WO2018046538A1 - Klebefolie für transparente keramiken - Google Patents

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WO2018046538A1
WO2018046538A1 PCT/EP2017/072338 EP2017072338W WO2018046538A1 WO 2018046538 A1 WO2018046538 A1 WO 2018046538A1 EP 2017072338 W EP2017072338 W EP 2017072338W WO 2018046538 A1 WO2018046538 A1 WO 2018046538A1
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WO
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composite
adhesive film
ceramic
adhesive
transparent
Prior art date
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PCT/EP2017/072338
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Schnetter
Tino SCHREINER
Original Assignee
Ceramtec-Etec Gmbh
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Publication date
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina

Definitions

  • the invention relates to an adhesive film or an adhesive strip for transparent ceramics, and to a method for producing a composite consisting of at least one transparent ceramic element and a further agent using such an adhesive film and the use of a composite according to the invention.
  • Transparent ceramics bonded by means of the adhesive film can be used for the following applications:
  • a ballistic protective element for the production of electronic articles, in particular displays or display screens for e.g. Cell phones, tablets, computers, notebooks, televisions, smartwatches, navigation devices.
  • lamps such as lamps or lights such as recessed floor lights, ceiling lights, vehicle lights,
  • Transparent, crystalline solids are polycrystalline ceramics (MgAl 2 O 4 , Al 2 O 3, MgO, ZrO 2, Y 2 O 3, AION or combinations of these oxides) or single crystals (MgAl 2 O 4 , Al 2 O 3 , ZrO 2), also called transparent ceramics.
  • Preferred ceramics are selected from the group of oxides such as Mg-Al spinel (MgAl 2 O 4 ), Al 2 O 3 and AION. These materials are mostly polycrystalline, although AI2O3 can also be processed as a single crystal (sapphire). Transparency is expressed in terms of the absolute transparency, which is usually for monolithic transparent ceramics at values greater than 70%.
  • the transparent ceramics may have different shapes based on geometric bodies, for example cylinders, spheres, cuboids or cubes, but also hemispheres or similar shapes. These forms, also called ceramic elements, may in particular also have rounded or bevelled edges or corners.
  • Ceramic elements are preferably made as polygonal tiles, also called ceramic tiles, edge lengths are for example 90 mm x 90 mm and thicknesses less than 25 mm.
  • edge lengths are for example 90 mm x 90 mm and thicknesses less than 25 mm.
  • ceramic elements are bonded together in a material-locking manner. In this case, the ceramic elements may in particular be arranged next to one another.
  • a composite or a structure may comprise a means, for example a supporting carrier layer and / or at least one or more transparent ceramic elements.
  • the agent is selected from the group consisting of polymers and / or amorphous materials such as glass and is a single or multi-layer system.
  • the materials used are the agent, for example glass and / or plastic.
  • the ceramic elements are joined to their end faces with a liquid adhesive or embedded in an adhesive matrix. At the phase transitions between ceramic elements and adhesive, unwanted reflections can occur due to an adhesive not adapted to the refractive index of the transparent ceramic. Ideally, therefore, the adhesives have a refractive index that increases the transparent ceramic is adapted. It is disclosed in DE10 201 1014100 A1 that the refractive indices of two materials may deviate by a maximum of ⁇ 10% in order to achieve a transparency of more than 10%.
  • liquid adhesives having a refractive index in the range of 1.7 to 1.73 can be used (DE 10 2014 216 487 A1).
  • assembly in several steps is required. First, the individual ceramic elements are aligned and glued together. For this it is necessary that the adhesive is introduced into the joining gap between the individual ceramic elements. In order to avoid contamination outside of the joint gap by the adhesive, a precise operation, regarding the positioning and the amount of adhesive that is introduced into the joining gap, is required. The correct introduction of the adhesive into the joint gap is also the prerequisite that form no bubbles when curing the adhesive. In order to maintain the required transparency, bubble formation must be avoided at all costs.
  • the object of the present invention is to provide alternative adhesives and methods of making composites consisting of at least one ceramic element and another agent.
  • ceramic elements are bonded to form a composite by means of an adhesive film.
  • the adhesive film has a refractive index adapted to the transparent ceramic.
  • the adhesive film is flexible, for example, to compensate for differences in expansion of the composite. Due to the easier handling of an adhesive film compared to A liquid adhesive improves the bonding of ceramic elements, it can be performed faster and with increased precision.
  • a composite can also be formed from a transparent ceramic element and a means, for example, in the form of a substrate, wherein the agent is adhesively bonded to the transparent ceramic element via the adhesive film according to the invention.
  • the agent may be layers of different materials.
  • the adhesive film is positioned by machine.
