Silberschichten enthalten bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschichten können Dotierungen aufweisen, beispielsweise Paladium, Gold, Kupfer oder Aluminium.
Das erste dielektrische Modul M1 , das zweite dielektrische Modul M2, das dritte dielektrische Modul M3 und das vierte dielektrische Modul M4 weisen bevorzugt eine relative optische Schichtdicke von M2/M1>1 ,9, M2/M3>0,8 und M2/M4>2 zueinander auf. Eine Verbundscheibe mit dieser Ausführungsform der Sonnenschutzbeschichtung zeigt weiter verbesserte optische und ästhetische Eigenschaften und eine höhere Transmission TL im sichtbaren Bereich des Lichtes.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen alle dielektrischen Schichten einen Brechungsindex größer als 1 ,8 auf, bevorzugt größer als 1 ,9. Anders ausgedrückt sind sämtliche dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen der dielektrischen Module ausschließlich aus dielektrischen Schichten mit einem Brechungsindex von größer als 1 ,8 ausgebildet. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. Die dielektrischen Schichten können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (S13N4), Silizium-Metall-Mischnitride (wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Silizium-Aluminium-Mischnitrid, Silizium-Hafnium- Mischnitrid oder Silizium-Titan-Mischnitrid), Aluminiumnitrid (AIN), Zinnoxid (SnO), Manganoxid (MnO), Wolframoxid (WO3), Nioboxid (Nb20s), Bismutoxid (B12O3), Titandioxid (T1O2), Zinkoxid (ZnO) oder Zinn-Zink-Mischoxid (SnZnO) ausgebildet sein. Brechungsindizes sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben. Die optische Dicke ist das Produkt aus der geometrischen Dicke und dem Brechungsindex (bei 550 nm). Die optische Dicke einer Schichtenfolge berechnet sich als Summe der optischen Dicken der Einzelschichten. Der Brechungsindex kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Ellipsometer sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Sentech. Der Brechungsindex einer dielektrischen Schicht wird vorzugsweise bestimmt, indem diese zunächst als einzelne Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird und anschließend der Brechungsindex mittels Ellipsometrie gemessen wird. Zur Bestimmung des Brechungsindex einer dielektrischen Schichtenfolge werden die Schichten der Schichtenfolge jeweils alleine als Einzelschichten auf einem Substrat abgeschieden und anschließend der Brechungsindex mittels Ellipsometrie bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede dieser Einzelschichten ein Brechungsindex von mindestens 1 ,8 zu erreichen. Dielektrische Schichten mit einem Brechungsindex von mindestens 1 ,8 sowie Verfahren zu deren Abscheidung sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Dünnschichten bekannt. Bevorzugt werden Methoden der physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetronsputtern eingesetzt.
Die in der vorliegenden Beschreibung genannten Materialien können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch ober überstöchiometrisch abgeschieden sein. Die Materialien können Dotierungen aufweisen, insbesondere Aluminium, Bor, Zirkonium oder Titan. Durch die Dotierungen können an sich dielektrische Materialien mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit versehen werden. Der Fachmann wird sie hinsichtlich Ihrer Funktion dennoch als dielektrische Schichten identifizieren, wie es im Bereich der dünnen Schichten üblich ist. Das Material der dielektrischen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit (Kehrwert des spezifischen Widerstands) von kleiner 10 4 S/m auf. Das Material der Silberschichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit von größer 104 S/m auf.
Bevorzugt enthalten das erste dielektrische Modul, das zweite dielektrische Modul, das dritte dielektrische Modul und/oder das vierte dielektrische Modul eine als Entspiegelungsschicht wirkende dielektrische Schicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält jedes dielektrische Modul eine dielektrische Schicht als Entspiegelungsschicht. Die Entspiegelungsschichten senken die Reflexion von sichtbarem Licht und erhöhen somit die Transparenz der beschichteten Scheibe. Die Entspiegelungsschichten sind beispielsweise ausgebildet auf Basis von Siliziumnitrid (S13N4), Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Aluminiumnitrid (AIN) oder Zinnoxid (SnO). Die Entspiegelungsschichten können darüber hinaus Dotierungen aufweisen. Die Entspiegelungsschichten weisen bevorzugt geometrische Dicken von 5 nm bis 100 nm auf, besonders bevorzugt von 6 nm bis 60 nm. Siliziumnitride sind als Entspiegelungsschichten besonders bevorzugt, da sie einen, im Vergleich zu den Oxiden, höheren Brechungsindex aufweisen, wodurch eine vergleichsweise niedrigere Schichtdicke des Siliziumnitrids benötigt wird. Ferner werden gute Farbeigenschaften der Beschichtung erzielt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein oder weisen mehrere dielektrische Module eine erste Anpassungsschicht auf, bevorzugt zumindest jedes dielektrische Modul, das unterhalb einer Silberschicht angeordnet ist. Die erste Anpassungsschicht ist bevorzugt oberhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet. Die erste Anpassungsschicht ist bevorzugt direkt unterhalb der ersten Silberschicht angeordnet, so dass sie direkten Kontakt zur jeweiligen Silberschicht hat. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Kristallinität der Silberschicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein oder weisen mehrere dielektrische Module eine zweite Anpassungsschicht auf, bevorzugt jedes dielektrische Modul, die oberhalb einer Silberschicht angeordnet ist. Die zweite Anpassungsschicht ist bevorzugt unterhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet.
Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält bevorzugt Zinkoxid ZnO. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält weiter bevorzugt Dotierungen. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht kann beispielsweise Aluminium-dotiertes Zinkoxid (ZnO:AI) enthalten. Das Zinkoxid wird bevorzugt unterstöchiometrisch bezüglich des Sauerstoffs abgeschieden um eine Reaktion von überschüssigem Sauerstoff mit der silberhaltigen Schicht zu vermeiden. Die geometrischen Schichtdicken der ersten Anpassungsschicht und der zweiten Anpassungsschicht betragen bevorzugt von 5 nm bis 20 nm, besonders bevorzugt von 8 nm bis 20 nm. Zinkoxid hat sich aufgrund seiner guten Glättungseigenschaften als bevorzugtes Material der Anpassungsschichten erwiesen, wobei eine vorteilhaft hohe Leitfähigkeit der benachbarten Silberschicht erzielt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Module mindestens eine dielektrische Schicht als Glättungsschicht auf, bevorzugt jedes dielektrische Modul, das zwischen zwei Silberschichten angeordnet ist, besonders bevorzugt zusätzlich auch das unterste erste dielektrische Modul. Die mindestens eine Glättungsschicht ist unterhalb der ersten Anpassungsschichten angeordnet, bevorzugt zwischen der Entspiegelungsschicht und der ersten Anpassungsschicht, falls eine solche erste Anpassungsschicht vorhanden ist. Die Glättungsschicht steht besonders bevorzugt in direktem Kontakt zur ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht bewirkt eine Optimierung, insbesondere Glättung der Oberfläche für eine anschließend oberhalb aufgebrachte Silberschicht. Eine auf eine glattere Oberfläche abgeschiedene Silberschicht weist einen höheren Transmissionsgrad bei einem gleichzeitig niedrigeren Flächenwiderstand auf. Die geometrische Schichtdicke einer Glättungsschicht beträgt bevorzugt von 5 nm bis 20 nm, besonders bevorzugt von 7 nm bis 12 nm. Die Glättungsschicht weist bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner als 2,2 auf.
