EP4701854A1 - Verbundscheibe mit elektrisch schaltbarem spiegelelement und verminderter lichttransmission - Google Patents

Verbundscheibe mit elektrisch schaltbarem spiegelelement und verminderter lichttransmission

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EP4701854A1
EP4701854A1 EP24723405.7A EP24723405A EP4701854A1 EP 4701854 A1 EP4701854 A1 EP 4701854A1 EP 24723405 A EP24723405 A EP 24723405A EP 4701854 A1 EP4701854 A1 EP 4701854A1
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EP
European Patent Office
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pane
electrically switchable
composite pane
region
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24723405.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian ARENDT
Yahya MOTEMANI SHARABIANI
Siyamak MEMAR JAVID
Valentin SCHULZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Sekurit France SAS filed Critical Saint Gobain Sekurit France SAS
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe (1) zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung, umfassend eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3), die durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (4, 4', 4'') fest miteinander verbunden sind, wobei die Außenscheibe (2) und die Innenscheibe (3) jeweils eine der äußeren Umgebung zugewandte Oberfläche und eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche aufweisen, wobei zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe ein elektrisch schaltbares Spiegelelement (6, 13) angeordnet ist, wobei die Verbundscheibe so ausgebildet ist, dass sie in einem ersten Bereich (7) auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite des Spiegelelements (6, 13) eine Lichttransmission von mehr als 70% und in einem zweiten Bereich (8) auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements (6, 13) eine Lichttransmission von maximal 70% aufweist.

Description

Verbundscheibe mit elektrisch schaltbarem Spiegelelement und verminderter Lichttransmission
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Scheibenfertigung und betrifft eine Verbundscheibe mit einem elektrisch schaltbaren Spiegelelement und verminderter Lichttransmission. Die Erfindung erstreckt sich ferner auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe.
Der Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder eines Gebäudes kann sich im Sommer bei hohen Umgebungstemperaturen und intensiver direkter Sonneneinstrahlung stark erwärmen. Vor dem Hintergrund einer Reduzierung von CO2-Emissionen ist die Verminderung der Aufheizung durch direkte Sonneneinstrahlung in einem Fahrzeug oder Gebäude wünschenswert, da hierdurch Energie zur Kühlung des Innenraums eingespart werden kann. In Elektrofahrzeugen kann durch die Einsparung auch die Reichweite erhöht werden. Für die Aufheizung des Innenraums ist maßgeblich Infrarot-Strahlung und Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich (Licht) verantwortlich.
Um diesem Problem zu begegnen, sind Scheiben mit emissivitätsmindernden Beschichtungen bekannt, die auch als Low-E-Beschichtungen bezeichnet werden und reflektierende Eigenschaften gegenüber Wärmestrahlung aufweisen. Bei hohen Außentemperaturen verhindert die emissivitätsmindernde Beschichtung, dass die von der erwärmten Scheibe ausgehende Wärmestrahlung in den Innenraum gelangt. Außerdem wird ein Teil der infraroten Sonnenstrahlung reflektiert. Bei geringen Außentemperaturen verringert die Beschichtung den Wärmetransfer vom beheizten Innenraum über die Scheibe in die äußere Umgebung. Insgesamt wird der thermische Komfort durch eine solche Scheibe mit verminderter Emissivität verbessert. Scheiben mit emissivitätsmindernden Beschichtungen werden im Fahrzeugbereich eingesetzt, insbesondere als Dachscheiben. Hierfür geeignete emissivitätsmindernde Beschichtungen sind beispielsweise bekannt aus EP2141135A1 , WO2011/105991 A1 , WO2013/131667 A1 und WO2018/206236 A1.
Für die Reflexion von IR-Strahlung, hier insbesondere im Bereich des nahen Infrarots, werden auch Silber-basierte Schichten eingesetzt. Beispielsweise werden in Verbundscheiben Silberbasierte Schichten auf der innenraumseitigen Oberfläche (Seite II) der Außenscheibe und emissivitätsmindernde Schichten auf der innenraumseitigen Oberfläche (Seite IV) der Innenscheibe in Kombination aufgebracht.
Durch diese Maßnahmen kann auf die Verbundscheibe auftreffende IR-Strahlung reflektiert und blockiert werden, wodurch der Energieeintrag in den Innenraum vermindert wird.
