WO2021254912A1 - Keilförmige mehrlagige zwischenschicht mit akustisch dämpfenden eigenschaften - Google Patents

Keilförmige mehrlagige zwischenschicht mit akustisch dämpfenden eigenschaften Download PDF

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WO2021254912A1
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Stephan GIER
Valentin SCHULZ
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a wedge-shaped multilayer intermediate layer with acoustically damping properties, a composite pane having such an intermediate layer, a method for its production and its use.
  • Laminated glass panes are used in many places today, especially in vehicle construction.
  • vehicle includes, among other things, road vehicles, aircraft, ships, agricultural machines and also work equipment.
  • Laminated glass panes are also used in other areas. These include, for example, building glazing or information displays, e.g. in museums or as advertising displays.
  • a laminated glass pane generally has two panes that are laminated onto an intermediate layer.
  • the disks themselves can have a curvature and are generally of constant thickness.
  • the intermediate layer usually comprises a thermoplastic material, preferably polyvinyl butyral (PVB), of a predetermined thickness, e.g. 0.76 mm.
  • PVB polyvinyl butyral
  • Laminated glass panes are also often used as a head-up display (HUD) to display information.
  • An image is projected onto the laminated glass panes by means of a projection device in order to show information into the field of vision for the viewer.
  • the projection device is arranged, for example, on the dashboard, so that the projected image is reflected in the direction of the viewer on the closest glass surface of the laminated glass pane inclined towards the viewer (cf., for example, the European patent EP 0420228 B1 or the German patent application DE 10 2012 211 729 A1).
  • part of the light enters the laminated glass panes and is now reflected, for example, at the outer boundary layer of the glass surface which is further outward as seen from the observer, and then exits the laminated glass pane in an offset manner.
  • a similar effect occurs, the effect of ghost images, in relation to the image to be displayed.
  • a pure classical compensation of ghost images leads to an overcompensation for double images in transmission to be observed. This leads to the fact that the respective viewer is irritated or, in the worst case, receives incorrect information. So far, attempts have been made to solve this problem by arranging the surfaces of the panes no longer parallel, but at a fixed angle. This is achieved, for example, in that the intermediate layer is wedge-shaped with a continuously linear and / or non-linear increasing and / or decreasing thickness. In vehicle construction, the thickness is typically varied so that the smallest thickness is provided at the lower end of the laminated glass pane towards the engine compartment, while the thickness increases towards the roof.
  • Laminated glass panes of this type with a wedge-shaped intermediate layer and the optical laws on which they are based are known per se and are described, for example, in the international patent applications WO 2015/086234 A1 and WO 2015/086233 A1 or the German laid-open specifications DE 196 11 483 A1 and DE 195 35 053 A1.
  • WO 2020/094419 A1 discloses a composite pane at least comprising an outer pane, an inner pane and a stretched thermoplastic intermediate layer with a wedge-shaped cross section arranged between the outer pane and the inner pane, the outer pane and / or the inner pane having a wedge-shaped cross section.
  • US 2017/313032 A1 discloses a composite pane with a stretched intermediate layer.
  • EP 1 800 855 A1 describes wedge-shaped multilayer intermediate layers comprising an acoustically damping layer arranged between two protective layers, the wedge shape being able to be obtained by stretching the multilayer intermediate layers.
  • WO 2018/081570 A1 disclose wedge-shaped multilayer intermediate layers which comprise a layer of constant thickness and a layer with a wedge-shaped cross section, the layer being more constant Thickness comprises an acoustically damping layer arranged between two protective layers.
  • mottling is an undesirable visual defect in the form of an optical distortion, i.e. a kind of cloudiness, in the multilayer intermediate layer.
  • the refractive index of a layer is the ratio of the wavelength of the light in a vacuum to the wavelength in the layer. If there is a difference between the refractive index of two layers, surface variations due to the diffraction of light at the interfaces are visible.
  • the mottling effect generally occurs with every multilayer intermediate layer, in particular if the individual layers of the multilayer intermediate layer differ sufficiently in terms of their refractive indices and there are surface variations at the interfaces.
  • the present invention is based on the object of providing an improved wedge-shaped multilayer intermediate layer with acoustically damping properties.
  • the object of the present invention is achieved according to the invention by a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to claim 1 and a method according to claim 10. Preferred designs emerge from the subclaims.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer comprises at least a first thermoplastic layer with a length, a width and an overall thickness and a second thermoplastic layer.
  • the first thermoplastic layer comprises a first protective layer having an inner side, an outer side and a first thickness, a second protective layer having an inner side, an outer side and a second thickness, and an acoustically damping layer arranged between the inner side of the first protective layer and the inner side of the second protective layer Layer having a third thickness.
  • the second thermoplastic layer has an inside and an outside and a wedge-shaped cross-section with a thicker first end and a thinner second end and is arranged in the multilayer thermoplastic intermediate layer according to the invention with the inside directly or indirectly adjacent to the outside of the first protective layer.
  • the first thermoplastic layer and / or the second thermoplastic layer is a stretched layer.
  • the first thermoplastic layer is a stretched layer.
  • the second thermoplastic layer is a stretched layer.
  • both the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer are stretched layers.
  • a wedge-shaped multilayer intermediate layer for a composite pane is thus also at least comprising
  • thermoplastic layer with a length, a width and an overall thickness, at least comprising a first protective layer having an inside, an outside and a first thickness, a second protective layer having an inner side, an outer side and a second thickness, and an acoustically damping layer arranged between the inner side of the first protective layer and the inner side of the second protective layer and having a third thickness;
  • thermoplastic layer having an inner side and an outer side, the inner side being arranged directly or indirectly adjacent to the outer side of the first protective layer and having a wedge-shaped cross section with a thicker first end and a thinner second end; wherein at least the first thermoplastic layer is a stretched layer.
  • the first thermoplastic layer is a straight stretched layer, the thicknesses of the first protective layer, the second protective layer, the acoustically damping layer and the total thickness of the first thermoplastic layer in each case being essentially constant over the length and the width.
  • the first thermoplastic layer is a wedge-shaped stretched layer.
  • the first protective layer, the second protective layer and the acoustically damping layer of the first thermoplastic layer each have a wedge-shaped cross section with a thicker first end and a thinner second end, the thicker first ends of the individual layers being arranged one above the other and the thinner second ends of the individual layers are each arranged one above the other.
  • the second thermoplastic layer can be a wedge-shaped extruded thermoplastic layer or a wedge-shaped stretched thermoplastic layer.
  • a wedge-shaped stretched thermoplastic layer can be obtained by wedge-shaped stretching of a thermoplastic layer of essentially constant thickness or by wedge-shaped stretching of a wedge-shaped extruded thermoplastic layer.
  • “Inside of the first protective layer” refers to the side of the first protective layer that is arranged directly adjacent to the acoustically damping layer and “outside of the first protective layer” refers to the side of the first protective layer that is opposite the inside.
  • the “inside of the second protective layer” refers to the side of the second protective layer that is arranged directly adjacent to the acoustically damping layer and “outside of the second protective layer” refers to the side of the second protective layer that is opposite the inside.
  • “Inside of the second thermoplastic layer” refers to the side of the second thermoplastic layer that directly or indirectly adjoins the outside of the first protective layer and “outside of the second thermoplastic layer” refers to the side of the second thermoplastic layer that is opposite the inside . “Indirect” adjoining is to be understood as meaning that a further layer is arranged between the inside of the second thermoplastic layer and the outside of the first protective layer.
  • an essentially constant thickness of a layer is to be understood as meaning that the thickness of the layer is constant over the length and width within the framework of normal manufacturing tolerances. This preferably means that the thickness varies by no more than 7%, preferably by no more than 5%, particularly preferably by no more than 3%.
  • the wedge angle of the wedge-shaped multilayer intermediate layer is 0.1 mrad to 1.0 mrad, preferably 0.3 mrad to 0.7 mrad.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention has a thicker first end and a thinner second end.
  • the thicker first end of the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention can in particular have a thickness of 2 mm or less.
  • the thinner second end of the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention can in particular have a thickness of 0.30 mm or more, preferably of 0.40 mm or more.
  • the acoustically damping layer preferably has a thickness of 0.05 mm to 0.20 mm and the first protective layer and the second protective layer preferably each have a thickness of 0.10 mm to 0.40 mm, the total thickness of the first thermoplastic Layer is preferably between 0.3 mm and 0.90 mm, for example 0.5 mm. In one embodiment, the thickness of the acoustically damping layer and the Thickness of the first protective layer and the second protective layer each 0.20 mm. It goes without saying that if the first thermoplastic layer is designed as a wedge-shaped stretched thermoplastic layer, the thicknesses indicated above correspond to the thicknesses at the respective thinner end of the corresponding layers.
  • the first protective layer and the second protective layer have the same thickness.
  • the first protective layer and the second protective layer can also differ from one another in terms of their thickness.
  • the acoustically damping layer has a greater plasticity or elasticity than the protective layers surrounding it.
  • the first thermoplastic thus has a soft core, the rigidity of the layer structure increasing from the core of the acoustically damping layer to the outer surfaces of the first protective layer and the second protective layer.
  • the acoustically damping layer with higher elasticity is primarily responsible for the acoustic damping, while the first protective layer and the second protective layer of lower elasticity contribute significantly to the stabilization of the first thermoplastic layer.
  • the individual layers of the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention ie the first protective layer, the second protective layer, the acoustically damping layer and the second thermoplastic intermediate layer contain in one embodiment, independently of one another, at least polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane (PU), acrylates or mixtures or copolymers or derivatives thereof, preferably polyvinyl butyral (PVB), particularly preferably polyvinyl butyral (PVB) and plasticizers.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • PVB polyvinyl butyral
  • plasticizers preferably polyvinyl butyral (PVB), particularly preferably polyvinyl butyral (PVB) and plasticizers.