  • the machine positioning can be done by CNC-controlled robots. This can increase the quality of the positioning and thus improve the quality of the composite.
  • the adhesive film has an optical refractive index greater than 1.60, better still greater than 1.65 and even better> 1.70, matched to the transparent ceramic.
  • the refractive index of the adhesive film is in particular in the range of 1.65 to 1.80, preferably in the range of 1.70 to 1.73.
  • the adhesion is formed under the influence of temperature of 80 to 250 ° C, a preferred temperature range is 80 to 160 ° C.
  • This process step is also called joining or annealing.
  • the joining can be done without pressure, pressure assisted (eg in an autoclave) or under vacuum conditions.
  • the inventive method combines in one step ceramic elements on their end faces with itself. This creates a composite, a ceramic plate (consisting of ceramic elements and adhesive film) with a cohesive connection to the abutting edges, the end faces. By a correspondingly good wetting of the side surfaces of the ceramic elements by the adhesive film, it is sufficient if these side surfaces are ground.
  • the distance between two or more ceramic elements is referred to as a joint gap and is less than 4 mm, preferably ⁇ 1 mm and particularly preferably ⁇ 0.5 mm.
  • the joint gap is bounded in the longitudinal direction by a narrow side surface of a ceramic element. In the transverse direction of the joint gap is bounded by the ends of the ceramic elements. By known per se, the joint gap is closed at its end in the transverse direction, so that when joining the adhesive can not escape.
  • the height of the joint gap results from the height of the ceramic elements.
  • the joint gap comprises a space or a volume whose length is determined by the length of the side surfaces of a ceramic element whose height is determined by the thickness of a ceramic element and its width by the selected distance between two side surfaces of two ceramic elements.
  • the adhesive film in the form of a strip which corresponds in its dimensions to the length and height of a side surface of a ceramic element, positioned.
  • the length of the adhesive film is 90 mm and the width 10 mm, wherein the length may also correspond to a multiple of the edge length of the ceramic elements. If, for example, three ceramic elements with an edge length of 90 mm are placed side by side, the adhesive strip can be 270 mm long.
  • the thickness of the adhesive strip may be slightly smaller than the width of the joint gap, so that the adhesive film can be easily positioned. In the subsequent joining process, the ceramic elements are bonded cohesively.
  • the dimension of the adhesive film may differ from the length and thickness of the side surface of a ceramic element. The dimensions of the adhesive film can then change during the joining process. Apart from the dimensions of the adhesive film, the other process steps are identical as in the method example described above.
  • the adhesive strip may be non-adhesive or adhesive prior to tempering on one or both surfaces that come into contact with the side surfaces of the ceramic member upon joining. If the film is adhesively formed, can they are placed on their side surfaces before positioning the ceramic elements. This eliminates the positioning of the adhesive film in the joint gap. The positioning of the ceramic elements is facilitated.
  • the effect of temperature creates a composite of transparent ceramic and refractive index-matched adhesive film.
  • the film can completely fill the joint gap.
  • the adhesive film may dissolve during the joining.
  • the joint gap is then filled with adhesive after joining.
  • a composite produced by a method according to the invention can be used as a protective panel in vehicles.
  • Composites produced according to the invention can be combined with a single-layer or multi-layer system (one or more separate layers).
  • These multi-layer systems may comprise one and / or further layers of different materials or single layers (e.g., a glass layer), which materials may not be ceramic.
  • ceramic elements can be joined laterally to themselves and in terms of area to an upper or lower layer (eg a glass layer).
  • the ceramic elements are designed with a defined joint gap on an adhesive film or, alternatively, the adhesive film is placed on the positioned ceramic elements.
  • the joining gaps are covered by the adhesive film, or closed on one side.
  • the adhesive film is initially not positioned in the space of the joint gap. Due to the effect of temperature, the adhesive film becomes liquid and then pulled into the joint gap. This process can be assisted by performing in a vacuum.
  • composites can be produced with larger areas, for example, greater than 0.5 m 2 .
  • the dimensions of the adhesive film can then correspond to the dimensions of the composite to be created.
  • a grid or a grid is formed by means of a corresponding adhesive film.
  • the distances of the grid are smaller than the edge length of the ceramic elements to be joined.
  • the dimension between the outer edge of a first adhesive strip to Outside edge of a second adhesive strip is referred to as distance.
  • a grid with the dimensions 80 mm ⁇ 80 mm is formed by means of adhesive films. With a width of the joint gap of, for example, 1 mm adhesive sheets with a width of 1 1 mm are used to produce this grid.