Neben IR-Strahlung hat auch Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich (d.h. Licht) erheblichen Einfluß auf den Energieeintrag in den Innenraum. Dies läßt sich oftmals auch nicht vermeiden, da eine minimale Transparenz der Scheibe für Licht gewünscht oder gesetzlich erforderlich sein kann. Wie fachbekannt ist, können ca. 44% des Energieeintrags in einen Innenraum von sichtbarem Licht verursacht sein. Um die Lichttransmission zu vermindern, kommen getönte thermoplastische Zwischenschichten und/oder getönte Scheiben zur Anwendung. Jedoch können sich getönte Zwischenschichten und getönte Scheiben durch Sonneneinstrahlung stark erhitzen und somit den Energieeintrag in einen Innenraum durch die emittierte Wärmestrahlung erhöhen. Wie die Praxis gezeigt hat, können getönte Elemente mitunter so heiß werden, dass bei Berührung mit einem Körperteil auch Verbrennungen möglich sind. Für eine Verbesserung der lichtreflektierenden Eigenschaft von Verbundscheiben wäre auch die Verwendung von elektrisch schaltbaren, lichtreflektierenden Funktionsfolien möglich.
Generell weisen emissivitätsmindernde Schichten den Nachteil auf, dass sie die Scheibe mit einer gewissen innenraumseitigen Lichtreflexion versehen, insbesondere unter flachen Reflexionswinkeln. Dies kann zu störenden Effekten führen. So können sich beispielsweise die Anzeige des Navigationssystems oder sonstiger elektronischer Anzeigen an der Dachscheibe spiegeln, was für Personen auf der Rückbank störend wirken kann. Entsprechendes gilt naturgemäß auch für lichtreflektierende Funktionsfolien.
DE 1596815 A1 , JP 2006106343 A und JP 2006267670 A zeigen jeweils eine Verbundscheibe mit einem elektrisch schaltbaren Spiegelelement.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Verbundscheibe bereitzustellen, durch welche der Energieeintrag in den Innenraum vermindert wird und zudem eine geringere innenraumseitige Lichtreflexion auftritt. Außerdem soll die Verbundscheibe durch ein kostengünstiges, industriell anwendbares Verfahren bereitgestellt werden können, wobei die Verbundscheibe hochqualitativ und langzeitstabil sein soll. Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Verbund- schiebe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung zeigt eine Verbundscheibe, die zum Einbau in eine Öffnung eines Fahrzeugs oder Gebäudes vorgesehen ist und zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung dient.
Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe mit einer der äußeren Umgebung zugewandten Oberfläche (Seite I) und einer dem Innenraum zugewandten Oberfläche (Seite II), sowie eine Innenscheibe mit einer der äußeren Umgebung zugewandten Oberfläche (Seite III) und einer dem Innenraum zugewandten Oberfläche (Seite VI). Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht fest miteinander verbunden. Weiterhin weist die Verbundscheibe zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe ein elektrisch schaltbares Spiegelelement mit lichtreflektierender Eigenschaft auf, durch welches von der äußeren Umgebung auf die Verbundscheibe einfallendes Licht, d.h. Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, reflektiert werden kann. Durch das Spiegelelement kann typischerweise auch vom Innenraum auf die Verbundscheibe einfallendes Licht reflektiert werden, wobei es erfindungsgemäß wesentlich auf den Lichteinfall von der äußeren Umgebung ankommt, um den Energieeintrag in den Innenraum zu reduzieren. Das Spiegelelement ist geeignet und bestimmt, von der äußeren Umgebung auf das Spiegelelement einfallendes Licht zu reflektieren. Mit anderen Worten, das Spiegelelement dient zum Reflektieren von Licht, das von der äußeren Umgebung auf das Spiegelelement einfällt. Mithin bezieht sich der Gegenstand der Erfindung auf eine Verbundscheibe mit einem elektrisch schaltbaren Spiegelelement zum Reflektieren von Licht, das von der äußeren Umgebung einfällt.
Die Verbundscheibe kann durch das elektrisch schaltbare Spiegelelement in einen die Außenscheibe enthaltenden ersten Bereich auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite des Spiegelelements und in einen die Innenscheibe enthaltenden zweiten Bereich auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements unterteilt werden. Die Benennung der beiden Bereiche der Verbundscheibe als "erster Bereich" und "zweiter Bereich" dient lediglich zur einfacheren Unterscheidung. Der erste Bereich kann auch als äußerer Bereich, der zweite Bereich als innerer Bereich der Verbundscheibe bezeichnet werden. Der erste Bereich umfasst sämtliche Bestandteile der Verbundscheibe auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite des Spiegelelements, mit Ausnahme einer opaken Maskierungsschicht (Schwarzdruck). In entsprechender Weise umfasst der zweite Bereich sämtliche Bestandteile der Verbundscheibe auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist in allgemeiner Weise so ausgebildet, dass sie im ersten Bereich eine Lichttransmission von mehr als 70% und im zweiten Bereich eine Lichttransmission von maximal 70% aufweist. Für die Lichttransmission sind sämtliche Bestandteile der Verbundscheibe im ersten Bereich bzw. zweiten Bereich zu berücksichtigen, d.h. die Lichttransmission im ersten Bereich ist die summarische Lichttransmission sämtlicher Bestandteile der Verbundscheibe im ersten Bereich und die Lichttransmission im zweiten Bereich ist die summarische Lichttransmission sämtlicher Bestandteile der Verbundscheibe im zweiten Bereich. Demnach weist die Verbundscheibe auf beiden Seiten des elektrisch schaltbaren Spiegelelements verschiedene Lichttransmissionen auf, wobei im zweiten Bereich der Verbundscheibe auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements die Lichttransmission geringer ist als im ersten Bereich der Verbundscheibe auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite des Spiegelelements.