  • the first protective layer, the acoustic damping layer and the second protective layer contain polyvinyl butyral and plasticizers.
  • the selection of the plasticizer and the degree of acetalization of the polyvinyl butyral make it possible to influence the elasticity of the polymeric layers in a manner known to the person skilled in the art.
  • the first protective layer, the second protective layer, the acoustically damping layer and / or the second thermoplastic intermediate layer can independently of one another be clear and colorless, but also tinted, cloudy or colored.
  • the layers can be tinted or colored over the entire surface. Alternatively, the layers can also have a color gradient or a colored pattern.
  • the coloring or tinting is designed in such a way that the composite pane has a light transmission of greater than 70% in the spectral range from 380 nm to 780 nm.
  • the coloration or tint can also be made darker and the composite panes thus have a light transmission of 70% or less in the spectral range from 380 nm to 780 nm. It goes without saying that in embodiments in the case of a windshield, the transmission outside the field of vision, in particular in the region adjoining the roof edge, can also be less than 70%.
  • the second thermoplastic layer which as described above has a wedge-shaped cross-section
  • the light transmission through the second thermoplastic layer is also preferred over the entire width and the entire height, that is to say over the entire surface thereof , constant.
  • a constant light transmission in spite of a wedge-shaped cross section can be achieved in that the dye concentration in the second thermoplastic layer increases from the thicker end of the second thermoplastic layer to its thinner end.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer additionally comprises at least one functional intermediate layer. This is arranged in particular between the first protective layer and the second thermoplastic layer. In this case, the outside of the first protective layer does not adjoin the inside of the second thermoplastic protective layer directly, but rather indirectly because of the at least one functional intermediate layer.
  • the at least one functional intermediate layer can in particular be an infrared radiation (IR) -reflective layer, an ultraviolet radiation (UV) -reflective layer, a tinted or colored layer, a barrier layer or a combination of these. If several functional intermediate layers are present, these can also have different functions.
  • the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer are each made by extrusion processes before one or both of these layers is stretched.
  • the acoustically damping layer generally has a different refractive index than the first protective layer and the second protective layer.
  • the acoustically damping layer and the first and the second protective layer generally have uneven surfaces and thus the interface between the individual layers is not entirely flat either. Therefore, a mottling effect generally occurs in the first thermoplastic layer of the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention.
  • the stretching of a layer has no influence on the extent of the mottling effect, since the first protective layer, the acoustically damping layer and the second protective layer are stretched at the same time.
  • thermoplastic layer at least comprising a first protective layer having an inner side, an outer side and a first thickness, a second protective layer having an inner side, an outer side and a second thickness and an acoustically arranged between the first protective layer and the second protective layer damping layer having a third thickness, the thicknesses of the first protective layer, the second protective layer, the acoustically damping Layer and the total thickness of the first thermoplastic layer are in each case substantially constant over the length and the width;
  • thermoplastic layer having an inside and an outside, the second thermoplastic layer having a wedge-shaped cross-section with a thicker first end and a thinner second end;
  • thermoplastic layer stretching the first thermoplastic layer and / or the second thermoplastic layer
  • thermoplastic layer and the second thermoplastic layer Arranging the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer flat on top of one another in such a way that the inside of the second thermoplastic layer is arranged directly or indirectly adjacent to the outside of the first protective layer.
  • the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer can each be produced in step (a) and step (b) using the extrusion process.
  • steps (a) and (b) can also be carried out in reverse order.
  • step (c) the first thermoplastic layer can be stretched straight or in a wedge shape and / or the second thermoplastic layer can be stretched in a wedge shape.
  • the first thermoplastic layer Before the optional stretching, the first thermoplastic layer has a substantially constant thickness.
  • the first thermoplastic layer When the first thermoplastic layer is stretched in a straight line, only the thickness of the first thermoplastic layer changes; the first thermoplastic layer does not have a wedge-shaped cross section.
  • a straight stretched first thermoplastic layer also has no influence on the wedge angle of the wedge-shaped multilayer intermediate layer.
  • the first thermoplastic layer In the wedge-shaped stretching of the first thermoplastic layer, the first thermoplastic layer has a wedge-shaped cross section after the stretching.
  • the second thermoplastic layer is a stretched layer, it either has a substantially constant thickness before the stretching or it has a wedge-shaped cross section. In both cases, the second will thermoplastic layer then stretched in a wedge shape during stretching, as a result of which the wedge angle of the second thermoplastic layer changes.
  • a wedge-shaped stretched layer can be produced, for example, by stretching a heated thermoplastic intermediate layer of constant thickness over a so-called stretching cone. Since the stretching radius correlates with the wedge angle to be achieved, the person skilled in the art can produce a stretched thermoplastic intermediate layer with a previously determined wedge angle by varying the stretching radius. The person skilled in the art knows which stretching cone must be used in the stretching process as a function of the wedge angle desired for the stretched thermoplastic intermediate layer.
  • the method according to the invention can additionally comprise the steps of providing at least one functional intermediate layer and arranging this between the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer.
  • the at least one functional intermediate layer can be, for example, an IR-reflecting layer, a UV-reflecting layer, a tinted or colored layer, a barrier layer or a combination of these. If several functional intermediate layers are present, these can also have different functions.
  • the method according to the invention can comprise, as a further step, the joining of the stack sequence formed in step (d) by the arrangement of the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer to form a pre-composite.
  • the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer can be connected to form a pre-composite, for example, by gluing the edges of the two layers with alcohol, in particular isopropanol, or with heat, in particular through selective heating with a soldering iron.
  • At least the first thermoplastic layer is stretched in step (c). As described above, with a stretched first thermoplastic layer, the extent of the mottling effect can be reduced.
  • the wedge angle of the first thermoplastic layer and / or the second thermoplastic layer achieved by the stretching can be Simply fine-tune the wedge angle of the wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention. Since the optimal wedge angle also depends on the thickness (the thicker the intermediate layer, the larger the wedge angle has to be to compensate for ghost images), the dependence of thickness and wedge angle can be influenced directly by stretching. Thickness and wedge angle can be set independently of one another using the method according to the invention, so that almost any combination is possible. This is also an advantage of the method according to the invention.
  • Another advantage of the method according to the invention is that, due to the stretching, it is possible to save on starting material.
  • a first estimate of the yield can be made by calculating the ratio of the thickness of the layer before stretching and the thickness of the layer after stretching.
  • the invention also relates to a composite pane, at least comprising a first pane, a second pane and a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention arranged between the first pane and the second pane.
  • the first pane and the second pane are preferably made of glass, particularly preferably of soda-lime glass, as is customary for window panes.
  • the panes can, however, also be made from other types of glass, for example quartz glass, borosilicate glass or aluminosilicate glass, or from rigid clear plastics, for example polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the first pane and / or the second pane can have anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings, electrically heatable coatings, sun protection coatings and / or low-E coatings.
  • the thickness of the first disk and the second disk can vary widely and thus be adapted to the requirements in the individual case.
  • the first disk and the second disk preferably have thicknesses from 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably from 1 mm to 3 mm.
  • the pane, which is the outer pane in the composite pane is 2.1 mm thick and the pane, which is the inner pane in the composite pane, is 1.6 mm thick.
  • the outer pane or in particular the inner pane can also be thin glass with a thickness of, for example, 0.55 mm.
  • the first disk and the second disk preferably do not have a wedge angle. However, it is also possible for the first disk and / or the second disk to have a wedge-shaped cross section.
  • the wedge angle of the composite pane is made up of the wedge angle of the wedge-shaped multilayer intermediate layer, the first pane and the second pane.
  • the height of the first pane and the second pane ie in the case of a windshield the distance between the roof edge of the composite pane and the engine edge of the composite pane is preferably between 0.8 m and 1.40 m, particularly preferably between 0.9 m and 1, It goes without saying that the height of the wedge-shaped multilayer intermediate layer is therefore preferably between 0.8 m and 1.40 m, particularly preferably between 0.9 m and 1.25 m.
  • the composite pane according to the invention can be a vehicle pane.
  • a vehicle window is provided for separating a vehicle interior from an external environment.
  • a vehicle window is therefore a window that is inserted into a window opening in the vehicle body or is intended for this purpose.
  • a composite pane according to the invention is in particular a windshield of a motor vehicle.
  • the first pane is the outer pane and the second pane is the inner pane of a composite pane. But it is also possible that the first disk is the inner disk and the second disk is the outer disk.
  • inner pane denotes that pane which is intended to face the interior of the vehicle in the installed position.
  • Outer pane is that pane which is intended to face the external surroundings of the vehicle in the installed position.
  • the first pane and the second pane can be clear and colorless, but also tinted, cloudy or colored.
  • the total transmission through the composite pane is greater than 70%, in particular if the composite pane is a windshield.
  • the term overall transmission refers to the procedure for testing the light transmission of motor vehicle windows specified by ECE-R 43, Annex 3, Section 9.1.
  • the first pane and the second pane can be made of non-toughened, partially toughened, or toughened glass.
  • a composite pane according to the invention can additionally comprise a cover print, in particular made of a dark, preferably black, enamel.
  • the cover print is in particular a peripheral, i.e. frame-like, cover print.
  • the peripheral masking print serves primarily as UV protection for the assembly adhesive of the composite pane.
  • the cover print can be opaque and over the entire area.
  • the cover print can also be semitransparent, at least in sections, for example as a point grid, stripe grid or checkered grid. Alternatively, the cover print can also have a gradient, for example from an opaque cover to a semitransparent cover.
  • the cover pressure is usually applied to the interior-side surface of that pane which represents the outer pane in the composite pane, or on the interior-side surface of that pane which represents the inner pane in the composite pane.
  • the first thermoplastic layer or the second thermoplastic layer or an additional layer can also have a printed opaque layer.