Die Glättungsschicht enthält bevorzugt zumindest ein nichtkristallines Oxid. Das Oxid kann amorph oder teilamorph (und damit teilkristallin) sein, ist aber nicht vollständig kristallin. Die nichtkristalline Glättungsschicht weist eine geringe Rauheit auf und bildet somit eine vorteilhaft glatte Oberfläche für die oberhalb der Glättungsschicht aufzubringenden Schichten. Die nichtkristalline Glättungsschicht bewirkt weiter eine verbesserte Oberflächenstruktur der direkt oberhalb der Glättungsschicht abgeschiedenen Schicht, welche bevorzugt die erste Anpassungsschicht ist. Die Glättungsschicht kann beispielsweise zumindest ein Oxid eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium enthalten. Die Glättungsschicht enthält besonders bevorzugt ein nichtkristallines Mischoxid. Die Glättungsschicht enthält ganz besonders bevorzugt ein Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO). Das Mischoxid kann Dotierungen aufweisen. Die Glättungsschicht kann beispielsweise ein Antimon-dotiertes Zinn-Zink-Mischoxid enthalten. Das Mischoxid weist bevorzugt einen unterstöchiometrischen Sauerstoffgehalt auf. Der Zinn Anteil beträgt dabei bevorzugt zwischen 10 und 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 12 und 35 Gew.- %.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sonnenschutzbeschichtung eine oder mehrere Blockerschichten. Bevorzugt ist mindestens einer, besonders bevorzugt jeder Silberschicht mindestens eine Blockerschicht zugeordnet. Die Blockerschicht steht in direktem Kontakt zur Silberschicht und ist unmittelbar oberhalb oder unmittelbar unterhalb der Silberschicht angeordnet. Zwischen der Silberschicht und der zugehörigen Blockerschicht ist also keine weitere Schicht angeordnet. Es kann auch jeweils eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb und unmittelbar unterhalb einer Silberschicht angeordnet sein. Die Blockerschicht enthält bevorzugt Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen davon, besonders bevorzugt Nickel-Chrom-Legierungen. Die geometrische Schichtdicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 0, 1 nm bis 1 ,5 nm, besonders bevorzugt von 0, 1 nm bis 1 ,0 nm. Eine Blockerschicht unmittelbar unterhalb einer Silberschicht dient insbesondere zur Stabilisierung der Silberschicht während einer Temperaturbehandlung und verbessert die optische Qualität der Sonnenschutzbeschichtung. Eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb einer Silberschicht verhindert den Kontakt der empfindlichen Silberschicht mit der oxidierenden reaktiven Atmosphäre während der Abscheidung der folgenden Schicht durch reaktive Kathodenzerstäubung, beispielsweise der zweiten Anpassungsschicht.
Ist eine Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen. Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von dem Substrat, auf dem die Beschichtung aufgebracht ist, entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Ist eine erste Schicht oberhalb oder unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung nicht notwendigerweise, dass sich die erste und die zweite Schicht in direktem Kontakt miteinander befinden. Es können eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sein, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils zwischen zwei benachbarten Silberschichten ein dielektrisches Modul angeordnet, welches folgende dielektrische Schichtenfolge umfasst:
- eine Entspiegelungsschicht auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitride wie Siliziumzirkoniumnitrid, Aluminiumnitrid und/oder Zinnoxid,
- eine Glättungsschicht auf Basis eines Oxids eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium,
- eine erste und eine zweite Anpassungsschicht auf Basis von Zinkoxid und - optional eine Blockerschicht auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen davon. Eine bestimmte Reihenfolge der Schichten wird dabei nicht vorausgesetzt. Unterhalb der untersten Silberschicht und oberhalb der obersten Silberschicht ist bevorzugt eine Entspiegelungsschichtung und eine Anpassungsschicht angeordnet auf Basis der vorstehend genannten bevorzugten Materialien. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassend drei Silberschichten entspricht die unterste Silberschicht der ersten Silberschicht und die oberste Silberschicht der dritten Silberschicht.
Die dielektrischen Module weisen bevorzugt jeweils eine geometrische Dicke von 10 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 90 nm, beispielsweise zwischen 70 nm und 85 nm auf. Aus der geometrischen Dicke der dielektrischen Module ergibt sich die optische Dicke der Module durch Multiplikation mit dem Brechungsindex der jeweiligen Schichten. Die optische Dicke der dielektrischen Module beträgt zwischen 20 nm und 240 nm, bevorzugt zwischen 40 nm und 200 nm.
Die geometrische Dicke jeder funktionellen Silberschicht der Sonnenschutzbeschichtung beträgt bevorzugt von 5 nm bis 25 nm. Die geometrische Gesamtschichtdicke aller funktionellen Silberschichten der Sonnenschutzbeschichtung beträgt bevorzugt von 20 nm bis 75 nm, besonders bevorzugt von 25 nm bis 60 nm. In diesen Bereichen für die Dicke der funktionellen Schicht und die Gesamtdicke aller funktionellen Silberschichten werden besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Sonnenschutzfunktion und der Transparenz erreicht.
Die erste Silberschicht (Ag1) weist bevorzugt eine geometrische Dicke von 7 nm bis 14 nm, die zweite Silberschicht (Ag2) bevorzugt eine geometrische Dicke von 7 nm bis 16 nm und die dritte Silberschicht (Ag3) eine geometrische Dicke von 6 nm bis 13 nm auf. Schichtdicken innerhalb dieser Bereiche haben sich als vorteilhaft erwiesen um Schichtwiderstände der Sonnenschutzbeschichtung von 1 ,0 W/sq bis 1 ,5 W/sq zu erreichen, die für eine Verwendung der Beschichtung mit einer Speisespannung von 42 V besonders geeignet sind.
Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung weist IR-reflektierende Eigenschaften auf, so dass sie als Sonnenschutzbeschichtung fungiert, welche die Aufheizung des Fahrzeuginnenraums durch Reflexion der Wärmestrahlung verringert. Der TTS-Wert der mit der Beschichtung versehenen Verbundscheibe beträgt dabei bevorzugt kleiner 50%, besonders bevorzugt kleiner 45%. Mit TTS-Wert wird die insgesamt transmittierte Sonnenenergie, gemessen nach ISO 13837, bezeichnet - er ist ein Maß für den thermischen Komfort. Die Beschichtung kann auch als Heizbeschichtung verwendet werden, wenn sie elektrisch kontaktiert wird, so dass ein Strom durch sie fließt, welcher die Beschichtung erwärmt.
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 2,9 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2, 1 mm.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Tönung der Außenscheibe, Innenscheibe und der thermoplastischen Zwischenschicht wird in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung der Verbundscheibe gewählt. Wird die Verbundscheibe als Windschutzscheibe eingesetzt, so ist eine hohe Transmission im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums erwünscht und es wird auf dunkle Tönungen der Komponenten verzichtet. Die Gesamttransmission durch das Verbundglas beträgt in einer Ausgestaltung als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs größer 70%, bezogen auf die Lichtart A. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. 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.
Geeignete Glasscheiben umfassen Glasscheiben, die unter den Handelsnamen Planiclear und Planilux (jeweils Klarglas), VG 10, VG20, VG40 oder TSANx, TSA3+, TSA4+ von Saint-Gobain bekannt sind, wobei es sich bei den Gläsern der VG-Serie um graugefärbte Gläser und bei denen der TSA-Serie um grüngefärbte Gläser handelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei zumindest die thermoplastische Zwischenschicht, die Innenscheibe und die Außenscheibe klar sind. Die Verbundscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, 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 vorgesehen ist.
Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und mittels der thermoplastischen Zwischenschicht miteinander verbunden. Die thermoplastische Zwischenschicht ist durch eine oder mehrere thermoplastische Folien ausgebildet, wobei in der resultierenden Verbundscheibe gegebenenfalls die einzelnen Folien in der resultierenden Zwischenschicht nicht mehr voneinander unterschieden werden können. Die thermoplastischen Folien enthalten bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU) und/oder Gemische davon und/oder Copolymere davon, besonders bevorzugt Polyvinylbutyral. Die Folien sind bevorzugt auf Basis der genannten Materialien ausgebildet, können aber weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise Weichmacher, Farbmittel, IR- oder UV-Absorber.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Die einzelnen Polymerfolien der Zwischenschicht, insbesondere die PVB-Folien, haben vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,2 mm bis 1 mm, beispielsweise 0,38 mm, 0,76 mm oder 0,81 mm. Über die Dicke der Folien können weitere Eigenschaften der Verbundglasscheibe beeinflusst werden. So bewirken etwa dickere PVB-Folien eine verbesserte Schalldämpfung, insbesondere wenn sie einen akustisch wirksamen Kern enthalten, einen erhöhten Einbruchswiderstand der Verbundglasscheibe und auch einen erhöhten Schutz gegen ultraviolette Strahlung (UV- Schutz).
Die Sonnenschutzbeschichtung ist erfindungsgemäß zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die Sonnenschutzbeschichtung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe (Seite II) aufgebracht. Die Sonnenschutzbeschichtung ist auf diese Weise im Laminat der Verbundscheibe vor Witterungseinflüssen geschützt. Eine Positionierung der Sonnenschutzbeschichtung möglichst weit außen, also möglichst nahe der Außenseite der Außenscheibe, ist vorteilhaft hinsichtlich einer besonders guten Sonnenschutzwirkung. Diese wird weiter optimiert durch Verwendung einer klaren nicht getönten Außenscheibe.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist die Sonnenschutzbeschichtung in die thermoplastische Zwischenschicht eingelagert. Die Sonnenschutzbeschichtung kann auf einer thermoplastischen Folie aufgebracht sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Sonnenschutzbeschichtung auf einer Trägerfolie aufgebracht, welche in der Herstellung der Verbundscheibe beispielsweise zwischen zwei thermoplastischen Folien angeordnet wird, die zur Ausbildung der Zwischenschicht dienen. Die Integration der Sonnenschutzbeschichtung über eine Trägerfolie ist vorteilhaft hinsichtlich einer einfachen Vorfertigung und Bereitstellung der Trägerfolie mit Sonnenschutzbeschichtung. Die zwischen Sonnenschutzbeschichtung und Außenscheibe liegende Folie der thermoplastischen Zwischenschicht ist dabei bevorzugt klar und nicht getönt. Die thermoplastische Zwischenschicht der Verbundscheibe enthält eine Trägerfolie, welche oberhalb, also auf der zur Außenscheibe gerichteten Oberfläche, die Sonnenschutzbeschichtung aufweist. Die Trägerfolie enthält bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET) oder besteht daraus und weist eine Dicke von 20 pm bis 100 pm auf, beispielsweise etwa 50 pm. Die Trägerfolie kann aber auch aus anderen geeigneten Kunststoffen gefertigt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Sonnenschutzbeschichtung auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe aufgebracht. In diesem Fall sind die Außenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht bevorzugt klar und nicht getönt. Diese Ausführungsform ist je nach Position des opaken Abdeckdrucks im Randbereich vorteilhaft und ermöglicht dabei eine größere Flexibilität hinsichtlich der für den Abdeckdruck verwendbaren Druckfarben.
Ist die Sonnenschutzbeschichtung als Heizbeschichtung vorgesehen, so wird diese mit einer externen Spannungsquelle auf an sich bekannte Art elektrisch verbunden, wobei durch Anlegen einer Spannung die Erwärmung der Beschichtung stattfindet. Die elektrische Kontaktierung ist durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Folienleiter realisiert, welche bevorzugt über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, mit der Sonnenschutzbeschichtung verbunden sind.