  • joining gaps can be adapted to the required measures based on the dimensions of the ceramic elements, the properties of the adhesive film and in connection with the joining process. It has been shown that joining gaps of 50 to 350 ⁇ m, preferably 80 to 250 ⁇ m, are suitable for connections by means of adhesive film. This makes it possible to connect ceramic elements cohesively, wherein the joining gaps are completely filled up to the top of the ceramic elements.
  • the method according to the invention for producing a composite of transparent ceramic elements comprises the following steps:
  • the individual steps can be adapted depending on the process flow.
  • step 3 may be the positioning of the adhesive film prior to step 2, the positioning of the ceramic elements.
  • the process step 4 can be carried out by various means, for example in an autoclave and under various conditions without pressure, under pressure, etc. under vacuum.
  • a composite consisting of at least two transparent ceramic elements and an adhesive film can be connected to an agent as described above in a further separate process step.
  • the already made by joining composite on the means, or alternatively the means is positioned on the composite, wherein between the composite and means an adhesive film is attached.
  • the already existing composite is then connected to the agent by the adhesive film to form a composite.
  • This then consists of at least two transparent ceramic elements and an adhesive film with which a composite is produced in a first joining process step, a means and another adhesive film by means of which the composite already produced is connected in a second joining process step with the adhesive film.
  • transparent ceramic elements with an edge length of 90 mm x 90 mm are positioned in one layer on a flat, transparent carrier layer made of a glass.
  • a thin adhesive film with a refractive index of n> 1, 71 is placed on the carrier layer.
  • the distance between the ceramic tiles is set to the range of 100 to 200 ⁇ .
  • the bonding takes place on a heatable vacuum table at a processing temperature of 150 ° C. In this case, the lateral and surface cohesive connection of the composite takes place.
  • Fig. 1 a composite consisting of a plurality of transparent ceramic elements and adhesive films, a composite consisting of a transparent ceramic, adhesive films and means and
  • 3 a composite consisting of several transparent ceramic elements, adhesive films and means.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a composite 1 according to the invention.
  • This consists of several in this embodiment of 7 transparent ceramic elements 2 which are connected by means of adhesive films 3.
  • the ceramic elements may have different outer dimensions as shown.
  • the ceramic elements 2 can be positioned so that joining gaps 4 are formed. In these joining gaps 4, the adhesive films 3 are introduced. Subsequently, this assembly is tempered whereby the composite 1 is formed.
  • the adhesive sheets 3 may first be attached to the side surfaces of the ceramic members 2. Subsequently, the ceramic elements 2 are positioned. The joint gaps 4 then result due to the thickness of adhesive films 3. After creating the assembly, this is tempered, whereby the composite 1 is formed.
  • FIG. 2 shows a composite 1 according to the invention consisting of a transparent ceramic element 2, an adhesive film 3 and a means 5.
  • the adhesive film 3 is positioned on the means 5.
  • the transparent ceramic element 2 is positioned on the adhesive film 3.
  • an inventive composite 1 It is irrelevant whether the adhesive film is first applied to the means 5 or on the ceramic element 2. This can be done depending on the manufacturing process used.
  • the means 5 can be as described above for example, be a transparent support layer or the like. It is also possible for the means 5 to be formed from further means 6 as shown in FIG. These may be laminar layers or layers that deviate from ceramics. It is also possible that the means 5 and 6 are joined together and firmly bonded together.
  • FIG. 3 shows a composite 1 according to the invention which, in addition to strip-shaped adhesive films 3, also comprises a sheet-like adhesive film 7.
  • this composite 1 has a means 5, which can be used as a carrier layer as described above. Otherwise, the description applies as in FIG. 2.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klebefolie für transparente Keramiken, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes bestehend aus wenigstens einemtransparenten Keramikelement und einem Mittel unter Verwendung einer solchen Klebefolie und die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbundes.

Description

Klebefolie für transparente Keramiken
Die Erfindung betrifft eine Klebefolie bzw. einen Klebestreifen für transparente Keramiken, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes bestehend aus wenigstens einem transparenten Keramikelement und einem weiteren Mittel unter Verwendung einer solchen Klebefolie und die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbundes.
Transparente Keramiken verbunden mittels der Klebefolie können für folgende Anwendungen Verwendung finden:
- als ballistisches Schutzelement - zur Herstellung von elektronischen Artikel insbesondere Displays oder Displayschutzscheiben für z.B. Handys, Tablets, Computer, Notebooks, Fernsehgeräte, Smartwatches, Navigationsgeräte.