  • the layer on which the opaque layer is printed is preferably not stretched.
  • the printed opaque layer preferably contains color pigments or dyes, particularly preferably inorganic or organic color pigments or dyes, in particular selected from the group consisting of carbon black (called industrial black or carbon black), iron oxide pigments and mixed-phase oxide pigments.
  • the composite pane according to the invention is preferably curved in one or more directions of the space, as is customary for motor vehicle windows, typical radii of curvature being in the range from about 10 cm to about 40 m.
  • the laminated glass can but also be flat, for example if it is intended as a disc for buses, trains or tractors.
  • the composite pane according to the invention can be used, for example, as a head-up display (HUD) for displaying information.
  • HUD head-up display
  • the invention also relates to a method for producing a composite pane, wherein a first pane, a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention and a second pane are provided, then a stacking sequence is formed from the first pane, the wedge-shaped multilayer intermediate layer and the second pane and in a final step the stacking sequence is connected by lamination.
  • the lamination of the stacking sequence can be carried out using common lamination processes.
  • so-called autoclave processes can be carried out at an elevated pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130 ° C. to 145 ° C. for about 2 hours.
  • autoclave-free processes are also possible.
  • Vacuum bags or vacuum ring processes known per se work, for example, at around 200 mbar and 80 ° C to 110 ° C.
  • the first disk, the wedge-shaped multilayer intermediate layer and the second disk can also be pressed in a calender between at least one pair of rollers to form a composite disk.
  • Systems of this type are known for the production of panes and normally have at least one heating tunnel in front of a press shop.
  • 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 heatable and evacuable chambers in which the first pane and the second pane are laminated within, for example, about 60 minutes at reduced pressures of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80 ° C to 170 ° C.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer can be used as a pre-composite of the first thermoplastic layer and the second thermoplastic layer between the first Disk and the second disk are placed and then the first disk is connected to the second disk via the wedge-shaped multilayer intermediate layer during the lamination process (so-called offline method).
  • thermoplastic layer and the second thermoplastic layer are placed individually or as a stacking sequence between the first pane and the second pane and then during the lamination process the first pane, the second thermoplastic layer, the first thermoplastic layer and the second disc are connected to each other (so-called online process).
  • the first pane and the second pane are preferably subjected to a bending process before lamination.
  • the first pane and the second pane are preferably bent congruently together (i.e. at the same time and by the same tool), because this means that the shape of the panes is optimally matched to one another for the subsequent lamination.
  • Typical temperatures for glass bending processes are, for example, 500 ° C to 700 ° C.
  • the invention also relates to a projection arrangement for a head-up display (HUD) at least comprising a composite pane according to the invention and a projector.
  • HUD head-up display
  • the projector irradiates an area of the windshield where the radiation is reflected in the direction of the viewer (driver), creating a virtual image that the viewer perceives from behind the windshield.
  • the area of the windshield that can be irradiated by the projector is referred to as the HUD area.
  • the beam direction of the projector can typically be varied by mirrors, in particular vertically, in order to adapt the projection to the body size of the viewer.
  • the area in which the viewer's eyes must be with a given mirror position is known as the eyebox window.
  • This eyebox window can be shifted vertically by adjusting the mirror, the entire area accessible through this (that is, the overlay of all possible eyebox windows) being referred to as the eyebox.
  • a viewer located inside the eyebox can perceive the virtual image. Of course, this means that the viewer's eyes must be located within the eyebox, not the entire body.
  • the invention also relates to the use of a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention in a vehicle window in means of transport for traffic in the country, in the air or at sea, in particular in motor vehicles and in particular in a windshield in a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention
  • Fig. 5 is a plan view of an embodiment of an inventive
  • FIG. 7 shows a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 shows the detail of a cross section of an embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 comprises a first thermoplastic layer 2 and a second thermoplastic layer 6.
  • the first thermoplastic layer 2 preferably contains PVB.
  • the first thermoplastic layer 2 can contain another suitable material such as, for example, polyamide or polyethylene.
  • the first thermoplastic layer 2 comprises a first protective layer 3 having an inner side 3a, an outer side 3b and a first thickness, a second protective layer 4 having an inner side 4a, an outer side 4b and a second thickness and one between the inner side 3a of the first protective layer 3 and acoustically damping layer 5 arranged on the inside 4a of the second protective layer 4.
  • the thicknesses of the first protective layer 3, the second protective layer 4, the acoustically damping layer 5 and the total thickness of the first thermoplastic layer 2 are in each case essentially constant over the length and the width.
  • the total thickness of the first thermoplastic layer 2 is, for example, 0.5 mm.
  • the outside 3b of the first protective layer 2 borders in the in FIG.
  • the second thermoplastic layer 6 preferably contains PVB.
  • the second thermoplastic layer 6 can contain another suitable material such as polyamide or polyethylene. It can be seen that the second thermoplastic layer 6 has a wedge-shaped cross section with a thicker first end and a thinner second end. In the embodiment shown in FIG. 1, the thickness at the thinner second end is 0.4 mm, for example, and the second thermoplastic layer 6 is a wedge-shaped stretched layer with a wedge angle of 0.55 mrad.
  • FIG. 2 shows the detail of a cross section of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the in Fig. 2 shows the detail of a cross section of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the embodiment shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that the second thermoplastic layer 6 is a wedge-shaped extruded layer with a thickness of 0.4 mm at the thinner second end and a wedge angle of 0.52 mrad the first thermoplastic layer 2 is a straight stretched layer from a total thickness of 0.76 mm to a total thickness of 0.69 mm.
  • the second thermoplastic layer 6 is a wedge-shaped extruded layer with a thickness of 0.4 mm at the thinner second end and a wedge angle of 0.52 mrad
  • the first thermoplastic layer 2 is a straight stretched layer from a total thickness of 0.76 mm to a total thickness of 0.69 mm.
  • FIG. 3 shows the detail of a cross section of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the in Fig. The embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that the second thermoplastic layer 6, which has a wedge-shaped cross section, is a wedge-shaped extruded layer and the first thermoplastic layer 2 is a wedge-shaped stretched layer.
  • the second thermoplastic layer contains PVB and at the second thinner end has a thickness of 0.4 mm and a wedge angle of 0.4 mrad.
  • the first thermoplastic layer 2 contains, for example, PVB and plasticizer and is, for example, a wedge-shaped stretched layer with a thickness of 0.6 mm at the thinner end and a wedge angle of 0.1 mrad.
  • the first protective layer 3, the second protective layer 4 and the acoustically damping layer arranged between the inside 3a of the first protective layer 3 and the inside 4a of the second protective layer 4 have in the wedge-shaped stretched first thermoplastic layer 2 5 each have a wedge-shaped cross section.
  • the thicker first ends of the layers are arranged one above the other and the thinner second ends of the layers are arranged one above the other, so that the wedge angles of the individual layers add up.
  • FIG. 4 shows the detail of a cross section of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the in Fig. 4 shows the detail of a cross section of a further embodiment of a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the embodiment shown in FIG. 4 differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that a functional layer 7 is arranged between the first thermoplastic layer 2 and the second thermoplastic layer 6. It is also possible for the wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 to have more than one functional layer 7.
  • the functional layer 7 is, for example, a layer with properties that reflect infrared radiation.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a composite pane 13 according to the invention, in particular for use as a windshield of a motor vehicle.
  • the composite pane 13 comprises a first pane 14, a second pane 15 and a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the composite pane 13 has four pane edges, namely an upper pane edge O and a lower pane edge U, which are located in the installed state in the (vehicle) transverse direction, and two lateral window edges S, which extend in the installed state in the (vehicle) vertical direction.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of an embodiment of a composite pane 13 according to the invention along the section line AA 'shown in FIG. 5.
  • the embodiment of a composite pane 13 according to the invention shown in FIG. 6 comprises a first pane 14 and a second pane 5, which are connected to one another via a wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 according to the invention.
  • the wedge-shaped multilayer intermediate layer 1 is designed as shown in FIG. 2.
  • the first disk 14 and the second disk 15 consist, for example, of soda-lime glass and have a thickness of 2.1 mm.
  • the first pane 14 is, for example, the outer pane and the second pane 15 is the inner pane of the composite pane.
  • the first pane 14 it is also possible for the first pane 14 to be the inner pane and the second pane 15 to be the outer pane of the composite pane.
  • FIG. 7 shows a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention for producing a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention.
  • the method comprises providing a first thermoplastic layer 2, at least comprising a first protective layer 3 having an inside 3a, an outside 3b and a first thickness, a second protective layer 4 having an inside 4a, an outside 4b and a second Thickness and an acoustically damping layer 5 arranged between the first protective layer 3 and the second protective layer 4 and having a third thickness.
  • the method comprises providing a second thermoplastic layer 6 having an inner side 6a and an outer side 6b, the second thermoplastic layer having a wedge-shaped cross section with a thicker first end and a thinner second end.
  • the method comprises stretching the first thermoplastic layer 2 and / or the second thermoplastic layer 6.
  • the method comprises arranging the first thermoplastic layer 2 and the second thermoplastic layer 6 flat on top of one another, in such a way that the Inside 6a of the second thermoplastic layer 6 is arranged directly or indirectly adjacent to the outside 3b of the first protective layer 3.
  • steps I and II can also be carried out in reverse order.
  • a wedge-shaped multilayer thermoplastic intermediate layer comprising a PVB-containing thermoplastic layer with a thickness of 0.4 mm and a wedge angle of 0.5 mrad and a PVB-containing three-layer layer with acoustic damping properties and a substantially constant thickness of 0.5 mm, good HUD performance can be achieved in a composite pane.