Dem Fachmann sind Mittel zur Verminderung der Lichttransmission in einer Verbundscheibe an sich bekannt.
In einer Ausführungsform weist die Verbundscheibe im zweiten Bereich zur Verminderung der Lichttransmission eine getönte (gefärbte) thermoplastische Zwischenschicht und/oder eine getönte (gefärbte) Innenscheibe und/oder eine durch Abscheidung hergestellte (dunkle) transmissionsmindernde Beschichtung auf. Die transmissionsmindernde Beschichtung ist vorzugsweise auf der Innenscheibe abgeschieden.
In einer Ausführungsform weist die Verbundscheibe im ersten Bereich eine nicht-getönte Außenscheibe und/oder eine nicht-getönte thermoplastische Zwischenschicht auf. Vorteilhaft sind die Außenscheibe und/oder eine thermoplastische Zwischenschicht im ersten Bereich klar, d.h. nicht-getönt bzw. ungefärbt. In einer alternativen Ausführungsform weist die Verbundscheibe im ersten Bereich eine getönte Außenscheibe und/oder eine getönte thermoplastische Zwischenschicht auf. Die getönte Außenscheibe und/oder die getönte thermoplas- tische Zwischenschicht können im ersten Bereich beispielsweise eine geringere Tönung aufweisen als die Innenscheibe und/oder die thermoplastische Zwischenschicht im zweiten Bereich.
Durch die Erfindung kann in vorteilhafter Weise durch das elektrisch schaltbare Spiegelelement der Energieeintrag in den Innenraum im sichtbaren Wellenlängenbereich vermindert werden. Zudem können durch die verminderte Lichttransmission im zweiten Bereich der Verbundscheibe auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements unerwünschte innenraumseitige Lichtreflexionen vermieden werden. Dies sind große Vorteile der erfindungsgemäßen Verbundscheibe.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Verbundscheibe so ausgebildet, dass sie im ersten Bereich eine Lichttransmission von mehr als 80% und zugleich im zweiten Bereich eine Lichttransmission von maximal 50%, vorzugsweise maximal 30% und insbesondere bevorzugt maximal 10% aufweist. Durch diese Maßnahme kann einerseits eine besonders effektive Lichtreflexion von von außen einfallendem Licht erfolgen, andererseits können durch die stark verminderte Lichttransmission im zweiten Bereich innenraumseitige Lichtreflexionen besonders wirksam unterbunden werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Verbundscheibe so ausgebildet, dass sie ein Gesamttransmission für Licht (TL) von maximal 65%, bevorzugt von maximal 50%, besonders bevorzugt von maximal 30%, und ganz besonders bevorzugt von maximal 15% aufweist. Beispielsweise weist eine dunkle Dachscheibe mit TL = 7% + IR reflektierende (Ag) Schicht + LowE Schicht auf Seite IV eine TTS von ca. 12-13% auf (ohne Reflexion im sichtbaren Bereich). Mit TTS (Total Transferred Solar Energy) wird der Wärmeeintrag durch Strahlung bei sichtbaren und nichtsichtbaren Wellenlängen bezeichnet.
Das elektrisch schaltbare Spiegelelement ist flächig ausgebildet und erstreckt sich über einen wesentlichen Teil der Fläche der Verbundscheibe, beispielsweise mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80% oder mindestens 90% der Fläche der Verbundscheibe.