Bevorzugt sind mindestens zwei Sammelleiter auf der Sonnenschutzbeschichtung angebracht und elektrisch leitfähig mit dieser verbunden. Diese mindestens zwei Sammelleiter sind vorzugsweise entlang einander gegenüberliegenden Kanten der Verbundscheibe angebracht und können zur Beheizung der Scheibe mit entgegengesetzten Polen einer Spannungsquelle elektrisch leitfähig verbunden werden. Der Beschichtungsbereich zwischen den Sammelleitern ist dabei elektrisch beheizbar. In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind drei Sammelleiter aufgebracht, wobei je ein Sammelleiter parallel zu den horizontalen Kanten verläuft und der dritte Sammelleiter von der Dachkante ausgehend in Richtung der Scheibenmitte ragt. Der erste Sammelleiter befindet sich dabei benachbart zur Dachkante, während der zweite Sammelleiter benachbart zur Motorkante liegt und beide Sammelleiter parallel zu diesen horizontalen Seitenkanten verlaufen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind ein oder mehrere Sammelleiter in ihrer Formgebung an etwaige entschichtete Bereiche für Sensorfenster angepasst, die der Anbringung von Sensoren dienen. Die Sammelleiter weisen eine Dicke von 5 pm bis 20 pm, bevorzugt 8 pm bis 15 pm auf. Die Breite der Sammelleiter beträgt 0,5 mm bis 30 mm, bevorzugt 1 mm bis 20 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sonnenschutzbeschichtung nicht dafür vorgesehen mit einer Spannungsquelle verbunden zu werden. Optional werden dabei andere Mittel zur Beheizung der Scheibe vorgesehen, beispielsweise in Form von Heizdrähten, die zwischen der außenseitigen Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe und der innenraumseitigen Oberfläche (Seite II) der Außenscheibe angebracht sind. Die Heizdrähte sind bevorzugt in der thermoplastischen Zwischenschicht eingelegt. Die Heizdrähte können dabei wahlweise elektrisch isoliert sein. Dies ermöglicht einen Kontakt zwischen Drähten und Beschichtung unter Vermeidung von Kurzschlüssen. Die mit Heizdrähten versehene Verbundfolie der thermoplastischen Zwischenschicht kann somit mit den Drähten in Richtung der Beschichtung zeigend angebracht werden. Wird auf eine Isolierung der Drähte verzichtet, so sollten die Heizdrähte auf der der Beschichtung abgewandten Seite der Verbundfolie liegen. Eine Isolierung der Drähte wird beispielsweise durch eine polymerhaltige Ummantelung erreicht, besonders bevorzugt enthält diese Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen, Polyester, Polycarbonate, Gummi, Silikongummi, Polyamid, Polyurethan und/oder Gemische und/oder Copolymere davon. Der minimale Abstand benachbarter Heizdrähte beträgt 2 mm, während der maximale Abstand benachbarter Drähte 35 mm beträgt.
Die Heizdrähte enthalten Wolfram, Kupfer, Nickel, Mangan, Aluminium, Silber, Chrom und / oder Eisen und/oder Gemische und/oder Legierungen davon, bevorzugt Wolfram oder Kupfer, besonders bevorzugt Wolfram.
Die Heizdrähte weisen eine Dicke auf von 5 pm bis 160 pm, wobei die Dicke unter anderem vom verwendeten Material der Drähte abhängt. Wolframdrähte werden bevorzugt mit einer Dicke von 10 pm bis 80 pm eingesetzt, während Kupferdrähte bevorzugt eine Dicke von 60 pm bis 150 pm aufweisen.
Die Heizdrähte sind an ihren Enden über mehrere elektrische Leiter, bevorzugt zwei elektrische Leiter, kontaktiert. Je nach Verlauf der Heizdrähte, beispielsweise mäanderförmig oder zickzackförmig, kann auch eine andere Form der Kontaktierung gewählt werden. Bei einem durchgehenden mäanderförmigen Draht muss beispielsweise nur punktuell an den beiden Enden des Drahtes eine Spannung angelegt werden.
Vorzugsweise weist die Verbundglasscheibe eine externe energetische Reflexion RE> 30% auf. Eine Berechnung des energetischen Wertes RE erfolgt gemäß der Norm ISO 9050.
Im Randbereich der Scheibe ist bevorzugt eine opake Abdeckschicht, beispielsweise in Form eines Siebdrucks aufgebracht, so dass dieser Siebdruck das Sichtfeld der Scheibe umschreibt bzw. dessen äußeren Rand bildet. Eventuell im Randbereich der Scheibe angeordnete Sammelleiter und elektrische Leiter sowie ein gegebenenfalls vorgesehener beschichtungsfreier Randbereich sind bevorzugt von diesem Abdeckdruck verdeckt und werden so optisch kaschiert. Der opake Siebdruck kann in einer beliebigen Ebene der Verbundglasscheibe angebracht werden.
Die Erfindung umfasst weiter ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit einer Sonnenschutzbeschichtung, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst. a) Aufbringen einer Sonnenschutzbeschichtung auf die innenseitige Oberfläche II der Außenscheibe, oder auf die außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe, oder Einbringen der Sonnenschutzbeschichtung in die thermoplastische Zwischenschicht, b) Herstellung eines Schichtstapels aus mindestens umfassend in dieser Reihenfolge Außenscheibe, thermoplastische Zwischenschicht und Innenscheibe und c) Verbinden des Schichtstapels aus zumindest Außenscheibe, thermoplastischer Zwischenschicht und Innenscheibe zur Verbundscheibe.
Das Verbinden von Außenscheibe und Innenscheibe zum Verbundglas erfolgt bevorzugt nachdem die Sonnenschutzbeschichtung aufgebracht worden ist.
Die Sonnenschutzbeschichtung ist thermisch hoch belastbar, so dass sie auch eine Temperaturbehandlung oder ein Biegen der Scheiben bei Temperaturen von typischerweise mehr als 600 °C ohne Beschädigung übersteht.