  • a wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention comprising a PVB-containing second thermoplastic layer with a thickness of 0.4 mm at the thinner end and a wedge angle of 0.52 mrad and a PVB-containing first thermoplastic layer which is 0.76 mm thickness was straight stretched to a thickness of 0.69 mm, can be achieved in a composite disk.
  • the mottle effect is significantly reduced when using this wedge-shaped multilayer intermediate layer according to the invention compared to the intermediate layer from the prior art and, in addition, about 7 to 10% of the area of the starting material can be saved in the first thermoplastic layer by stretching.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) für eine Verbundscheibe mindestens umfassend eine erste thermoplastische Schicht (2) mit einer Länge, einer Breite und einer Gesamtdicke, mindestens umfassend eine erste Schutzschicht (3) aufweisend eine Innenseite (3a), eine Außenseite (3b) und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht (4) aufweisend eine Innenseite (4a), eine Außenseite (4b) und eine zweite Dicke, und eine zwischen der Innenseite (3a) der ersten Schutzschicht (3) und der Innenseite (4a) der zweiten Schutzschicht (4) angeordnete akustisch dämpfende Schicht (5) mit einer dritten Dicke, und eine zweite thermoplastische Schicht (6) aufweisend eine Innenseite (6a) und eine Außenseite (6b), die mit der Innenseite (6a) direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite (3b) der ersten Schutzschicht (3) angeordnet ist und einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist, wobei die erste thermoplastische Schicht (2) und/oder die zweite thermoplastische Schicht (6) eine gereckte Schicht ist.

Description

KEILFÖRMIGE MEHRLAGIGE ZWISCHENSCHICHT MIT AKUSTISCH DÄMPFENDEN
EIGENSCHAFTEN
Die Erfindung betrifft eine keilförmige mehrlagige Zwischenschicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Verbundscheibe aufweisend eine solche Zwischenschicht, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Verbundglasscheiben werden heutzutage an vielen Orten, insbesondere im Fahrzeugbau, verwendet. Dabei umfasst der Begriff Fahrzeug unter anderem Straßenfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, landwirtschaftliche Maschinen oder auch Arbeitsgeräte.
Auch in anderen Bereichen werden Verbundglasscheiben verwendet. Hierzu zählen beispielsweise Gebäudeverglasungen oder Informationsdisplays, z.B. in Museen oder als Werbedisplays.
Dabei weist eine Verbundglasscheibe im Allgemeinen zwei Scheiben auf, die auf eine Zwischenschicht laminiert sind. Die Scheiben selbst können eine Krümmung aufweisen und sind in aller Regel von konstanter Dicke. Die Zwischenschicht weist in aller Regel ein thermoplastisches Material, vorzugsweise Polyvinylbutyral (PVB), einer vorbestimmten Dicke, z.B. 0,76 mm, auf.
Da die Verbundglasscheiben häufig in Bezug auf einen Betrachter geneigt sind, kommt es zu Doppelbildern. Diese Doppelbilder sind dadurch bedingt, dass einfallendes Licht in aller Regel nicht vollständig durch beide Scheiben tritt, sondern dass zumindest ein Teil des Lichtes reflektiert wird und erst danach durch die zweite Scheibe tritt. Diese Doppelbilder sind insbesondere bei Dunkelheit wahrnehmbar, vor allem bei stark einstrahlenden Lichtquellen, wie z.B. die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Diese Doppelbilder sind extrem störend und ein Sicherheitsproblem.
Häufig werden Verbundglasscheiben auch als Head-Up-Display (HUD) zur Anzeige von Informationen verwendet. Dabei wird mittels einer Projektionsvorrichtung ein Bild auf die Verbundglasscheiben projiziert, um dem Betrachter eine Information ins Sichtfeld einzublenden. Im Fahrzeugbereich wird die Projektionseinrichtung z.B. auf dem Armaturenbrett angeordnet, so dass das projizierte Bild auf der nächstliegenden Glasfläche der zum Betrachter hin geneigten Verbundglasscheibe in Richtung des Betrachters reflektiert wird (vgl. z.B. das europäische Patent EP 0420228 B1 oder die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2012 211 729 A1). Hier tritt wiederum ein Teil des Lichts in die Verbundglasscheiben ein und wird nun z.B. an der äußeren Grenzschicht der vom Betrachter aus gesehen weiter außen liegenden Glasfläche reflektiert und tritt anschließend versetzt aus der Verbundglasscheibe aus. Auch hier tritt ein ähnlicher Effekt, der Effekt der Geisterbilder, in Bezug auf das darzustellende Bild auf.
Eine reine klassische Kompensation von Geisterbildern führt dazu, dass eine Überkompensation für Doppelbilder in Transmission zu beobachten ist. Dies führt dazu, dass der jeweilige Betrachter irritiert wird oder im schlimmsten Fall eine Fehlinformation erhält. Bislang wird versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, dass die Oberflächen der Scheiben nicht mehr parallel, sondern in einem festen Winkel angeordnet werden. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Zwischenschicht keilförmig mit kontinuierlich linear und/oder nichtlinear ansteigender und/oder abnehmender Dicke ist. Im Fahrzeugbau wird typischerweise die Dicke so variiert, dass am unteren Ende der Verbundglasscheibe hin zum Motorraum die kleinste Dicke vorgesehen ist, während die Dicke zum Dach hin ansteigt.
Verbundglasscheiben dieser Art mit keilförmiger Zwischenschicht und die optischen Gesetze, auf denen sie beruhen, sind an sich bekannt und werden beispielsweise in den internationalen Patentanmeldungen WO 2015/086234 A1 und WO 2015/086233 A1 oder den deutschen Offenlegungsschriften DE 196 11 483 A1 und DE 195 35 053 A1 beschrieben.
WO 2020/094419 A1 offenbart eine Verbundscheibe mindestens umfassend eine Außenscheibe, eine Innenscheibe und eine zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnete gereckte thermoplastische Zwischenschicht mit einem keilförmigen Querschnitt, wobei die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe einen keilförmigen Querschnitt aufweist.
In der US 2017/313032 A1 ist eine Verbundscheibe mit einer gereckten Zwischenschicht offenbart.
In modernen Transportmitteln wie Zügen oder Kraftfahrzeugen gewinnt der akustische Komfort an Bedeutung. Zur Verbesserung der akustisch dämpfenden Eigenschaften einer Verbundscheibe, wird üblicherweise zwischen den beiden Scheiben der Verbundscheibe eine mehrlagige Zwischenschicht umfassend eine zwischen zwei Schutzschichten angeordnete akustisch dämpfende Schicht einlaminiert.
Die EP 1 800 855 A1 beschreibt keilförmige mehrlagige Zwischenschichten umfassend eine zwischen zwei Schutzschichten angeordnete akustisch dämpfende Schicht, wobei die Keilform durch Recken der mehrlagigen Zwischenschichten erhalten werden kann.
Die WO 2018/081570 A1 , die US 2016/0341960 A1 , die EP 2 017 237 A1 und die WO 2020/007610 A1 offenbaren keilförmige mehrlagige Zwischenschichten, die eine Schicht konstanter Dicke und eine Schicht mit einem keilförmigen Querschnitt umfassen, wobei die Schicht konstanter Dicke eine zwischen zwei Schutzschichten angeordnete akustisch dämpfende Schicht umfasst.
Eines der Probleme bei der Herstellung von Verbundscheiben mit mehrlagigen Zwischenschichten, ist eine Fleckigkeit in der mehrlagigen Zwischenschicht und somit auch in der resultierenden Verbundscheibe, der sogenannte mottle effect (Fleckigkeits-Effekt). Unter dem Begriff Fleckigkeit ist ein unerwünschter visueller Defekt in Form einer optischen Verzerrung, d.h. eine Art Trübung, in der mehrlagigen Zwischenschicht gemeint.
Dieser Fleckigkeits-Effekt tritt bei mehrlagigen Zwischenschichten auf, deren einzelne Schichten einen leicht unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen und bei denen die Grenzfläche zwischen den einzelnen Schichten nicht ganz flach ist.
Der Brechungsindex einer Schicht ist das Verhältnis der Wellenlänge des Lichts im Vakuum zur Wellenlänge in der Schicht. Bei einem Unterschied zwischen dem Brechungsindex zweier Schichten sind Oberflächenvariationen aufgrund der Beugung des Lichts an den Grenzflächen sichtbar. Der Fleckigkeits-Effekt tritt im Allgemeinen bei jeder mehrlagigen Zwischenschicht auf, insbesondere, wenn sich die einzelnen Schichten der mehrlagigen Zwischenschicht hinsichtlich ihrer Brechungsindizes ausreichend unterscheiden und Oberflächenvariationen an den Grenzflächen bestehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte keilförmige mehrlagige Zwischenschicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften bereitzustellen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine keilförmige mehrlagige Zwischenschicht gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht umfasst mindestens eine erste thermoplastische Schicht mit einer Länge, einer Breite und einer Gesamtdicke und eine zweite thermoplastische Schicht.
Die erste thermoplastische Schicht umfasst eine erste Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine zweite Dicke, und eine zwischen der Innenseite der ersten Schutzschicht und der Innenseite der zweiten Schutzschicht angeordnete akustisch dämpfende Schicht aufweisend eine dritte Dicke.
Die zweite thermoplastische Schicht weist eine Innenseite und eine Außenseite und einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende auf und ist in der erfindungsgemäßen mehrlagigen thermoplastischen Zwischenschicht mit der Innenseite direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite der ersten Schutzschicht angeordnet.
Erfindungsgemäß ist die erste thermoplastische Schicht und/oder die zweite thermoplastische Schicht eine gereckte Schicht.
In einer Ausführungsform ist die erste thermoplastische Schicht eine gereckte Schicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite thermoplastische Schicht eine gereckte Schicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind sowohl die erste thermoplastische Schicht als auch die zweite thermoplastische Schicht gereckte Schichten.