Das elektrisch schaltbare Spiegelelement ist so ausgebildet, dass es durch Anlegen einer entsprechenden Betriebsspannung in einen (Licht) nicht-spiegelnden Zustand oder einen (Licht) spiegelnden Zustand schaltbar ist. Vorteilhaft ist das elektrisch schaltbare Spiegelelement so ausgebildet, dass mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80%, oder mindestens 90%, des auftreffenden (sichtbaren) Lichts reflektiert wird. Im Sinne vorliegender Erfindung wird als "spiegelnder Zustand" auch ein semi-spiegelnder Zustand verstanden, bei dem nur ein Teil des auftreffenden sichtbaren Lichts reflektiert wird
Dem Fachmann sind elektrisch schaltbare Spiegelelemente an sich bekannt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das elektrisch schaltbare Spiegelelement ein vorgefertigtes elektrisch schaltbares Funktionselement (keine Beschichtung), welche so ausgebildet ist, dass es durch Anlegen einer entsprechenden Betriebsspannung in einen (Licht) nicht-spie- gelnden Zustand oder einen (Licht) spiegelnden Zustand elektrisch schaltbar ist. Derartige elektrisch schaltbare Funktionselemente liegen typischerweise in Folienform vor und können gut in eine Verbundscheibe laminiert werden. Das elektrisch schaltbare Funktionselement bzw. Funktionsfolie kann beispielsweise in einer thermoplastischen Folie, welche das Funktionselement rahmenförmig in Art eines Passepartouts umgibt, angeordnet sein, um lokale Höhenunterschiede im Laminat und unerwünschte Krafteinwirkungen auf das elektrisch schaltbare Funktionselement zu vermeiden. Vorgefertigte elektrisch schaltbare Funktionselemente auf Flüssigkristallbasis in Folienform sind im Handel verfügbar (z.B. von Kent Optronics).
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das elektrisch schaltbare Funktionselement in Folienform zwischen einer thermoplastischen Zwischenschicht im ersten Bereich und einer thermoplastischen Zwischenschicht im zweiten Bereich angeordnet, wobei die thermoplastische Zwischenschicht im zweiten Bereich eine Tönung aufweist. Vorteilhaft weist die thermoplastische Zwischenschicht im ersten Bereich keine Tönung oder zumindest eine geringere Tönung als die thermoplastische Zwischenschicht im zweiten Bereich auf. Mithin wird das elektrisch schaltbare Funktionselement zwischen zwei thermoplastische Zwischenschichten unterschiedlicher Tönung eingebettet, wobei das elektrisch schaltbare Funktionselement zusätzlich in einer rahmenförmig umgebenden thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein kann. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch die zum Laminieren des elektrisch schaltbaren Funktionselements eingesetzte thermoplastische Zwischenschicht im zweiten Bereich gleichzeitig zum Vermindern der Lichttransmission im zweiten Bereich eingesetzt wird. Ergänzend kann die Innenscheibe eine Tönung aufweisen, während die Außenscheibe klar ist oder zumindest eine geringere Tönung als die Innenscheibe aufweist. In einer Ausführungsform der Erfindung liegt das elektrisch schaltbare Spiegelelement in Form einer elektrisch schaltbaren Funktionsbeschichtung vor, welche so ausgebildet ist, dass sie durch Anlegen einer entsprechenden Betriebsspannung in einen (Licht) nicht-spiegelnden Zustand oder einen (Licht) spiegelnden Zustand schaltbar ist. Derartige elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtungen sind fachbekannt (siehe z.B. AIST, Japan) und basieren z.B. auf einer Mg-Ni-Legierung als elektrisch schaltbarer Spiegelschicht.
Vorzugsweise ist die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung auf die Innenscheibe durch Abscheiden aufgebracht, bevorzugt auf die dem Außenraum zugewandte Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe. Vorzugsweise ist innenraumseitig der elektrisch schaltbaren Funktionsbeschichtung eine (dunkle) transmissionsmindernde Beschichtung aufgebracht. Vorzugsweise ist die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung auf der transmissionsmindernden Beschichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die transmissionsmindernde Beschichtung auf der dem Außenraum zugewandten Oberfläche (Seite III) der Innenscheibe abgeschieden und die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung ist auf der transmissionsmindernden Beschichtung abgeschieden.
Die transmissionsmindernde Beschichtung basiert beispielsweise auf Titannitrid und/oder Ti- tancarbid oder ist eine amorphe Kohlenstoffschicht.
Die transmissionsmindernde Beschichtung ist typischerweise vollflächig auf die Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht, eventuell mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und/oder anderer lokal begrenzter Bereiche, die beispielsweise zur Datenübertragung dienen können. Der beschichtete Anteil der Oberfläche der Innenscheibe beträgt bevorzugt mindestens 90%.