- beispielsweise Abdeckungen in Automobilen, digitale Bilderrahmen, Touchdisplays in all diesen Anwendungen, - Plasmadisplays, zur Verklebung und/oder Beschichtung von Schutzabdeckungen von OLEDs, LCDs,
- Abdeckungen bei Maschinen und Anlagen für die industrielle Fertigung, beispielsweise Strahlkabinenscheiben,
- Schutzscheiben bzw, Abdeckungen von optischen Sensoren wie Lichtschranken, Lichtvorhängen oder Lichtdetektoren, sowie
- Infrarotkameras, Schutzscheiben von Leuchtmitteln wie beispielweise Lampen oder Leuchten wie Bodeneinbauleuchten, Deckenleuchten, Fahrzeugleuchten,
- als Ersatz für Glas bei Mitteln zur Personenbeförderung beispielsweise bei Zügen, Autos oder Flugzeugen. Transparente, kristalline Festkörper sind polykristalline Keramiken (MgAI2O4, AI2O3, MgO, ZrO2, Y2O3, AION oder Kombinationen dieser Oxide) oder Einkristalle (MgAI2O4, AI2O3, ZrO2), auch transparente Keramik genannt.
Bevorzugte Keramiken kommen aus der Gruppe der Oxide wie Mg-Al-Spinell (MgAI2O4), AI2O3 und AION. Dabei sind diese Werkstoffe zumeist polykristallin, wobei AI2O3 darüber hinaus auch als Einkristall (Saphir) verarbeitet werden kann. Die Durchsichtigkeit wird über die absolute Transparenz ausgedrückt, die üblicherweise für transparente Keramiken in monolithischer Bauweise bei Werten größer 70 % liegt. Die transparenten Keramiken können unterschiedliche Formen basierend auf geometrischen Körpern aufweisen, beispielsweise Zylindern, Kugeln, Quadern oder Würfeln, aber auch Halbkugeln oder ähnliche Formen. Diese Formen, auch Keramikelemente genannt, können insbesondere auch abgerundete oder abgeschrägte Kanten oder Ecken aufweisen. Diese Keramikelemente werden bevorzugt als mehreckige Kacheln, auch Keramikkacheln genannt, hergestellt, Kantenlängen liegen z.B. bei 90 mm x 90 mm und Dicken kleiner 25 mm. Um Verbünde herzustellen, die eine vielfache Größe der einzelnen Keramikelemente aufweisen, werden Keramikelemente stoffschlüssig miteinander verbunden. Dabei können die Keramikelemente insbesondere nebeneinander angeordnet sein.
Ein Verbund bzw. eine Struktur kann ein Mittel, beispielsweise eine unterstützende Trägerschicht und/ oder mindestens eine oder mehrere transparente Keramikelemente umfassen. Das Mittel ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und/ oder amorphen Materialien wie Glas und ist ein Ein- oder Mehrlagensystem. Die verwendeten Werkstoffe des Mittels sind, beispielsweise Glas und/ oder Kunststoff. Nach aktuellem Stand der Technik werden die Keramikelemente an deren Stirnflächen mit einem flüssigen Kleber gefügt oder in eine Klebematrix eingebettet. An den Phasenübergängen zwischen Keramikelementen und Klebstoff kann es durch einen nicht an den Brechungsindex der transparenten Keramik angepassten Kleber zu unerwünschten Reflexionen kommen. Idealerweise weisen die Kleber deshalb einen Brechungsindex auf, der an die transparente Keramik angepasst ist. In der DE10 201 1 014 100 A1 wird offenbart, dass die Brechungsindizes von zwei Materialien um maximal ± 10 % abweichen dürfen, um eine Transparenz größer 10 % zu erreichen.
Um große Flächen von Verbunden aus mehreren Keramikelementen zu realisieren, können flüssige Kleber mit einem Brechungsindex im Bereich von 1 ,7 bis 1 ,73 genutzt werden (DE 10 2014 216 487 A1 ). Zur Herstellung von Verbunden mit flüssigen Klebern ist eine Montage in mehreren Schritten erforderlich. Zunächst werden die einzelnen Keramikelemente ausgerichtet und miteinander verklebt. Dazu ist es erforderlich, dass der Klebstoff in die Fügespalte zwischen den einzelnen Keramikelementen eingebracht wird. Um Verunreinigungen außerhalb der Fügespalte durch den Klebstoff zu vermeiden ist eine exakte Arbeitsweise, betreffend die Positionierung sowie die Menge des Klebstoffs, der in die Fügespalte eingebracht wird, erforderlich. Die korrekte Einbringung des Klebstoffs in die Fügespalte ist auch die Voraussetzung, dass beim Aushärten des Klebstoffs sich keine Blasen bilden. Damit die geforderte Transparenz erhalten bleibt ist eine Blasenbildung unbedingt zu vermeiden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es alternative Klebemittel und Verfahren zur Herstellung von Verbunden, bestehend aus wenigstens einem Keramikelement und einem weiteren Mittel bereit zu stellen.