Die einzelnen Schichten der Sonnenschutzbeschichtung können durch an sich bekannte Verfahren, bevorzugt durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung abgeschieden und in den geeigneten Schichtdicken und Schichtabfolgen aufgebaut werden. Die Kathodenzerstäubung kann in einer Schutzgasatmosphäre erfolgen, beispielsweise aus Argon, oder in einer Reaktivgasatmosphäre, beispielsweise durch Zugabe von Sauerstoff oder Stickstoff. Die einzelnen Schichten können aber auch durch andere geeignete, dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise Aufdampfen oder chemische Gasphasenabscheidung aufgebracht werden.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann in Form einer thermoplastischen Folie bereitgestellt werden. Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch in Form mehrerer Folien, beispielsweise zweier oder mehrerer thermoplastischen Folien, gegebenenfalls einer zusätzlichen Trägerfolie. Das Aufbringen der Sonnenschutzbeschichtung auf die thermoplastische Zwischenschicht beinhaltet dabei nur das Aufbringen der Sonnenschutzbeschichtung auf eine der Folien, beispielsweise auf die Trägerfolie. Die Trägerfolie mit einer darauf angeordneten Sonnenschutzbeschichtung wird beim Verbinden der Scheibe zum Verbundglas bevorzugt zwischen zwei thermoplastischen Folien angeordnet, wobei die Fläche der Sonnenschutzbeschichtung der Außenscheibe zugewandt ist.
Die elektrische Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Schichten über Sammelleiter oder andere geeignete elektrische Leiter erfolgt vor dem Laminieren der Verbundscheibe. Eventuell vorhandene Drucke, beispielsweise opake Abdeckdrucke oder aufgedruckte Sammelleiter zur elektrischen Kontaktierung der Sonnenschutzbeschichtung werden bevorzugt im Siebdruckverfahren aufgebracht.
Das Verbinden der Außenscheibe und der Innenscheibe über die thermoplastische Zwischenschicht zur Verbundscheibe erfolgt bevorzugt durch Laminieren unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Beim Laminieren fließt das erhitzte, fließfähige thermoplastische Material um die Sonnenschutzbeschichtung herum, so dass ein stabiler Verbund hergestellt wird und die Sonnenschutzbeschichtung in die Zwischenschicht eingekapselt und vor Beschädigung und Umwelteinflüssen geschützt wird.
Es können beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 80°C bis 110 °C. Die Außenscheibe, die thermoplastische Zwischenschicht und die Innenscheibe können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Scheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Scheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen die Scheiben innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden.
Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit Sonnenschutzbeschichtung in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen, beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe, sowie als funktionales Einzelstück, und in Gebäuden.
Alle genannten Normen beziehen sich auf deren zum Anmeldetag gültige Fassung. Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sei denn Ausführungsbeispiele und/oder ihre Merkmale sind explizit nur als Alternativen genannt oder schließen sich aus.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Die Zeichnungen sind vereinfachte, schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit Sonnenschutzbeschichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit Sonnenschutzbeschichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit Sonnenschutzbeschichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung aufgebracht auf die Innenscheibe der Verbundscheibe und
Fig. 5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 mit einer Sonnenschutzbeschichtung 4. Die Verbundscheibe 100 umfasst eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe 100 kann beispielsweise als Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen sein, wobei die Außenscheibe 1 der äußeren Umgebung und die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Die Außenscheibe 1 weist eine Außenfläche (I) und eine Innenfläche (II) auf. Die Innenscheibe 2 weist eine Außenfläche (III) und eine Innenfläche (IV) auf. Die Außenflächen (I) und (III) sind der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenflächen (II) und (IV) sind dem Fahrzeuginnenraum zugewandt. Die Innenfläche (II) der Außenscheibe 1 und die Außenfläche (III) der Innenscheibe 2 sind einander zugewandt. Auf der Innenfläche (II) der Außenscheibe 1 ist in dieser Ausführungsform eine erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung 4 angeordnet. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 erstreckt sich über die gesamte Innenfläche (II), bevorzugt abzüglich eines umlaufenden rahmenförmigen beschichtungsfreien Bereichs, beispielsweise mit einer Breite von 8 mm. Der beschichtungsfreie Bereich kann dann durch Verkleben mit der thermoplastischen Zwischenschicht 3 hermetisch versiegelt sein. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 ist dadurch vorteilhaft vor Beschädigungen und Korrosion geschützt. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 umfasst erfindungsgemäß zumindest drei funktionelle Silberschichten, welche jeweils eine geometrische Schichtdicke zwischen 5 nm und 20 nm aufweisen, wobei jede funktionelle Silberschicht zwischen dielektrischen Modulen, beispielsweise Schichten aus Siliziumnitrid angeordnet ist. Die Silberschichten (Ag1 , Ag2, Ag3) der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung weisen dabei zueinander eine relative Schichtdicke von 1 ,0<Ag1/Ag3 und 1 ,2<Ag2/Ag3<2 auf, wobei Ag2>Ag1>Ag3 gilt. Die dielektrischen Module (M1 , M2, M3, M4) weisen eine relative optische Schichtdicke von M2/M1>1 ,9, M2/M3>0,8 und M2/M4>2 zueinander auf. Der erfindungsgemäße Aufbau der Sonnenschutzbeschichtung 4 wird nachfolgend bei Figur 4 und den dort erläuterten Beispielen und Vergleichsbeispielen näher beschrieben. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 führt zu einer verringerten Aufheizung des Fahrzeuginnenraums und der Innenscheibe 2 aufgrund der Reflexion von infraroter Strahlung. Es kann eine energetische Reflexion RE > 30%, eine totale solare Gesamttransmission TTS < 45% und eine Lichttransmission TL >72,5% erzielt werden. Zusätzlich werden mit der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung 4 neben einem verbesserten thermischen Komfort gleichzeitig auch gute optische und ästhetischen Eigenschaften der Verbundscheibe 100 erzielt. Der Schichtwiderstand der Sonnenschutzbeschichtung 4 liegt zwischen 1 ,0 W/sq und 1 ,5 ü/sq, wodurch die Beschichtung eine gute Kompatibilität mit 14V/42V- Gleichspannungswandlern aufweist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 mit Sonnenschutzbeschichtung 4. Im Unterschied zur Figur 1 ist die Sonnenschutzbeschichtung 4 nicht auf der Innenfläche (II) der Außenscheibe 1 angeordnet, sondern auf einer Trägerfolie 5 in der Zwischenschicht 3. Die Trägerfolie 5 enthält oder besteht bevorzugt aus Polyethylenterephthalat (PET) und weist beispielsweise eine Dicke von 50 pm auf. Die erfindungsgemäße Sonnenschutzschicht 4 umfasst einen Schichtaufbau, der näher zu Figur 4 erläutert wird. Die Trägerfolie 5 mit der Sonnenschutzbeschichtung 4 ist zwischen einer ersten thermoplastischen Folie 3a und einer zweiten thermoplastischen Folie 3b angeordnet. Die thermoplastischen Folien 3a und 3b sowie die Trägerschicht 5 bilden in der resultierenden Verbundscheibe die thermoplastische Zwischenschicht 3. Die thermoplastischen Folie 3a und 3b enthalten oder bestehen bevorzugt aus PVB und weisen beispielsweise eine Schichtdicke von 0,38 mm auf. Die Trägerfolie 5 weist eine etwas geringere Größe auf als die Außenscheibe 1 , die Innenscheibe 2 und die thermoplastischen Folien 3a und 3b. Die Trägerfolie 5 ist so in dem Verbund angeordnet, dass sich die Trägerfolie 5 nicht bis zu den seitlichen Rändern des Verbundglases erstreckt. Die Trägerfolie 5 ist dadurch im Randbereich der Verbundscheibe beispielsweise mit einer Breite von etwa 8 mm umlaufend von den thermoplastischen Folien 3a und 3b umgeben. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 auf der Trägerfolie 5 ist somit vorteilhaft vor Beschädigungen und insbesondere Korrosion geschützt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 mit Sonnenschutzbeschichtung 4. Im Unterschied zur Figur 1 ist die Sonnenschutzbeschichtung 4 nicht auf der Innenfläche (II) der Außenscheibe 1 angeordnet, sondern auf der Außenfläche (III) der Innenscheibe 2, wobei ein umlaufender Randbereich der Außenfläche (III) nicht mit der Sonnenschutzbeschichtung 4 versehen ist. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 ist auch in dieser Ausgestaltung vorteilhaft vor Beschädigungen und Korrosion geschützt. Im Weiteren entspricht diese Ausführungsform der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung.