Erfindungsgemäß ist somit auch eine keilförmige mehrlagige Zwischenschicht für eine Verbundscheibe mindestens umfassend
- eine erste thermoplastische Schicht mit einer Länge, einer Breite und einer Gesamtdicke, mindestens umfassend eine erste Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine zweite Dicke, und eine zwischen der Innenseite der ersten Schutzschicht und der Innenseite der zweiten Schutzschicht angeordnete akustisch dämpfende Schicht mit einer dritten Dicke; und
- eine zweite thermoplastische Schicht aufweisend eine Innenseite und eine Außenseite, die mit der Innenseite direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite der ersten Schutzschicht angeordnet ist und einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist; wobei zumindest die erste thermoplastische Schicht eine gereckte Schicht ist.
In einer Ausführungsform ist die erste thermoplastische Schicht eine gerade gereckte Schicht, wobei die Dicken der ersten Schutzschicht, der zweiten Schutzschicht, der akustisch dämpfenden Schicht und die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht jeweils über die Länge und die Breite im Wesentlichen konstant sind.
In einer alternativen Ausführungsform ist die erste thermoplastische Schicht eine keilförmig gereckte Schicht. In dieser Ausführungsform weisen die erste Schutzschicht, die zweite Schutzschicht und die akustisch dämpfende Schicht der ersten thermoplastischen Schicht jeweils einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende auf, wobei die dickeren ersten Enden der einzelnen Schichten jeweils übereinander angeordnet sind und die dünneren zweiten Enden der einzelnen Schichten jeweils übereinander angeordnet sind.
Bei der zweiten thermoplastischen Schicht kann es sich um eine keilförmig extrudierte thermoplastische Schicht oder um eine keilförmig gereckte thermoplastische Schicht handeln. Eine keilförmig gereckte thermoplastische Schicht kann durch keilförmiges Recken einer thermoplastischen Schicht im Wesentlichen konstanter Dicke oder durch keilförmiges Recken einen keilförmig extrudierten thermoplastischen Schicht erhalten werden.
Mit „Innenseite der ersten Schutzschicht“ wird die Seite der ersten Schutzschicht bezeichnet, die unmittelbar benachbart zur akustisch dämpfenden Schicht angeordnet ist und mit „Außenseite der ersten Schutzschicht“ wird die Seite der ersten Schutzschicht bezeichnet, die der Innenseite gegenüberliegt. Mit „Innenseite der zweiten Schutzschicht“ wird die Seite der zweiten Schutzschicht bezeichnet, die unmittelbar benachbart zur akustisch dämpfenden Schicht angeordnet ist und mit „Außenseite der zweiten Schutzschicht“ wird die Seite der zweiten Schutzschicht bezeichnet, die der Innenseite gegenüberliegt.
Mit „Innenseite der zweiten thermoplastischen Schicht“ wird die Seite der zweiten thermoplastischen Schicht bezeichnet, die direkt oder indirekt an die Außenseite der ersten Schutzschicht angrenzt und mit „Außenseite der zweiten thermoplastischen Schicht“ wird die Seite der zweiten thermoplastischen Schicht bezeichnet, die der Innenseite gegenüberliegt. Unter einer „indirekten“ Angrenzung ist zu verstehen, dass zwischen der Innenseite der zweiten thermoplastischen Schicht und der Außenseite der ersten Schutzschicht eine weitere Schicht angeordnet ist.
Unter einer im Wesentlichen konstanten Dicke einer Schicht ist in der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, dass die Dicke der Schicht über die Länge und Breite im Rahmen normaler Fertigungstoleranzen konstant ist. Bevorzugt bedeutet dies, dass die Dicke um nicht mehr als 7 %, bevorzugt um nicht mehr als 5 %, besonders bevorzugt um nicht mehr als 3 % variiert.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht beträgt der Keilwinkel der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht 0,1 mrad bis 1 ,0 mrad, bevorzugt 0,3 mrad bis 0,7 mrad.
Die erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht weist ein dickeres erstes Ende und ein dünneres zweites Ende auf. Das dickere erste Ende der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht kann insbesondere eine Dicke von 2 mm oder weniger aufweisen. Das dünnere zweite Ende der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht kann insbesondere eine Dicke von 0,30 mm oder mehr, bevorzugt von 0,40 mm oder mehr aufweisen.
Die akustisch dämpfende Schicht weist bevorzugt eine Dicke von 0,05 mm bis 0,20 mm auf und die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht weisen bevorzugt jeweils eine Dicke von 0,10 mm bis 0,40 mm auf, wobei die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht bevorzugt zwischen 0,3 mm und 0,90 mm, beispielsweise 0,5 mm, beträgt. In einer Ausführungsform betragen die Dicke der akustisch dämpfenden Schicht 0,10 mm und die Dicke der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht jeweils 0,20 mm. Es versteht sich, dass sofern die erste thermoplastische Schicht als eine keilförmig gereckte thermoplastische Schicht ausgebildet ist, die oben angegebenen Dicken den Dicken am jeweils dünneren Ende der entsprechenden Schichten entsprechen.
Die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht besitzen in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die gleiche Dicke. Alternativ können die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht sich in ihrer Dicke auch voneinander unterscheiden.
Die akustisch dämpfende Schicht weist eine größere Plastizität oder Elastizität auf als die sie umgebenden Schutzschichten. Die erste thermoplastische besitzt somit einen weichen Kern, wobei die Steifigkeit des Schichtaufbaus vom Kern der akustisch dämpfenden Schicht zu den äußeren Oberflächen der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht hin zunimmt.
Die akustisch dämpfende Schicht mit höherer Elastizität ist dabei vor allem für die akustische Dämpfung verantwortlich, während die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht niedrigerer Elastizität maßgeblich zur Stabilisierung der ersten thermoplastischen Schicht beitragen.
Die einzelnen Schichten der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht, d.h. die erste Schutzschicht, die zweite Schutzschicht, die akustisch dämpfende Schicht und die zweite thermoplastische Zwischenschicht enthalten in einer Ausführungsform unabhängig voneinander zumindest Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU), Acrylate oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), besonders bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB) und Weichmacher.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erste Schutzschicht, die akustisch dämpfende Schicht und die zweite Schutzschicht Polyvinylbutyral und Weichmacher. Die Auswahl des Weichmachers und der Acetalisierungsgrad des Polyvinylbutyrals ermöglichen es in einer dem Fachmann bekannten Weise die Elastizität der polymeren Schichten zu beeinflussen.
Die erste Schutzschicht, die zweite Schutzschicht, die akustisch dämpfende Schicht und/oder die zweite thermoplastische Zwischenschicht können unabhängig voneinander klar und farblos, aber auch getönt, getrübt oder gefärbt sein. Dabei können die Schichten vollflächig getönt oder gefärbt sein. Alternativ können die Schichten auch einen Farbgradienten oder ein farbiges Muster aufweisen. Für Verbundscheiben, die als Windschutzscheiben vorgesehen sind, ist die Färbung oder Tönung derart ausgebildet, dass Verbundscheibe im Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission von größer 70 % aufweist. Für Verbundscheiben, die als Dachscheiben oder rückwärtige Seitenscheiben vorgesehen sind, kann die Färbung oder Tönung auch dunkler ausgebildet sein und die Verbundscheiben somit eine Lichttransmission von 70 % oder weniger im Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm aufweisen. Es versteht sich, dass in Ausführungsformen bei einer Windschutzscheibe, die Transmission außerhalb des Sichtbereichs, insbesondere im an die Dachkante angrenzenden Bereich, auch weniger als 70 % betragen kann.
In den Ausführungsformen, in denen die zweite thermoplastische Schicht, welche wie oben beschrieben einen keilförmigen Querschnitt aufweist, eine gefärbte Schicht ist, ist bevorzugt auch die Lichttransmission durch die zweite thermoplastische Schicht über die gesamte Breite und die gesamte Höhe, das heißt über deren gesamte Fläche, konstant. Eine konstante Lichttransmission trotz eines keilförmigen Querschnitts kann erzielt werden, indem die Farbstoffkonzentration in der zweiten thermoplastischen Schicht von dem dickeren Ende der zweiten thermoplastischen Schicht zu deren dünneren Ende zunimmt.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht zusätzlich mindestens eine funktionelle Zwischenschicht. Diese ist insbesondere zwischen der ersten Schutzschicht und der zweiten thermoplastischen Schicht angeordnet. In diesem Fall grenzt die Außenseite der ersten Schutzschicht nicht direkt sondern aufgrund der mindestens einen funktionellen Zwischenschicht indirekt an die Innenseite der zweiten thermoplastischen Schutzschicht an.
Bei der mindestens einen funktionellen Zwischenschicht kann es sich insbesondere um eine Infrarotstrahlung (IR)-reflektierende Schicht, eine ultraviolette Strahlung (UV)-reflektierende Schicht, eine getönte oder gefärbte Schicht, eine Barriereschicht oder eine Kombination dieser handeln. Beim Vorhandensein mehrerer funktionellen Zwischenschichten können diese auch unterschiedliche Funktionen aufweisen. In einer Ausführungsform sind die erste thermoplastische Schicht und die zweite thermoplastische Schicht, bevor eine oder beide dieser Schichten gereckt wird, jeweils durch Extrusionsverfahren hergestellt.