Die zugrundeliegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Klebefolie nach Anspruch 1 , ein Verfahren mit den Schritten nach Anspruch 5 oder 6, ein Verbund mit den Merkmalen nach Anspruch 1 1 , und einer Verwendung des Verbundes nach Anspruch 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Keramikelemente mittels einer Klebefolie zu einem Verbund verbunden. Die Klebefolie weist einen der transparenten Keramik angepassten Brechungsindex auf. Bevorzugt ist die Klebefolie flexibel, um beispielsweise Dehnungsunterschiede des Verbundes auszugleichen. Durch die einfachere Handhabung einer Klebefolie im Vergleich zu einem flüssigen Kleber wird das Verbinden von Keramikelementen verbessert, es lässt sich schneller und mit erhöhter Präzision durchführen.
Ein Verbund kann auch aus einem transparenten Keramikelement und einem Mittel beispielsweise in Form eines Substrats gebildet sein, wobei das Mittel über die erfindungsgemäße Klebefolie stoffschlüssig mit dem transparenten Keramikelement verbunden ist. Bei dem Mittel kann es sich um Schichten aus unterschiedlichsten Werkstoffen handeln.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die Klebefolie maschinell positioniert. Die maschinelle Positionierung kann durch CNC-gesteuerte Roboter erfolgen. Dadurch kann die Qualität der Positionierung erhöht und somit die Qualität des Verbundes verbessert werden.
Die Klebefolie weist dabei einen an die transparente Keramik angepassten optischen Brechungsindex größer 1 ,60, besser größer 1 ,65 und noch besser > 1 ,70 auf. Der Brechungsindex der Klebefolie liegt insbesondere im Bereich von 1 ,65 bis 1 ,80, bevorzugt im Bereich von 1 ,70 bis 1 ,73. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die optische Beeinträchtigung in den Bereichen der Verbindung von Keramikelementen sehr stark reduziert, vorzugsweise ganz verhindert. Die Folie kann in Streifen, als Bogen oder auf einer Rolle zur Verfügung gestellt werden. Die Foliendicke kann abhängig von deren Anwendung bestimmt werden und kann eine maximale Dicke von 3 mm aufweisen.
Die Haftung bildet sich unter Temperatureinwirkung von 80 bis 250 °C aus, ein bevorzugter Temperaturbereich liegt bei 80 bis 160°C. Dieser Verfahrensschritt wird auch Fügen oder Tempern genannt. Das Fügen kann drucklos, druckunterstützt (z.B. in einem Autoklaven) oder unter Vakuumbedingungen erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet in einem Schritt Keramikelemente an deren Stirnflächen mit sich selbst. Dadurch entsteht ein Verbund, eine Keramikplatte (bestehend aus Keramikelementen und Klebefolie) mit einer stoffschlüssigen Verbindung an den Stoßkanten, den Stirnseiten. Durch eine entsprechend gute Benetzung der Seitenflächen der Keramikelemente durch die Klebefolie ist es ausreichend, wenn diese Seitenflächen geschliffen sind. Bei einem anderen Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor dem Fügen Keramikelemente mit einer Dicke d (z.B. d=10 mm) und einer Kantenlänge a (z.B. a= 90 mm) positioniert, wobei die Keramikelemente durch einen Abstand, getrennt sind. Der Abstand zwischen zwei oder mehr Keramikelementen wird als Fügespalt bezeichnet und ist kleiner 4 mm, bevorzugt < 1 mm und besonders bevorzugt < 0,5 mm. Der Fügespalt wird in Längsrichtung jeweils durch eine schmale Seitenfläche eines Keramikelements begrenzt. In Querrichtung wird der Fügespalt durch die Enden der Keramikelemente begrenzt. Durch an sich bekannte Mittel wird der Fügespalt an dessen Ende in Querrichtung verschlossen, so dass beim Fügen der Klebstoff nicht entweichen kann. Die Höhe des Fügespaltes ergibt sich aufgrund der Höhe der Keramikelemente. Der Fügespalt umfasst einen Raum oder ein Volumen dessen Länge durch die Länge der Seitenflächen eines Keramikelements, dessen Höhe durch die Dicke eines Keramikelements und dessen Breite durch den gewählten Abstand zweier Seitenflächen zweier Keramikelemente zueinander bestimmt wird. In den Fügespalt wird die Klebefolie in Form eines Streifens, der in seinen Maßen der Länge und Höhe einer Seitenfläche eines Keramikelements entspricht, positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Länge der Klebefolie 90 mm und die Breite 10 mm, wobei die Länge auch ein Vielfaches der Kantenlänge der Keramikelemente entsprechen kann. Werden beispielsweise drei Keramikelemente mit einer Kantenlänge von 90mm nebeneinander platziert, kann der Klebestreifen 270mm lang sein. Die Dicke des Klebestreifens kann geringfügig kleiner als die Weite des Fügespaltes sein, sodass die Klebefolie leicht positioniert werden kann. Im anschließenden Fügeprozess werden die Keramikelemente stoffschlüssig verbunden. In einem anderen Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Abmessung der Klebefolie von der Länge und Dicke der Seitenfläche eines Keramikelementes abweichen. Die Maße der Klebefolie können sich dann während des Fügeprozesses verändern. Außer den Abmessungen der Klebefolie sind die anderen Prozessschritte identisch wie im vorbeschriebenen Verfahrensbeispiel. Der Klebestreifen kann vor dem Tempern auf einer oder beiden Oberflächen die beim Fügen in Kontakt mit den Seitenflächen des Keramikelements kommt, nichthaftend oder haftend ausgebildet sein. Ist die Folie haftend ausgebildet, kann sie vor dem Positionieren der Keramikelemente auf deren Seitenflächen angebracht werden. Dadurch entfällt das Positionieren der Klebefolie in dem Fügespalt. Das Positionieren der Keramikelemente wird erleichtert.