Figur 4 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Sonnenschutzschicht 4. In der gezeigten Ausgestaltung ist die Sonnenschutzbeschichtung 4 auf der Innenseite III der Innenscheibe 2 als Substrat aufgebracht. Die gezeigte Sonnenschutzbeschichtung 4 enthält drei transparente funktionelle Silberschichten Ag1 , Ag2 und Ag3, die insbesondere die Infrarotstrahlen reflektierenden Schichten sind. Die funktionellen Silberschichten weisen eine bestimmte relative Dicke zueinander auf, im Speziellen ist vorgesehen, dass für die relativen geometrischen Schichtdicken Ag2>Ag1 >Ag3, 1 ,0<Ag1/Ag3 und 1 ,2<Ag2/Ag3<2 gelten. Mit anderen Worten ist die Schichtdicke der dritten, der Außenscheibe 1 am nächsten angeordneten Silberschicht Ag3 dünner als die Schichtdicke der ersten, der Innenscheibe 2 nächstliegenden Silberschicht Ag1 , während die in der Schichtabfolge zwischen der ersten Silberschicht Ag1 und der dritten Silberschicht Ag3 liegende zweite Silberschicht Ag2 die Silberschicht mit der größten Schichtdicke ist. Die Silberschichten können beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung in einer Argonatmosphäre abgeschieden werden.
Oberhalb, unterhalb und zwischen den Silberschichten Ag1 , Ag2 und Ag3 sind jeweils dielektrische Module M1 , M2, M3 und M4 umfassend dielektrische Schichten angeordnet. Diese dielektrischen Module (M1 , M2, M3, M4) weisen bevorzugt zueinander eine relative optische Schichtdicke M2/M1>1 ,9, M2/M3>0,8 und M2/M4>2 auf. Das dielektrische Modul M1 ist also unterhalb der ersten Silberschicht Ag1 direkt auf der Innenseite III der Innenscheibe 2 angeordnet, das zweite dielektrische Module M2 ist oberhalb der ersten Silberschicht Ag1 angeordnet. Das erste dielektrische Modul M1 kann beispielsweise ausgehend von der Innenscheibe 2 als eine Schichtabfolge von Siliziumnitrid-, ZnSnOx-und ZnO-Schichten aufgebaut sein. Die Siliziumnitrid-Schicht kann dabei aus Siliziumnitrid in einer Stickstoffhaltigen Atmosphäre abgeschieden werden, die Zinkoxidschicht aus Zinkoxid in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre.
Die Sonnenschutzbeschichtung 4 enthält mindestens eine Blockerschicht, besonders bevorzugt befindet sich jede funktionelle Silberschicht Ag1 , Ag2 Ag3 wie gezeigt in direktem Kontakt mit zumindest einer Blockerschicht B1 , B2 und B3. Die Blockerschichten enthalten erfindungsgemäß bevorzugt zumindest Nickel, Chrom oder Legierungen hiervon und / oder Titanchrom oder besteht daraus. Die Blockerschichten B (B1 , B2, B3) sind bevorzugt zwischen zumindest einer funktionellen Silberschicht und zumindest einer dielektrischen Schicht, angeordnet. Durch die Blockerschichten B wird ein Schutz der funktionellen Schicht bei Erwärmung, insbesondere während der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe erreicht.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden erfindungsgemäßen Beispiele und nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiele verdeutlicht.
Beispiele
Alle optischen, ästhetischen und energetischen Eigenschaften der Verbundscheiben gemäß Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden in laminiertem Zustand gemessen. In den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde die Sonnenschutzbeschichtung 4 auf die Außenseite III einer klaren Innenscheibe 2 (Beispiel Planiclear) gemäß Figur 4 aufgebracht und mit einer thermoplastischen Zwischenschicht 3 und einer Außenscheibe 1 gemäß dem Aufbau der Figur 3 laminiert. Eine ungetönte PVB-Folie wurde in der Zwischenschicht verwendet. Die Beispiele und Vergleichsbeispiele weisen den gleichen beschriebenen Grundaufbau auf, unterscheiden sich jedoch in den verwendeten Sonnenschutzbeschichtungen.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 5 und nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden als Verbundscheibe (Windschutzscheibe für ein Fahrzeug) mit den angegebenen Sonnenschutzbeschichtungen hergestellt.
Für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel werden die Stapel-Struktur der Sonnenschutzbeschichtung (Schichten und Schichtdicken), sowie die optischen Eigenschaften der Beschichtung in der fertiggestellten Verbundscheibe angegeben.