Wie oben beschrieben kann bei mehrlagigen Zwischenschichten ein Fleckigkeits-Effekt auftreten. In der ersten thermoplastischen Schicht der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht weist die akustisch dämpfende Schicht in der Regel einen anderen Brechungsindex als die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht auf. Zudem weisen die akustisch dämpfende Schicht und die erste und die zweite Schutzschicht in der Regel unebene Oberflächen auf und somit ist auch die Grenzfläche zwischen den einzelnen Schichten nicht ganz flach. Daher tritt bei der ersten thermoplastischen Schicht der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht in der Regel ein Fleckigkeitseffekt auf. Je dünner eine extrudierte erste thermoplastische Schicht und somit auch die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht im Vergleich zur akustisch dämpfenden Schicht ist, desto mehr überträgt sich eine Rauigkeit der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht auf die akustisch dämpfende Schicht und desto ausgeprägter ist der Fleckigkeits-Effekt in der ersten thermoplastischen Schicht. Das Recken einer Schicht hat keinen Einfluss auf die Ausprägung des Fleckigkeits-Effekts, da die erste Schutzschicht, die akustisch dämpfende Schicht und die zweite Schutzschicht gleichzeitig gereckt werden.
Somit ist es von Vorteil, wenn statt einer extrudierten dünnen ersten thermoplastischen Schicht, bei der der Fleckigkeits-Effekt aufgrund der geringen Dicke stark ausgeprägt ist, von einer extrudierten dickeren ersten thermoplastischen Schicht, bei der Fleckigkeits-Effekt aufgrund der größeren Dicke weniger stark ausgeprägt ist als bei der dünneren ersten thermoplastischen Schicht, ausgegangen wird und diese dann auf die gewünschte Dicke gereckt wird.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht, mindestens umfassend die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellen einer ersten thermoplastischen Schicht, mindestens umfassend eine erste Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht aufweisend eine Innenseite, eine Außenseite und eine zweite Dicke und eine zwischen der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht angeordnete akustisch dämpfende Schicht aufweisend eine dritte Dicke, wobei die Dicken der ersten Schutzschicht, der zweiten Schutzschicht, der akustisch dämpfenden Schicht und die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht jeweils über die Länge und die Breite im Wesentlichen konstant sind;
(b) Bereitstellen einer zweiten thermoplastischen Schicht aufweisend eine Innenseite und eine Außenseite, wobei die zweite thermoplastische Schicht einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist;
(c) Recken der ersten thermoplastischen Schicht und/oder der zweiten thermoplastischen Schicht;
(d) Anordnen der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht flächig übereinander derart, dass die zweite thermoplastische Schicht mit der Innenseite direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite der ersten Schutzschicht angeordnet ist.
Die erste thermoplastische Schicht und die zweite thermoplastische Schicht können in Schritt (a) und Schritt (b) jeweils im Extrusionsverfahren hergestellt werden.
Es versteht sich, dass die Schritte (a) und (b) auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen können.
In Schritt (c) kann die erste thermoplastische Schicht gerade oder keilförmig gereckt werden und/oder die zweite thermoplastische Schicht keilförmig gereckt werden.
Vor dem optionalen Recken weist die erste thermoplastische Schicht eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Beim geraden Recken der ersten thermoplastischen Schicht ändert sich nur die Dicke der ersten thermoplastischen Schicht, es bildet sich kein keilförmiger Querschnitt der ersten thermoplastischen Schicht aus. Somit hat eine gerade gereckte erste thermoplastische Schicht auch keinen Einfluss auf den Keilwinkel der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht. Beim keilförmigen Recken der ersten thermoplastischen Schicht weist die erste thermoplastische Schicht nach dem Recken einen keilförmigen Querschnitt auf.
In den Ausführungsformen, in denen die zweite thermoplastische Schicht eine gereckte Schicht ist, weist diese vor dem Recken entweder eine im Wesentlichen konstante Dicke auf oder sie weist einen keilförmigen Querschnitt auf. In beiden Fällen wird die zweite thermoplastische Schicht dann beim Recken keilförmig gereckt, wodurch sich der Keilwinkel der zweiten thermoplastischen Schicht ändert.
Die Herstellung einer keilförmig gereckten Schicht kann beispielsweise durch Verstrecken einer erwärmten thermoplastischen Zwischenschicht konstanter Dicke über einen sogenannten Reckkegel erfolgen. Da der Reckradius mit dem zu erzielenden Keilwinkel korreliert, kann der Fachmann durch Variation des Reckradius eine gereckte thermoplastische Zwischenschicht mit einem zuvor festgelegten Keilwinkel hersteilen. Dem Fachmann ist bekannt, welcher Reckkegel in Abhängigkeit von dem für die gestreckte thermoplastische Zwischenschicht angestrebten Keilwinkel bei dem Reckvorgang verwendet werden muss.
Zwischen dem Keilwinkel einer keilförmig gereckten Schicht, der Ausgangsdicke D der Schicht vor dem Reckvorgang, dem Reckradius R und der Höhe H der Schicht besteht folgender Zusammenhang:
D
K = R + H
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zusätzlich die Schritte der Bereitstellung mindestens einer funktionellen Zwischenschicht und die Anordnung dieser zwischen der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht umfassen. Bei der mindestens einen funktionellen Zwischenschicht kann es sich beispielsweise um eine IR- reflektierende Schicht, eine UV-reflektierende Schicht, eine getönte oder gefärbte Schicht, eine Barriereschicht oder eine Kombination dieser handeln. Beim Vorhandensein mehrerer funktionellen Zwischenschichten können diese auch unterschiedliche Funktionen aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als weiteren Schritt das Verbinden der in Schritt (d) durch das Anordnen der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht gebildeten Stapelfolge zu einem Vorverbund umfassen. Das Verbinden der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht zu einem Vorverbund kann beispielsweise durch eine Randverklebung der beiden Schichten mittels Alkohol, insbesondere Isopropanol, oder durch Wärme, insbesondere durch punktuelle Erwärmung mittels eines Lötkolbens, erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (c) zumindest die erste thermoplastische Schicht gereckt. Wie oben beschrieben ist, kann mit einer gereckten ersten thermoplastischen Schicht die Ausprägung des Fleckigkeit-Effekts reduziert werden.
In den Ausführungsformen, in denen in Schritt (c) die erste thermoplastische Schicht keilförmig gereckt wird und/oder die zweite thermoplastische Schicht keilförmig gereckt wird, lässt sich über den durch das Recken erzielten Keilwinkel der ersten thermoplastischen Schicht und/oder der zweiten thermoplastischen Schicht der Keilwinkel der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht einfach feinjustieren. Da der optimale Keilwinkel auch von der Dicke abhängt (je dicker die Zwischenschicht ist, desto größer muss der Keilwinkel sein, um Geisterbilder zu kompensieren), kann die Abhängigkeit von Dicke und Keilwinkel über das Recken direkt beeinflusst werden. Dicke und Keilwinkel können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unabhängig voneinander eingestellt werden, so dass fast jede Kombination möglich ist. Auch dies ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass aufgrund des Reckens Ausgangsmaterial eingespart werden kann. Eine erste Abschätzung der Ausbeute kann erfolgen, indem das Verhältnis der Dicke der Schicht vor dem Recken und der Dicke der Schicht nach dem Recken berechnet wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Verbundscheibe, mindestens umfassend eine erste Scheibe, eine zweite Scheibe und eine zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnete erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas, oder aus starren klaren Kunststoffen, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.
Die erste Scheibe und/oder die zweite Scheibe können Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen, elektrisch heizbare Beschichtungen, Sonnenschutzbeschichtungen und/oder Low-E- Beschichtungen aufweisen. Die Dicke der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. Beispielsweise ist die Scheibe, welche in der Verbundscheibe die Außenscheibe darstellt, 2,1 mm dick und die Scheibe, welche in der Verbundscheibe die Innenscheibe darstellt, 1 ,6 mm dick. Es kann sich bei der Außenscheibe oder insbesondere der Innenscheibe aber auch um Dünnglas mit einer Dicke von beispielsweise 0,55 mm handeln.
Bevorzugt weisen die erste Scheibe und die zweite Scheibe keinen Keilwinkel auf. Es ist aber auch möglich, dass die erste Scheibe und/oder die zweite Scheibe einen keilförmigen Querschnitt aufweisen. Der Keilwinkel der Verbundscheibe setzt sich aus dem Keilwinkel der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht, der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe zusammen.
Die Höhe der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe, d.h. im Falle einer Windschutzscheibe der Abstand zwischen der Dachkante der Verbundscheibe und der Motorkante der Verbundscheibe beträgt bevorzugt zwischen 0,8 m und 1,40 m, besonders bevorzugt zwischen 0,9 m und 1 ,25 m. Es versteht sich, dass somit auch die Höhe der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht bevorzugt zwischen 0,8 m und 1,40 m, besonders bevorzugt zwischen 0,9 m und 1 ,25 m beträgt.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann eine Fahrzeugscheibe sein. Eine Fahrzeugscheibe ist zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung vorgesehen. Eine Fahrzeugscheibe ist also eine Fensterscheibe, die in eine Fensteröffnung der Fahrzeugkarosserie eingesetzt ist oder dafür vorgesehen ist. Eine erfindungsgemäße Verbundscheibe ist insbesondere eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Scheibe um die Außenscheibe und bei der zweiten Scheibe um die Innenscheibe einer Verbundscheibe. Es ist aber auch möglich, dass die erste Scheibe die Innenscheibe und die zweite Scheibe die Außenscheibe ist.
Mit Innenscheibe wird bei einer Fahrzeugscheibe diejenige Scheibe bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt zu sein. Mit Außenscheibe wird diejenige Scheibe bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt zu sein.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe können unabhängig voneinander klar und farblos, aber auch getönt, getrübt oder gefärbt sein. Die Gesamttransmission durch die Verbundscheibe beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung größer 70%, insbesondere wenn die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe ist. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe können aus nicht vorgespanntem, teilvorgespanntem oder vorgespanntem Glas bestehen.