Unabhängig von der Art und Weise wie die Klebefolie angebracht oder positioniert wird, entsteht durch Temperatureinwirkung ein Verbund aus transparenter Keramik und brechungsindexangepasster Klebefolie. Nach der Fügung kann die Folie den Fügespalt vollständig ausfüllen. Die Klebefolie kann sich beim Fügen auflösen. Der Fügespalt ist dann nach dem Fügen mit Klebstoff gefüllt. Ein mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Verbund kann als Schutzpanel bei Fahrzeugen eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß hergestellte Verbünde können mit einem Ein- oder Mehrlagensystem (eine oder mehrere separate Schichten) verbunden werden. Diese Mehrlagensysteme können eine und/ oder weitere Lagen verschiedener Werkstoffe oder Einzelschichten (z.B. eine Glasschicht) aufweisen, wobei diese Werkstoffe keine Keramik sein können.
Bei einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Keramikelemente seitlich mit sich selbst und flächenmäßig mit einer oberen oder unteren Schicht (z.B. einer Glasschicht) verbunden werden. Dabei werden die Keramikelemente mit einem definierten Fügespalt auf einer Klebefolie ausgelegt oder alternativ wird die Klebefolie auf den positionierten Keramikelementen platziert. Dabei werden die Fügespalte durch die Klebefolie abgedeckt, beziehungsweise einseitig geschlossen. Die Klebfolie wird zunächst nicht in den Raum der Fügespalte positioniert. Durch Temperatureinwirkung wird die Klebefolie flüssig und dann in die Fügespalte gezogen. Dieser Prozess kann unterstützt werden, indem er in einem Vakuum durchgeführt wird. Somit lassen sich Verbünde mit größeren Flächen herstellen, beispielsweise größer als 0,5 m2. Die Abmessungen der Klebefolie können dann den Abmessungen des zu erstellenden Verbundes entsprechen.
Bei einer weiteren alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittel entsprechender Klebefolie ein Raster bzw. ein Gitter gebildet. Dabei sind die Abstände des Rasters kleiner als die Kantenlänge der zu verbindenden Keramikelemente. Das Maß zwischen Außenkante eines ersten Klebestreifens zu Außenkante eines zweiten Klebestreifens wird als Abstand bezeichnet. Beispielsweise wird bei der beabsichtigten Verbindung von Keramikelementen mit den Außenmaßen 90 mm x 90 mm mittels Klebefolien ein Raster mit den Maßen 80 mm x 80 mm gebildet. Bei einer Weite des Fügespaltes von beispielsweise 1 mm werden Klebefolien mit einer Breite von 1 1 mm verwendet um dieses Raster zu erzeugen. Diese beispielhaften Maßangaben können basierend auf den Abmessungen der Keramikelemente, der Eigenschaften der Klebefolie und in Verbindung mit dem Prozess des Fügens an die erforderlichen Maßnahmen angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass Fügespalte von 50 bis 350 μιτι, bevorzugt 80 bis 250 μιτι für Verbindungen mittels Klebefolie geeignet sind. Dadurch ist es möglich Keramikelemente stoffschlüssig zu verbinden, wobei die Fügespalte vollständig, bis zur Oberseite der Keramikelemente gefüllt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus transparenten Keramikelementen, umfasst die folgenden Schritte:
• Herstellung eines transparenten keramischen Elements,
• Positionieren von wenigstens zwei transparenten keramischen Elementen in einem Abstand zueinander, wobei ein Fügespalt gebildet wird.