Die Schichtfolgen und Schichtdicken der Sonnenschutzbeschichtungen gemäß erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 5 sowie die im Vergleich dazu gezeigten Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 1 dargestellt. Die relativen Schichtdicken der Silberschichten und der dielektrischen Module, sowie die Werte der optischen, elektrischen und energetischen Eigenschaften sind für die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 5 sowie für die nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiele 1 bis 3 in Tabelle 2 wiedergegeben. Sämtliche Schichtdicken der Silberschichten und der Schichten der Module sind als geometrische Schichtdicken angegeben. Die relativen Schichtdicken der Silberschichten, angegeben als Dickenverhältnisse Ag2/Ag1 , Ag2/Ag3 und Ag1/Ag3 beziehen sich auf die geometrischen Schichtdicken. Für die relativen Schichtdicken der dielektrischen Module, gegeben als Dickenverhältnisse M2/M1 , M2/M3 und M2/M4, wurden die optischen Dicken verwendet.
Es bedeuten:
RE energetische Reflexion [%]
TL sichtbare Lichttransmission [%]
TTS totale transmittierte Wärmestrahlung [%]
TE totale transmittierte Energie [%]
RL 8° sichtbare Reflexion bei einem Betrachtungswinkel von 8° [%]
RL 60° sichtbare Reflexion bei einem Betrachtungswinkel von 60° [%] a*, b* Farbkoordinaten im Farbraum CIE (International Commision on Illumination), jeweils gemessen in Reflektion unter 60° und unter 8°
Äa*, Äb* Differenz der Farbkoordinaten bei Messung in Reflektion unter 60° und unter 8 Farbe R* vom Betrachter der Verbundscheibe wahrgenommener Farbeindruck der externen Reflektionsfarbe jeweils in Reflektion unter 60° und unter 8°
Rsq Schichtwiderstand der Sonnenschutzbeschichtung [Q/sq]
Die Werte für die Lichttransmission (TL) und die Reflexion (RL) beziehen sich auf die Lichtart A, die definitionsgemäß angelehnt ist an die relative Strahlungsverteilung des planckschen Strahlers mit 2856 Kelvin.
Tabelle 1 : Schichtaufbauten der Sonnenschutzbeschichtung gemäß Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 Tabelle 2: Dickenverhältnisse und optische Eigenschaften im Laminat gemäß Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3
Erfindungsgemäß werden Verbundscheiben mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Sonnenschutzbeschichtung bereitgestellt, die hinsichtlich der energetischen und elektrischen Eigenschaften, des thermischen und des visuellen Komforts und gleichzeitig hinsichtlich des ästhetischen Erscheinungsbilds verbessert und gegenüber bekannten Verbundscheiben mit Sonnenschutzbeschichtungen weiter optimiert werden konnten. Es konnte eine totale transmittierte Wärmestrahlung (TTS) von weniger als 45 % erreicht werden, so dass die dementsprechende häufig gestellte Kundenvorgabe eingehalten werden kann. Darüber hinaus konnte eine Lichttransmission TL > 72,5 % erreicht werden, so dass die Verbundscheibe als Windschutzscheibe eingesetzt werden kann und auch bei Kombination mit gängigen Drahtheizungen die gesetzliche Vorgabe TL > 70 % erreicht wird. Darüber hinaus wird ein optimales ästhetisches Erscheinungsbild ohne unerwünschte Farbtöne in der Reflexion der Verbundscheibe erzielt. Insbesondere können unerwünschte rote, gelbe, violette und grüne Reflexionen oder Trübungen der Verbundscheibe vermieden werden. Es kann im Wesentlichen eine konstante, gewünschte Farbreflexion der Verbundscheibe unabhängig vom Betrachtungswinkel erzielt werden. Ferner weisen die erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtungen einen Schichtwiderstand zwischen 1 ,0 W/sq und 1 ,5 W/sq auf und sind somit gut für die Beheizung mit einer Speisespannung von 42 V geeignet. Um die Vorteile der erfindungsgemäßen Dickenkombination der Silberschichten weiter zu verdeutlichen sind in Tabelle 3 beispielhaft optische und energetische Eigenschaften von Silberbeschichtungen mit den jeweils angegebenen Dickenverhältnissen der Silberschichten angegeben. Die Dicke der dielektrischen Module und die Reihenfolge der Schichten im Schichtstapel sind dabei jeweils identisch. Tabelle 3: Überblick der optischen Eigenschaften TL, TTS, RL 60° und der externen Reflektionsfarbe bei 60° für die verschiedenen möglichen Dickenverhältnisse der Silberschichten Ag1 , Ag2 und Ag3 Wie in Tabelle 3 ersichtlich, lassen sich gute optische und energetische Eigenschaften sowie eine ansprechende Farbgebung lediglich mit den erfindungsgemäßen Dickenverhältnissen der Silberschichten erreichen, wobei für die Dicke der Silberschichten gilt Ag2>Ag1 >Ag3. Als akzeptabel eingestuft werden Schichten mit folgenden Eigenschaften: TL > 72,5 %, TTS < 45 %, RL 60° < 17,5 %. Zudem sollten die Farbkoordinaten einen möglichst kleinen Betrag aufweisen und besonders bevorzugt ein negatives Vorzeichen besitzen. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass lediglich für die erfindungsgemäße Dickenkombination mit Ag2>Ag1 >Ag3, 1 ,0 > Ag1/Ag3 und 1 ,2 < Ag2/Ag3 < 2 sowohl unter einem Betrachtungswinkel von 8° als auch unter einem Betrachtungswinkel von 60° die gewünschte blaue Reflektionsfarbe erreicht wird. In diesem Farbbereich ergeben sich Blautöne, die eine besonders hohe kundenseitige Akzeptanz aufweisen. Insbesondere vorteilhaft sind dabei Werte für a*R 60° zwischen - 5,0 und 0 sowie für b*R 60° ebenfalls zwischen -8,0 und 0.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms umfassend die folgenden Schritte.
I Bereitstellen einer Außenscheibe 1 , einer Innenscheibe 2 und mindestens einer thermoplastischen Folie zur Ausbildung der thermoplastischen Zwischenschicht 3; II Aufbringen einer erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung 4 auf die Innenfläche II der Außenscheibe 1 oder auf die Außenfläche III der Innenscheibe 2, beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung;
III optional: Aufbringen von Sammelleitern auf die Sonnenschutzbeschichtung 4; IV Verbinden der Innenfläche II der Außenscheibe 1 und der Außenfläche III der Innenscheibe 2 über die thermoplastische Zwischenschicht 3 zur Verbundscheibe 100.