In einer Ausführungsform ist auf die Innenscheibe eine emissivitätsmindernde Beschichtung aufgebracht, bevorzugt auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche (Seite IV) der Innenscheibe. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der Energieeintrag in den Innenraum durch IR-Strahlung vermindert werden. Die emissivitätsmindernde Beschichtung kann auch als Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung oder Low-E-Beschichtung bezeichnet werden. Mit Emissivität wird das Maß bezeichnet, welches angibt, wieviel Wärmestrahlung die Scheibe in Einbaulage im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (d.h. einem schwarzen Körper) in einen Innenraum abgibt. Die emissivitätsmindernde Beschichtung hat die Funktion, die Einstrahlung von Wärme in den Innenraum zu vermeiden (IR-Anteile der Sonnenstrahlung und insbesondere die thermische Strahlung der Verbundscheibe selbst) und ebenso die Abstrahlung von Wärme aus dem Innenraum heraus. Sie weist reflektierende Eigenschaften gegenüber infraroter Strahlung auf, insbesondere gegenüber Wärmestrahlung im Spektral be re ich von 5 - 50 pm (vgl. Norm DIN EN 12898:2019-06).
Vorteilhaft enthält die emissivitätsmindernde Beschichtung mindestens eine Schicht eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO), beispielsweise auf Basis von Indium-Zinnoxid (ITO), Indium-Zink-Mischoxid (IZO), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), Gallium-dotiertes Zinkoxid (GZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, SnO2:F) oder Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, SnO2:Sb).
Die emissivitätsmindernde Beschichtung ist typischerweise vollflächig auf die Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht, eventuell mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und/oder anderer lokal begrenzter Bereiche, die beispielsweise zur Datenübertragung dienen können. Der beschichtete Anteil der Oberfläche der Innenscheibe beträgt bevorzugt mindestens 90%.
Ergänzend oder alternativ ist vorzugsweise auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche der Außenscheibe eine IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht, wodurch der Energieeintrag in den Innenraum (weiter) verringert werden kann.
In der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist die Lichttransmission im zweiten Bereich der Verbundscheibe geringer als im ersten Bereich der Verbundscheibe. Als "Licht" wird der sichtbare Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm verstanden.
Die Messung der Gesamttransmission für Licht (TL) der Verbundscheibe sowie des reflektierten Anteils von Licht erfolgt gemäß DIN ISO 5033 (alte Norm) bzw. DIN EN ISO/CIE 11664 (neue Norm). Die Bestimmung des transmittierten Anteils von Licht erfolgt in Durchsicht, die Bestimmung des reflektierten Anteils von Licht in Aufsicht. Hierbei gelangt eine Normlichtquelle (z.B. Lichtquelle A, D65) unter in der Norm festgelegten Bedingungen zur Anwendung, wobei für die Bestimmung des Prozentwerts der Transmission der Quotient aus der Intensität des transmittierten Lichts zur Intensität des auftreffenden Lichts ermittelt wird. Hierbei wird die Lichtquelle auf einer Seite der Verbundscheibe und ein Lichtsensor auf der anderen Seite der Verbundscheibe angeordnet. Für die Bestimmung des Prozentwerts der Reflexion wird der Quotient aus der Intensität des reflektierten Lichts zur Intensität des auftreffenden Lichts ermittelt wird. Hierbei werden die Lichtquelle und der Lichtsensor auf der gleichen Seite der Verbundscheibe angeordnet. Die Bestimmung der Lichttransmission des ersten Bereichs bzw. des zweiten Bereichs der Verbundscheibe erfolgt in analoger Weise, wobei anstelle der Verbundscheibe der erste Bereich bzw. der zweite Bereich der Verbundscheibe separat untersucht wird.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe der Verbundscheibe können grundsätzlich jede dem Fachmann bekannte chemische Zusammensetzung aufweisen. Die beiden Scheiben enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder Aluminosilikat-Glas. Denkbar ist auch, dass die beiden Scheiben einen klaren Kunststoff, vorzugsweise ein starrer klarer Kunststoff, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon, enthalten oder hieraus bestehen.
In einer Ausführungsform der Erfindung enthält oder besteht die Verbundscheibe aus Glas. Die Dicke einer jeden Einzelscheibe der Verbundscheibe kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 0,5 mm bis 25 mm und bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach deren Verwendung. Die Verbundscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen und planar sein oder in eine oder mehrere Richtungen des Raumes gebogen sein.
Die beiden Scheiben der Verbundscheibe sind durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht fest miteinander verbunden, welche sich durch Lamination der beiden Scheiben mit einer oder mehreren Klebefolien ergibt. Jede Klebefolie enthält oder besteht bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyethylenterephthalat (PET), oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Dicke einer Klebefolie beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 1 mm, beispielsweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Für das Laminieren der Verbundscheibe können an sich bekannte Verfahren zur Lamination von Verbundscheiben verwendet werden. Bekannt und gängig ist insbesondere die Vakuum- Lamination, bei der eine Lamination in einer beheizbaren und evakuierbaren Kammer innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei einem verminderten Druck von z.B. 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von z.B. 80°C bis 170°C erfolgt. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise z.B. bei etwa 200 mbar und z.B. 130 °C bis 145 °C. Bei der Walzen-Lamination erfolgt ein Verpressen in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar oder einer Walze und einer festen Unterlage. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Dies ist fachbekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Dachscheibe, Heckscheibe und/oder Seitenscheibe.
Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbundscheibe.
Anhand der Figuren 1 und 2 werden zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbundscheibe, welche insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, erläutert.
Sei zunächst die Figur 1 betrachtet. Figur 1 veranschaulicht anhand einer schematischen Querschnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Verbundscheibe 1 , die dazu vorgesehen ist, in eine Öffnung eines Kraftfahrzeugs oder Gebäudes eingesetzt zu werden, wo sie einen Innenraum INT von der äußeren Umgebung AMB trennt. Die Verbundscheibe 1 ist beispielsweise die Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs.
Die Verbundscheibe 1 umfasst eine Außenscheibe 2 und eine Innenscheibe 3, die über drei thermoplastische Zwischenschichten 4, 4', 4" fest miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 2 weist eine der äußeren Umgebung zugewandte Oberfläche I und eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche II auf. Ebenso weist die Innenscheibe 3 eine dem Außenraum zugewandte Oberfläche III und eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche IV auf. Die außenseitige Oberfläche I der Außenscheibe 2 und die innenraumseitige Oberfläche IV der Innenscheibe sind die exponierten Oberflächen der Verbundscheibe, wobei die Oberfläche I in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist und die Oberfläche IV dem Innenraum des Fahrzeugs oder Gebäudes. Die Außenscheibe 2 und die Innenscheibe 3 sind beispielsweise Scheiben aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von jeweils 2,1 mm. Vorzugsweise ist die Außenscheibe 2 nicht getönt. Allerdings können auch Situationen eintreten, wo eine getönte Außenscheibe 2 vorteilhaft ist, nämlich dann, wenn die außenseitige Reflexion von Licht optisch nicht ansprechend ist. Dies ist zwar nachteilig im Hinblick auf den Wärmeeintrag (TTS), jedoch ein guter Kompromiss zwischen Reflektivität und Wärmeeintrag Die Zwischenschichten 4, 4', 4" sind beispielsweise durch Folien aus Polyvinylbutyral (PVB) ausgebildet.
Auf der exponierten, innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ist eine emissivi- tätsmindernde Beschichtung 5 aufgebracht (Low-E-Beschichtung). Die emissivitätsmindernde Beschichtung 5 verbessert den thermischen Komfort im Innenraum, indem bei hohen Außentemperaturen Wärmestrahlung der Scheibe sowie Anteile der Sonnenstrahlung reflektiert werden und bei geringen Außentemperaturen die Auskühlung des Innenraums verringert wird. Die emissivitätsmindernde Beschichtung 5 basiert z.B. auf ITO.
Die Verbundscheibe 1 enthält zwischen der Außenscheibe 2 und der Innenscheibe 3 ein elektrisch schaltbares Spiegelelement in Form einer elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 auf Basis von Flüssigkristallen, welche durch Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung in einen Licht nicht spiegelnden Zustand oder in einen lichtspiegelnden Zustand schaltbar ist. Durch die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 kann die Verbundscheibe zumindest gedanklich in einen ersten Bereich 7 und einen zweiten Bereich 8 unterteilt werden, wobei sich der erste Bereich 7 auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite der elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 und der zweite Bereich 8 auf der dem Innenraum zugewandten Seite der elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 befindet.
Die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 ist zwischen die beiden thermoplastischen Zwischenschichten 4, 4' eingebettet, wobei die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 zusätzlich von einer thermoplastischen Zwischenschicht 4" in der Art eines Passepartout umgeben ist. Die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 wird zu diesem Zweck in eine Öffnung bzw. Durchbrechung der umgebenden Zwischenschicht 4" (Zwischenfolie) eingesetzt. Es versteht sich, dass die thermoplastischen Zwischenschichten 4, 4', 4" beim Laminieren verschmelzen. Diese werden in üblicher Weise vor dem Laminieren in Folienform bereitgestellt. Die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 verfügt über zwei Anschlusselektroden (Busbars) 10, durch die eine Betriebsspannung zum Schalten der Funktionsfolie angelegt werden kann.
Die thermoplastische Zwischenschicht 4 befindet sich im ersten Bereich 7, die thermoplastische Zwischenschicht 4' im zweiten Bereich 8.
Zwischen der elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 und dem Material der thermoplastischen Zwischenschichten 4, 4', 4" befindet sich Dichtmaterial 11 , welches Diffusionsprozesse unterbindet.