• Positionieren eines Klebstreifens. · Tempern dieser Anordnung, wodurch die transparenten Keramikelemente stoffschlüssig verbunden werden.
Die einzelnen Schritte können je nach Prozessablauf angepasst werden. So ist es beispielsweise möglich, im Schritt 3 den Klebestreifen in den Raum des Fügespalts zu positionieren und/ oder die Fügespalte mittels der Klebefolie abzudecken beziehungsweise zu verschließen.
Zudem ist es möglich die Reihenfolge der einzelnen Prozessschritte zu verändern bzw. anzupassen. Abhängig vom Prozessablauf kann der Schritt 3 das Positionieren der Klebefolie vor dem Schritt 2, dem Positionieren der Keramikelemente, erfolgen. Der Prozessschritt 4 kann mit verschiedenen Mitteln z.B. in einem Autoklaven und unter verschiedenen Bedingungen drucklos, druckunterstützt im Vakuum etc. erfolgen.
Erfindungsgemäß kann ein Verbund bestehend aus wenigstens zwei transparenten Keramikelementen und einer Klebefolie mit einem Mittel wie oben beschrieben in einem weiteren separaten Prozessschritt verbunden werden. Dazu wird der bereits durch Fügen hergestellte Verbund auf dem Mittel, oder alternativ das Mittel auf dem Verbund positioniert, wobei zwischen Verbund und Mittel eine Klebefolie angebracht ist. In einem anschließenden Fügeprozess wird dann der bereits bestehende Verbund mit dem Mittel durch die Klebefolie zu einem Verbund verbunden. Dieser besteht dann aus wenigstens zwei transparenten Keramikelementen und einer Klebfolie, mit der ein Verbund in einem ersten Füge-Prozessschritt erzeugt wird, einem Mittel und einer weiteren Klebefolie mittels der der bereits erzeugte Verbund in einem zweiten Füge-Propzessschritt mit der Klebefolie verbunden wird.
Beispiel 1 :
Um eine transparente Schutzfläche von rund 1 m2 zu erzeugen, werden transparente Keramikelemente mit einer Kantenlänge von 90 mm x 90 mm einlagig auf einer ebenen transparenten Trägerschicht aus einem Glas positioniert. Auf der Trägerschicht ist eine dünne Klebefolie mit einem Brechungsindex von n > 1 ,71 platziert. Der Abstand zwischen den Keramikkacheln wird auf den Bereich von 100 bis 200 μιτι eingestellt. Die Verklebung erfolgt auf einem beheizbaren Vakuumtisch bei einer Verarbeitungstemperatur von 150 °C. Dabei erfolgt die seitliche und flächenmäßige stoffschlüssige Verbindung des Verbundes. Ein erfindungsgemäßer Verbund wird nachfolgend mit weiteren Einzelheiten und mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 ein Verbund, bestehend aus mehreren transparenten Keramikelementen und Klebefolien, l ein Verbund, bestehend aus einer transparenten Keramik, Klebefolien und Mittel und
3 ein Verbund, bestehend aus mehreren transparenten Keramikelementen, Klebefolien und Mittel.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundes 1 . Dieser besteht aus mehreren in diesem Ausführungsbeispiel aus 7 transparenten Keramikelementen 2 die mittels Klebefolien 3 verbunden sind. Die Keramikelemente könne wie gezeigt unterschiedliche Außenmaße aufweisen. Wie oben beschrieben können die Keramikelemente 2 so positioniert werden, dass Fügespalten 4 entstehen. In diese Fügespalten 4 werden die Klebefolien 3 eingeführt. Anschließend wird diese Baugruppe temperiert wodurch der Verbund 1 entsteht.