Eine erfindungsgemäße Verbundscheibe kann zusätzlich einen Abdeckdruck, insbesondere aus einer dunklen, bevorzugt schwarzen, Emaille umfassen. Bei dem Abdeckdruck handelt es sich insbesondere um einen peripheren, d.h. rahmenartigen, Abdeckdruck. Der periphere Abdeckdruck dient in erster Linie als UV-Schutz für den Montagekleber der Verbundscheibe. Der Abdeckdruck kann opak und vollflächig ausgebildet sein. Der Abdeckdruck kann zumindest abschnittsweise auch semitransparent, beispielsweise als Punktraster, Streifenraster oder kariertes Raster ausgebildet sein. Alternativ kann der Abdeckdruck auch einen Gradienten aufweisen, beispielsweise von einer opaken Bedeckung zu einer semitransparenten Bedeckung. Der Abdeckdruck ist üblicherweise auf der innenraumseitigen Oberfläche derjenigen Scheibe, welche in der Verbundscheibe die Außenscheibe darstellt, oder auf der innenraumseitigen Oberfläche derjenigen Scheibe, welche in der Verbundscheibe die Innenscheibe darstellt, aufgebracht.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die erste thermoplastische Schicht oder die zweite thermoplastische Schicht oder eine zusätzliche Schicht eine aufgedruckte opake Schicht aufweisen. Diejenige Schicht, auf welche die opake Schicht aufgedruckt ist, ist bevorzugt nicht gereckt. Die aufgedruckte opake Schicht enthält bevorzugt Farbpigmente oder Farbstoffe, besonders bevorzugt anorganische oder organische Farbpigmente oder Farbstoffe, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß (Industrieruß oder Carbon Black genannt), Eisenoxidpigmenten und Mischphasenoxidpigmenten.
Die erfindungsgemäße 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. Das Verbundglas kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann beispielsweise als Head-Up-Display (HUD) zur Anzeige von Informationen verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Verbundscheibe.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe wobei eine erste Scheibe, eine erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht und eine zweite Scheibe bereitgestellt werden, anschließend eine Stapelfolge aus der ersten Scheibe, der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht und der zweiten Scheibe gebildet wird und in einem letzten Schritt die Stapelfolge durch Lamination verbunden wird.
Die Lamination der Stapelfolge kann mittels geläufiger Laminationsverfahren erfolgen. 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. Alternativ sind auch autoklavfreie Verfahren möglich. An sich bekannte Vakuumsack oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 80 °C bis 110 °C. Die erste Scheibe, die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht und die zweite Scheibe können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe 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 erste Scheibe und die zweite Scheibe 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 keilförmige mehrlagige Zwischenschicht kann als Vorverbund aus der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht zwischen die erste Scheibe und die zweite Scheibe gelegt werden und dann die erste Scheibe über die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht mit der zweiten Scheibe während des Laminationsprozesses verbunden werden (sogenanntes offline-Verfahren).
Es ist aber auch möglich, dass die erste thermoplastische Schicht und die zweite thermoplastische Schicht einzeln oder als Stapelfolge zwischen die erste Scheibe und die zweite Scheibe gelegt werden und dann während des Laminationsprozesses die erste Scheibe, die zweite thermoplastische Schicht, die erste thermoplastische Schicht und die zweite Scheibe miteinander verbunden werden (sogenanntes online-Verfahren).
Soll die Verbundscheibe gebogen sein, so werden die erste Scheibe und die zweite Scheibe bevorzugt vor der Lamination einem Biegeprozess unterzogen. Bevorzugt werden die erste Scheibe und die zweite Scheibe gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.
Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display (HUD) mindestens umfassend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe und einen Projektor. Wie bei HUDs üblich bestrahlt der Projektor einen Bereich der Windschutzscheibe, wo die Strahlung in Richtung des Betrachters (Fahrers) reflektiert wird, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm aus gesehen hinter der Windschutzscheibe wahrnimmt. Der durch den Projektor bestrahlbare Bereich der Windschutzscheibe wird als HUD-Bereich bezeichnet. Die Strahlrichtung des Projektors kann typischerweise durch Spiegel variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen. Der Bereich, in dem sich die Augen des Betrachters bei gegebener Spiegelstellung befinden müssen, wird als Eyeboxfenster bezeichnet. Dieses Eyeboxfenster kann durch Verstellung der Spiegel vertikal verschoben werden, wobei der gesamte dadurch zugängliche Bereich (das heißt die Überlagerung aller möglichen Eyeboxfenster) als Eyebox bezeichnet wird. Ein innerhalb der Eyebox befindlicher Betrachter kann das virtuelle Bild wahrnehmen. Damit ist natürlich gemeint, dass sich die Augen des Betrachters innerhalb der Eyebox befinden müssen, nicht etwa der gesamte Körper.
Die hier verwendeten Fachbegriffe aus dem Bereich der HUDs sind dem Fachmann allgemein bekannt. Für eine ausführliche Darstellung sei auf die Dissertation „Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-Up Displays“ von Alexander Neumann am Institut für Informatik der Technischen Universität München (München: Universitätsbibliothek der TU München, 2012) verwiesen, insbesondere auf Kapitel 2 „Das Head-Up Display“.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbundscheibe gelten entsprechend auch für die Projektionsanordnung umfassend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe und einen Projektor.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht in einer Fahrzeugscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen und insbesondere in einer Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht,
Fig. 2 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht,
Fig. 3 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht,
Fig. 4 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verbundscheibe,
Fig. 6 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verbundscheibe entlang der in Fig. 5 dargestellten Schnittlinie A-A‘,
Fig. 7 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist der Ausschnitt eines Querschnitts einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht 1 dargestellt. Die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht 1 umfasst eine erste thermoplastische Schicht 2 und eine zweite thermoplastische Schicht 6.
Die erste thermoplastische Schicht 2 enthält vorzugsweise PVB. Alternativ kann die erste thermoplastische Schicht 2 ein anderes geeignetes Material wie beispielsweise Polyamid oder Polyethylen enthalten. Die erste thermoplastische Schicht 2 umfasst eine erste Schutzschicht 3 aufweisend eine Innenseite 3a, eine Außenseite 3b und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht 4 aufweisend eine Innenseite 4a, eine Außenseite 4b und eine zweite Dicke und eine zwischen der Innenseite 3a der ersten Schutzschicht 3 und der Innenseite 4a der zweiten Schutzschicht 4 angeordnete akustisch dämpfende Schicht 5. Die Dicken der ersten Schutzschicht 3, der zweiten Schutzschicht 4, der akustisch dämpfenden Schicht 5 und die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht 2 ist jeweils über die Länge und die Breite im Wesentlichen konstant. Die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht 2 beträgt beispielsweise 0,5 mm. Die Außenseite 3b der ersten Schutzschicht 2 grenzt in der in der Fig.
1 gezeigten Ausführungsform direkt an die Innenseite 6a der zweiten thermoplastischen Schicht 6 an.
Die zweite thermoplastische Schicht 6 enthält vorzugsweise PVB. Alternativ kann die zweite thermoplastische Schicht 6 ein anderes geeignetes Material wie beispielsweise Polyamid oder Polyethylen enthalten. Erkennbar ist, dass die zweite thermoplastische Schicht 6 einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist. In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform beträgt die Dicke am dünneren zweiten Ende beispielsweise 0,4 mm und die zweite thermoplastische Schicht 6 ist eine keilförmig gereckte Schicht mit einem Keilwinkel von 0,55 mrad.
In Fig. 2 ist der Ausschnitt eines Querschnitts einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht 1 dargestellt. Die in der Fig.
2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform nur dahingehend, dass die zweite thermoplastische Schicht 6 eine keilförmig extrudierte Schicht mit einer Dicke von 0,4 mm an dem dünneren zweiten Ende und einem Keilwinkel von 0,52 mrad ist und die erste thermoplastische Schicht 2 eine von einer Gesamtdicke von 0,76 mm auf eine Gesamtdicke von 0,69 mm gerade gereckte Schicht ist.
In Fig. 3 ist der Ausschnitt eines Querschnitts einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht 1 dargestellt. Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform nur dahingehend, dass die zweite thermoplastische Schicht 6, welche eine keilförmigen Querschnitt aufweist, eine keilförmig extrudierte Schicht ist und die erste thermoplastische Schicht 2 eine keilförmig gereckte Schicht ist. Beispielsweise enthält die zweite thermoplastische Schicht PVB und weist an dem zweiten dünneren Ende eine Dicke von 0,4 mm und einen Keilwinkel von 0,4 mrad auf. Die erste thermoplastische Schicht 2 enthält beispielsweise PVB und Weichmacher und ist beispielsweise eine keilförmig gereckte Schicht mit einer Dicke von 0,6 mm am dünneren Ende und einem Keilwinkel von 0,1 mrad. Wie in der Fig. 3 zu erkennen ist, weisen in der keilförmig gereckten ersten thermoplastischen Schicht 2 die erste Schutzschicht 3, die zweite Schutzschicht 4 und die zwischen der Innenseite 3a der ersten Schutzschicht 3 und der Innenseite 4a der zweiten Schutzschicht 4 angeordnete akustisch dämpfende Schicht 5 jeweils einen keilförmigen Querschnitt auf. Dabei sind jeweils die dickeren ersten Enden der Schichten übereinander und die dünneren zweiten Enden der Schichten übereinander angeordnet, so dass sich die Keilwinkel der einzelnen Schichten summieren.
In Fig. 4 ist der Ausschnitt eines Querschnitts einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht 1 dargestellt. Die in der Fig.
4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform nur dahingehend, eine Funktionsschicht 7 zwischen der ersten thermoplastischen Schicht 2 und der zweiten thermoplastischen Schicht 6 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht 1 mehr als eine Funktionsschicht 7 aufweist. Bei der Funktionsschicht 7 handelt es sich beispielsweise um eine Schicht mit Infrarotstrahlung reflektierenden Eigenschaften.
Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 13, insbesondere zur Verwendung als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs. Wie in Fig. 5 veranschaulicht, umfasst die Verbundscheibe 13 eine erste Scheibe 14, eine zweite Scheibe 15 und eine erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht 1. Die Verbundscheibe 13 weist vier Scheibenränder auf, nämlich einen oberen Scheibenrand O und einen unteren Scheibenrand U, die sich im verbauten Zustand in (Fahrzeug-)Querrichtung erstrecken, und zwei seitliche Scheibenränder S, die sich im verbauten Zustand in (Fahrzeug-)Hochrichtung erstrecken. In der Fig. 6 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 13 entlang der in Fig. 5 dargestellten Schnittlinie A-A‘ gezeigt. Die in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 13 umfasst eine erste Scheibe 14 und eine zweite Scheibei 5, die über eine erfindungsgemäße keilförmige mehrlagige Zwischenschicht 1 miteinander verbunden sind.
In der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die keilförmige mehrlagige Zwischenschicht 1 wie in der Fig. 2 dargestellt ausgebildet.
Die erste Scheibe 14 und die zweite Scheibe 15 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron- Glas und weisen eine Dicke von 2,1 mm auf. In der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die erste Scheibe 14 beispielsweise die Außenscheibe und die zweite Scheibe 15 die Innenscheibe der Verbundscheibe. Es ist alternativ aber auch möglich, dass die erste Scheibe 14 die Innenscheibe und die zweite Scheibe 15 die Außenscheibe der Verbundscheibe ist.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht.
Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt I das Bereitstellen einer ersten thermoplastischen Schicht 2, mindestens umfassend eine erste Schutzschicht 3 aufweisend eine Innenseite 3a, eine Außenseite 3b und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht 4 aufweisend eine Innenseite 4a, eine Außenseite 4b und eine zweite Dicke und eine zwischen der ersten Schutzschicht 3 und der zweiten Schutzschicht 4 angeordnete akustisch dämpfende Schicht 5 aufweisend eine dritte Dicke.
In einem zweiten Schritt II umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer zweiten thermoplastischen Schicht 6 aufweisend eine Innenseite 6a und eine Außenseite 6b, wobei die zweite thermoplastische Schicht einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist.
In einem dritten Schritt III umfasst das Verfahren das Recken der ersten thermoplastischen Schicht 2 und/oder der zweiten thermoplastischen Schicht 6.
In einem vierten Schritt IV umfasst das Verfahren das Anordnen der ersten thermoplastischen Schicht 2 und der zweiten thermoplastischen Schicht 6 flächig übereinander, derart, dass die Innenseite 6a der zweiten thermoplastischen Schicht 6 direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite 3b der ersten Schutzschicht 3 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass die Schritte I und II auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen können.
Vergleichsbeispiel:
Mit einer keilförmigen mehrlagigen thermoplastischen Zwischenschicht gemäß dem Stand der Technik, umfassend eine PVB enthaltende thermoplastische Schicht mit einer Dicke von 0,4 mm und einem Keilwinkel von 0,5 mrad und eine PVB enthaltende dreilagige Schicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften und einer im Wesentlichen konstanten Dicke von 0,5 mm, lässt sich eine gute HUD Leistung in einer Verbundscheibe erzielen.
Die selbe HUD Leistung kann mit einer erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht umfassend eine PVB enthaltene zweite thermoplastische Schicht mit einer Dicke von 0,4 mm am dünneren Ende und einem Keilwinkel von 0,52 mrad und eine PVB enthaltende erste thermoplastische Schicht, welche von 0,76 mm Dicke auf eine Dicke von 0,69 mm gerade gereckt wurde, in einer Verbundscheibe erzielt werden. Der Fleckigkeits- Effekt ( mottle effect) ist bei Einsatz dieser erfindungsgemäßen keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht deutlich verringert gegenüber der Zwischenschicht aus dem Stand der Technik und zudem kann bei der ersten thermoplastischen Schicht durch das Recken ca. 7 bis 10 % an Fläche des Ausgangsmaterials eingespart werden.
Bezugszeichenliste:
1 keilförmige mehrlagige Zwischenschicht
2 erste thermoplastische Schicht 3 erste Schutzschicht
3a Innenseite der ersten Schutzschicht
3b Außenseite der ersten Schutzschicht
4 zweite Schutzschicht
4a Innenseite der zweiten Schutzschicht 4b Außenseite der zweiten Schutzschicht
5 akustisch dämpfende Schicht
6 zweite thermoplastische Schicht
6a Innenseite der zweiten thermoplastischen Schicht 6b Außenseite der zweiten thermoplastischen Schicht 7 funktionelle Zwischenschicht
13 Verbundscheibe
14 erste Scheibe
15 zweite Scheibe O oberer Scheibenrand/Dachkante der Verbundscheibe
U unterer Scheibenrand/Motorkante der Verbundscheibe S seitlicher Scheibenrand

Claims

Patentansprüche
1. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) für eine Verbundscheibe mindestens umfassend
- eine erste thermoplastische Schicht (2) mit einer Länge, einer Breite und einer Gesamtdicke, mindestens umfassend eine erste Schutzschicht (3) aufweisend eine Innenseite (3a), eine Außenseite (3b) und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht (4) aufweisend eine Innenseite (4a), eine Außenseite (4b) und eine zweite Dicke, und eine zwischen der Innenseite (3a) der ersten Schutzschicht (3) und der Innenseite (4a) der zweiten Schutzschicht (4) angeordnete akustisch dämpfende Schicht (5) mit einer dritten Dicke; und
- eine zweite thermoplastische Schicht (6) aufweisend eine Innenseite (6a) und eine Außenseite (6b), die mit der Innenseite (6a) direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite (3b) der ersten Schutzschicht (3) angeordnet ist und einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist; wobei die erste thermoplastische Schicht (2) und/oder die zweite thermoplastische Schicht (6) eine gereckte Schicht ist.
2. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest die erste thermoplastische Schicht (2) eine gereckte Schicht ist.
3. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste thermoplastische Schicht (2) eine gerade gereckte Schicht ist und die Dicken der ersten Schutzschicht (3), der zweiten Schutzschicht (4), der akustisch dämpfenden Schicht (5) und die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht (2) jeweils über die Länge und die Breite im Wesentlichen konstant sind.
4. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste thermoplastische Schicht (2) eine keilförmig gereckte Schicht ist.
5. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite thermoplastische Schicht (6) eine keilförmig gereckte Schicht ist.
6. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Keilwinkel der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht (1) 0,1 mrad bis 1,0 mrad, bevorzugt 0,3 mrad bis 0,7 mrad, beträgt.
7. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Schutzschicht (3), die zweite Schutzschicht (4), die akustisch dämpfende Schicht (5) und/oder die zweite thermoplastische Zwischenschicht (6) getönt, getrübt oder gefärbt ist.
8. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Schutzschicht (3), die zweite Schutzschicht (4), die akustisch dämpfende Schicht (5) und/oder die zweite thermoplastische Zwischenschicht (6) zumindest Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU), Acrylate oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), besonders bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB) und Weichmacher, enthalten.
9. Keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zusätzlich umfassend mindestens eine funktionelle Zwischenschicht (7), insbesondere eine IR-reflektierende Schicht, eine UV-reflektierende Schicht, eine getönte oder gefärbte Schicht, eine Barriereschicht oder eine Kombination dieser, wobei die funktionelle Zwischenschicht (7) bevorzugt zwischen der ersten thermoplastischen Schicht (2) und der zweiten thermoplastischen Schicht (6) angeordnet ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mindestens umfassend die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellen einer ersten thermoplastischen Schicht (2), mindestens umfassend eine erste Schutzschicht (3) aufweisend eine Innenseite (3a), eine Außenseite (3b) und eine erste Dicke, eine zweite Schutzschicht (4) aufweisend eine Innenseite (4a), eine Außenseite (4b) und eine zweite Dicke und eine zwischen der ersten Schutzschicht (3) und der zweiten Schutzschicht (4) angeordnete akustisch dämpfende Schicht (5) aufweisend eine dritte Dicke;
(b) Bereitstellen einer zweiten thermoplastischen Schicht (6) aufweisend eine Innenseite (6a) und eine Außenseite (6b), wobei die zweite thermoplastische Schicht (6) einen keilförmigen Querschnitt mit einem dickeren ersten Ende und einem dünneren zweiten Ende aufweist; (c) Recken der ersten thermoplastischen Schicht (2) und/oder der zweiten thermoplastischen Schicht (6)
(d) Anordnen der ersten thermoplastischen Schicht (2) und der zweiten thermoplastischen Schicht (6) flächig übereinander derart, dass die zweite thermoplastische Schicht (6) mit der Innenseite (6a) direkt oder indirekt angrenzend an die Außenseite (3b) der ersten Schutzschicht (3) angeordnet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Dicken der ersten Schutzschicht (3), der zweiten Schutzschicht (4), der akustisch dämpfenden Schicht (5) und die Gesamtdicke der ersten thermoplastischen Schicht (2) jeweils über die Länge und die Breite im Wesentlichen konstant sind und in Schritt (c) die erste thermoplastische Schicht (2) gerade gereckt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in Schritt (c) die erste thermoplastische Schicht (2) keilförmig gereckt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei in Schritt (c) die zweite thermoplastische Schicht (6) keilförmig gereckt wird.
14. Verbundscheibe (13), mindestens umfassend eine erste Scheibe (14) eine zweite Scheibe (15) und eine zwischen der ersten Scheibe (14) und der zweiten Scheibe (15) angeordnete keilförmige mehrlagige Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
15. Verwendung der keilförmigen mehrlagigen Zwischenschicht (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Fahrzeugscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen und insbesondere in einer Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug.
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