Weiterhin umfasst die Verbundscheibe 1 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 eine IR-reflektierende Beschichtung 9, welche beispielsweise auf Silber basiert. Möglich sind entschichtete oder beschichtungsfreie Bereiche, um den Durchtritt von Funksignalen zu ermöglichen.
Die Verbundscheibe 1 weist im zweiten Bereich 8 eine Lichttransmission von maximal 70% und im ersten Bereich 7 eine Lichttransmission von mehr als 70% auf, d.h. die Lichttransmission im zweiten Bereich 8 ist geringer als die Lichttransmission im ersten Bereich 7. Erreicht wird dies durch eine entsprechend starke Tönung der thermoplastischen Zwischenschicht 4' im zweiten Bereich 8. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 im ersten Bereich 7 hingegen ist nicht getönt (klar) oder weist eine zumindest geringere Tönung als die thermoplastische Zwischenschicht 4' im zweiten Bereich 8 auf. Möglich wäre auch, dass zusätzlich oder alternativ die Innenscheibe 3 eine entsprechende Tönung aufweist. Die Außenscheibe 2 ist klar und weist keine Tönung auf. Die Verbundscheibe 1 ist weiterhin mit einem Schwarzdruck 12 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 versehen, durch den darunter liegende Anschlüsse, Dichtmaterial und dergleichen mehr verdeckt werden.
In Figur2 ist anhand einer schematischen Querschnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbundscheibe 1 veranschaulicht. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zu dem in Verbindung mit Figur 1 erläuterten ersten Ausführungsbeispiel beschrieben und ansonsten wird auf obige Ausführungen Bezug genommen.
Demnach ist anstatt der elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 eine elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung 13 der Innenscheibe 3 vorgesehen. Die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung 13 ist auf der der äußeren Umgebung zugewandten Oberfläche III der Innenscheibe 3 abgeschieden, beispielsweise durch Sputtern. Zwischen der elektrisch schaltbaren Funktionsbeschichtung 13 und der Innenscheibe 3 befindet sich eine transmissionsmindernde Beschichtung 14, welche beispielsweise auf Titannitrid und/oder Titancarbid basiert oder eine amorphe Kohlenstoffschicht ist. Bei der Herstellung wird zunächst die transmissionsmindernde Beschichtung 14 auf der der äußeren Umgebung zugewandten Oberfläche III der Innenscheibe 3 abgeschieden, beispielsweise mittels Sputtern, gefolgt von einem Abscheiden der elektrisch schaltbaren Funktionsbeschichtung 13 auf der transmissionsmindernden Beschichtung 14, beispielsweise mittels Sputtern. Analog zur elektrisch schaltbaren Funktionsfolie 6 kann die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung 13 durch Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung in einen Licht nicht reflektierenden Zustand oder in einen lichtreflektierenden Zustand geschaltet werden.
In dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 sind die Außenscheibe 2 und die Innenscheibe 3 nur durch eine klare (nicht-getönte) Zwischenschicht 4 miteinander verbunden.
Die Verbundscheibe 1 weist im zweiten Bereich 8 eine Lichttransmission von maximal 70% und im ersten Bereich 7 eine Lichttransmission von mehr als 70% auf, d.h. die Lichttransmission im zweiten Bereich 8 ist geringer als die Lichttransmission im ersten Bereich 7. Erreicht wird dies durch die transmissionsmindernde Beschichtung 14. Alternativ oder ergänzend kann die Innenscheibe 3 eine entsprechende Tönung aufweisen. Die Verbundscheibe 1 der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 kann wahlfrei in einen Zustand mit lichtspiegelnder Eigenschaft gebracht werden, wobei der erste Bereich 7 eine geringere Tönung aufweist als der zweite Bereich 8, sodass ein relativ großer Anteil des einfallenden Sonnenlichts reflektiert wird. Unerwünschte innenraumseitige Reflexionen können durch die starke Transmissionsminderung im zweiten Bereich 8 vermieden werden.
Der Gesamtwärmeeintrag durch Strahlung im sichtbaren und nichtsichtbaren Wellenlängenbereich (TTS) der Verbundscheibe 1 beträgt ca. 6%, was einer Reduktion im Vergleich zu herkömmlichen Dachfenstern um ca. 50% entspricht. Die elektrisch schaltbare Funktionsfolie 6 und die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung 13 können segmentiert ausgebildet werden.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung eine neuartige Verbundscheibe zur Verfügung stellt, durch die der Energieeintrag in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder Gebäudes durch eine starke Reflexion sichtbaren Lichts verringert und zudem nachteilige Effekte in Bezug auf innenraumseitige Reflexionen vermieden werden. Die Verbundscheibe kann in einfacher Weise mit Standardverfahren in der industriellen Serienfertigung von Verbundscheiben hergestellt werden. Die Verbundscheibe kann einfach, kostengünstig und mit hoher Qualität produziert werden.