Alternativ können die Klebefolien 3 zunächst an den Seitenflächen der Keramikelemente 2 angebracht werden. Anschließend werden die Keramikelemente 2 positioniert. Die Fügespalten 4 ergeben sich dann aufgrund der Dicke Klebefolien 3. Nach erstellen der Baugruppe wird diese temperiert, wodurch der Verbund 1 entsteht.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbund 1 der aus einem transparenten Keramikelement 2, einer Klebefolie 3 und einem Mittel 5 besteht. Die Klebefolie 3 wird auf dem Mittel 5 positioniert. Das transparente Keramikelement 2 wird auf der Klebefolie 3 positioniert. Durch Temperieren entsteht ein erfindungsgemäßer Verbund 1 . Dabei ist es unerheblich, ob die Klebefolie zuerst auf dem Mittel 5 oder auf dem Keramikelement 2 angebracht wird. Dies kann abhängig vom angewandten Fertigungsverfahren durchgeführt werden. Das Mittel 5 kann wie oben beschrieben beispielsweise eine transparente Trägerschicht oder ähnliches sein. Auch ist es möglich, dass das Mittel 5 aus weiteren Mitteln 6 wie in Figur 2 gezeigt gebildet ist. Es kann sich dabei um flächenhafte Schichten bzw. Lagen handeln, die von Keramiken abweichen. Auch ist es möglich, dass die Mittel 5 und 6 zusammengefügt und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Figur 3 zeig einen erfindungsgemäßen Verbund 1 der neben streifenförmigen Klebefolien 3 auch eine flächenförmige Klebefolie 7 umfasst. Zusätzlich weist dieser Verbund 1 ein Mittel 5 auf, das wie oben beschrieben als Trägerschicht verwendet werden kann. Ansonsten gilt die Beschreibung wie zu Figur 2.
1 Verbund
2 Transparentes Keramikelement
3 Klebefolie, Klebestreifen
4 Fügespalte
5 Mittel
6 Mittel
7 Klebefolie

Claims

Patentansprüche
1 . Klebefolie für transparente Verbünde, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der Klebefolie größer 1 ,60 ist.
2. Klebefolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der Klebefolie größer 1 ,65, vorzugsweise 1 ,65 bis 1 ,80, besonders bevorzugt 1 ,70 bis 1 ,73 ist.
3. Klebefolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie bei Raumtemperatur nichthaftend ist und sich eine haftende Wirkung der Klebefolie erst unter Temperatureinwirkung bildet. 4. Klebefolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Temperatureinwirkung 80 bis 250 °C beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, unter Verwendung einer Klebefolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund wenigstens ein Keramikelemente und ein Mittel aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
• Herstellung eines transparenten keramischen Elements,
• Positionieren des wenigstens einen transparenten keramischen Elementes, der Klebefolie und des Mittels,
• Tempern dieser Anordnung, wodurch das wenigstens eine transparente Keramikelement und das Mittel stoffschlüssig verbunden werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, unter Verwendung einer Klebefolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbund wenigstens zwei
Keramikelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellung eines transparenten keramischen Elements
Positionieren von wenigstens zwei transparenten keramischen Elementen in einem Abstand zueinander, wobei ein Fügespalt gebildet wird.
Positionieren eines Klebstreifens.
Tempern dieser Anordnung, wodurch die transparenten Keramikelemente stoffschlüssig verbunden werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Verbundes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikelemente Seitenflächen aufweisen, an denen die Klebestreifen positioniert werden.
8. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Verbundes nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keramikelement auf einer Klebefolie positioniert wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Verbundes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie in dem Fügespalt wie auch auf der Ober- oder Unterseite eines Keramikelements angeordnet ist. 10. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Verbundes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie auf der Ober- oder Unterseite eines Keramikelements angeordnet ist.
1 1 . Verbund umfassend wenigstens ein keramisches Element hergestellt nach einem der Ansprüche 5 oder 6.
Verbund von wenigstens zwei keramischen Elementen, nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund mit wenigstens einem Mittel verbunden ist.
Verbund von wenigstens zwei keramischen Elementen, nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass dieser Verbund mit wenigstens zwei Mittel verbunden ist, wobei diese Mittel aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind.
14. Verbund von wenigstens einem keramischen Element, nach Anspruch 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel ein Werkstoff umfasst, der von Keramik verschieden ist.
15. Verbund von wenigstens einem keramischen Element und einem Mittel, nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Glasschicht ist.
16. Verbund von wenigstens zwei keramischen Elementen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den keramischen Elementen ein
Fügespalt gebildet ist, dessen Weite 50 bis 350 μιτι, vorzugsweise 80 bis 250 μιτι beträgt
17. Verwendung eines Verbundes hergestellt nach den Ansprüchen 5 und 6 zur Verwendung als Schutzelement. 18. Verwendung eines Verbundes gemäß Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schutzelement um ein
• ballistisches Schutzelement und/ oder ein
• Display für elektronische Artikel und/ oder eine
• Abdeckung im Bereich von mobilen Fahrzeugen und/ oder eine · Abdeckung in Bereich der industriellen Fertigung bei Maschinen und
Anlagen und/ oder eine
• Abdeckung von Sensoren insbesondere optischen Sensoren und/ oder eine
• Abdeckung von Leuchtmitteln und/ oder ein
• Ersatz für Glas bei Mitteln zur Personenbeförderung handelt.
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Citations (4)

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