In einer Ausführungsform werden als Außenscheibe 1 und als Innenscheibe 2 Glasscheiben eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Sonnenschutzbeschichtung 4 mit den mindestens drei funktionellen Silberschichten Ag1 , Ag 2 und Ag3 und den mindestens vier dielektrischen Modulen M 1 , M2, M3 und M4 auf die Außenfläche III der Innenscheibe 2, bevorzugt mittels magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung aufgebracht. Ist eine Beheizung der Scheibe über die Sonnenschutzbeschichtung 4 vorgesehen, so werden vor Lamination der Scheibe Sammelleiter auf der Sonnenschutzbeschichtung 4 vorgesehen, sowie elektrische Anschlusskabel angebracht, die eine elektrische Kontaktierung der Beschichtung ermöglichen. Das Verbinden von Außenscheibe 1 und Innenscheibe 2 über die Zwischenschicht 3 zum Verbundglas erfolgt bevorzugt, nachdem die Sonnenschutzbeschichtung 4 aufgebracht worden ist.
Bezugszeichenliste
1 Außenscheibe
2 Innenscheibe
3 thermoplastische Zwischenschicht 3a erste thermoplastische Folie
3b zweite thermoplastische Folie
4 Sonnenschutzbeschichtung
5 Trägerfolie
I Außenfläche von 1 II Innenfläche von 1
III Außenfläche von 2
IV Innenfläche von 2 Ag1 erste Silberschicht Ag2 zweite Silberschicht Ag3 dritte Silberschicht
M1 erstes dielektrisches Modul M2 zweite dielektrisches Modul M3 drittes dielektrisches Modul M4 viertes dielektrisches Modul B Blockerschicht
B1 erste Blockerschicht
B2 zweite Blockerschicht
B3 dritte Blockerschicht

Claims

Patentansprüche
1. Verbundscheibe (100), umfassend eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II), eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenseitigen Oberfläche (IV) und eine thermoplastische Zwischenschicht (3), welche die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe (1) mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (2) verbindet, wobei die Verbundscheibe (100) zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) mindestens eine Sonnenschutzbeschichtung (4) aufweist, wobei die Sonnenschutzbeschichtung (4) von der Innenscheibe (2) ausgehend in Richtung der Außenscheibe (1) eine Schichtabfolge
-erstes dielektrisches Modul (M1),
-erste Silberschicht (Ag1),
-zweites dielektrisches Modul (M2),
-zweite Silberschicht (Ag2),
-drittes dielektrisches Modul (M3),
-dritte Silberschicht (Ag3),
-viertes dielektrisches Modul (M4) umfasst, wobei die Silberschichten (Ag1 , Ag2, Ag3) zueinander eine relative geometrische Schichtdicke von Ag2>Ag1 >Ag3 aufweisen und die Silberschichten der Sonnenschutzbeschichtung (Ag1 , Ag2, Ag3) eine relative geometrische Schichtdicke von 1 ,0<Ag1/Ag3 und 1 ,2<Ag2/Ag3<2 aufweisen.
2. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1 , wobei die dielektrischen Module (M1 , M2, M3, M4) eine relative optische Schichtdicke von M2/M1>1 ,9, M2/M3>0,8 und M2/M4>2 aufweisen.
3. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste dielektrische Modul (M1), das zweite dielektrische Modul (M2), das dritte dielektrische Modul (M3) und/oder das vierte dielektrische Modul (M4) mindestens eine dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumnitrid aufweisen.
4. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste dielektrische Modul (M1), das zweite dielektrische Modul (M2), das dritte dielektrische Modul (M3) und/oder das vierte dielektrische Modul (M4) mindestens eine erste dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumnitrid und mindestens eine zweite dielektrische Schicht auf Basis von Zinkoxid umfassen.
5. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste dielektrische Modul (M1), das zweite dielektrische Modul (M2), das dritte dielektrische Modul (M3) und/oder das vierte dielektrische Modul (M4) mindestens eine erste dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumnitrid, mindestens eine zweite dielektrische Schicht auf Basis von Zinkoxid und mindestens eine dritte dielektrische Schicht auf Basis eines Zinn-Zink-Mischoxids umfassen.
6. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Sonnenschutzbeschichtung (4) oberhalb und/oder unterhalb der Silberschichten (Ag1, Ag2, Ag3) jeweils mindestens eine metallische Blockerschicht (B1, B2, B3) umfasst, die eine geometrische Dicke von weniger als 1 nm aufweist.
7. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Silberschicht (Ag1), die zweite Silberschicht (Ag2) und die dritte Silberschicht (Ag3) jeweils eine geometrische Dicke von 5 nm bis 25 nm aufweisen.
8. Verbundscheibe nach Anspruch 7, wobei die erste Silberschicht (Ag1) eine geometrische Dicke von 7 nm bis 14 nm aufweist, die zweite Silberschicht (Ag2) eine geometrische Dicke von 7 nm bis 16 nm aufweist und die dritte Silberschicht (Ag3) eine geometrische Dicke von 6 nm bis 13 nm aufweist.
9. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste dielektrische
Modul (M1), das zweite dielektrische Modul (M2), das dritte dielektrische Modul (M3) und das vierte dielektrische Modul (M4) jeweils eine geometrische Dicke von 10 nm bis 100 nm, bevorzugt 20 nm bis 90 nm, besonders bevorzugt 70 nm bis 85 nm aufweisen.
10. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die
Sonnenschutzbeschichtung (4) auf der außenraumseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (1) aufgebracht ist.
11. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die
Sonnenschutzbeschichtung (4) mindestens zwei Sammelleiter aufweist über die die Sonnenschutzbeschichtung (4) mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden werden kann.
12. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Heizdrähte zwischen der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (2) und der innenseitigen
Oberfläche (II) der Außenscheibe (I) vorhanden sind.
13. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Sonnenschutzbeschichtung (4) genau drei Silberschichten (Ag1, Ag2, Ag3) enthält.
14. Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mindestens umfassend die Verfahrensschritte a) Aufbringen einer Sonnenschutzbeschichtung (4) auf die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe (1), oder auf die außenseitige Oberfläche (III) der Innenscheibe (2), oder Einbringen der Sonnenschutzbeschichtung (4) in eine thermoplastische Zwischenschicht (3), b) Herstellung eines Schichtstapels aus mindestens umfassend in dieser Reihenfolge Außenscheibe (1), thermoplastische Zwischenschicht (3) und Innenscheibe (2) und c) Verbinden des Schichtstapels aus zumindest Außenscheibe (1), thermoplastischer Zwischenschicht (3) und Innenscheibe (2) zur Verbundscheibe (100).
15. Verwendung der Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in Kraftfahrzeugen, bevorzugt als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe, besonders bevorzugt als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs.
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