Bezugszeichenliste
1 Verbundscheibe
2 Außenscheibe
3 Innenscheibe
4, 4', 4" Zwischenschicht
5 emissivitätsmindernde Beschichtung
6 Funktionsfolie
7 erster Bereich
8 zweiter Bereich
9 IR-reflektierende Beschichtung
10 Anschlusselektrode
11 Dichtmaterial
12 Schwarzdruck
13 Funktionsbeschichtung
14 transmissionsmindernde Beschichtung
INT Innenraum
AMB äußere Umgebung

Claims

Patentansprüche
1 . Verbundscheibe (1) zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung, umfassend eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3), die durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (4, 4', 4") fest miteinander verbunden sind, wobei die Außenscheibe (2) und die Innenscheibe (3) jeweils eine der äußeren Umgebung zugewandte Oberfläche und eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche aufweisen, wobei zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) ein elektrisch schaltbares Spiegelelement (6, 13) angeordnet ist, wobei die Verbundscheibe so ausgebildet ist, dass sie in einem ersten Bereich
(7) auf der der äußeren Umgebung zugewandten Seite des Spiegelelements (6, 13) eine Lichttransmission von mehr als 70% und in einem zweiten Bereich (8) auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Spiegelelements (6, 13) eine Lichttransmission von maximal 70% aufweist.
2. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 1 , welche so ausgebildet ist, dass sie im ersten Bereich (7) eine Lichttransmission von mehr als 80% und im zweiten Bereich (8) eine Lichttransmission von maximal 50%, maximal 30% oder maximal 10%, aufweist.
3. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welche im zweiten Bereich
(8) eine getönte Innenscheibe (3), eine getönte thermoplastische Zwischenschicht (4') und/oder eine transmissionsmindernde Beschichtung (14) aufweist.
4. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche i) im ersten Bereich (7) eine nicht-getönte Außenscheibe (2) und/oder eine nicht-getönte thermoplastische Zwischenschicht (4) aufweist, oder ii) im ersten Bereich (7) eine getönte Außenscheibe (2) und/oder eine getönte thermoplastische Zwischenschicht (4) aufweist.
5. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche eine Gesamttransmission für Licht (TL) von maximal 65%, bevorzugt von maximal 50%, besonders bevorzugt von maximal 30%, und ganz besonders bevorzugt von maximal 15% aufweist.
6. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das elektrisch schaltbare Spiegelelement (6, 13) mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80%, oder mindestens 90%, des auftreffenden Lichts reflektiert.
7. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das elektrisch schaltbare Spiegelelement eine elektrisch schaltbare Funktionsfolie (6) ist, welche in einen nicht-lichtreflektierenden Zustand oder in einen lichtreflektierenden Zustand schaltbar ist.
8. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 7, bei welcher die elektrisch schaltbare Funktionsfolie (6) zwischen einer thermoplastischen Zwischenschicht (4) im ersten Bereich (7) und einer thermoplastischen Zwischenschicht (4') im zweiten Bereich (8) angeordnet ist, wobei die thermoplastische Zwischenschicht (4') im zweiten Bereich (8) eine Tönung aufweist.
9. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 8, bei welcher die thermoplastische Zwischenschicht (4) im ersten Bereich (7) keine Tönung oder eine geringere Tönung als die thermoplastische Zwischenschicht (4') im zweiten Bereich (8) aufweist.
10. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das elektrisch schaltbare Spiegelelement eine elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung (13) ist, welche in einen nicht-lichtreflektierenden Zustand oder in einen lichtreflektierenden Zustand schaltbar ist.
11. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 10, bei welcher innenraumseitig der elektrisch schaltbaren Funktionsbeschichtung (13) eine transmissionsmindernde Beschichtung (14) aufgebracht ist.
12. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 11 , bei welcher die elektrisch schaltbare Funktionsbeschichtung (13) auf der transmissionsmindernden Beschichtung (14) angeordnet ist.
13. Verbundscheibe (1) nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher die transmissionsmindernde Beschichtung auf Titannitrid und/oder Titancarbid basiert oder eine amorphe Kohlenstoffschicht ist.
14. Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welcher auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) eine emissivitätsmindernde Beschichtung (5) und/oder auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche (II) der Außenscheibe (2) eine IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht ist.
15. Verwendung der Verbundscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Dachscheibe, Heckscheibe und/oder Seitenscheibe.
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