KR20190135511A - 열가소성 조합필름의 제조 방법 - Google Patents

열가소성 조합필름의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

복합유리판(1)에 적합한 열가소성 조합필름(F)의 제조 방법으로,
열가소성 조합필름(F)은 가변 쐐기각을 구비한 카메라 창 또는 헤드업 디스플레이(head-up display) 영역에 마련되는 적어도 하나의 정의된 영역(K)을 포함하고,
- 제1열가소성 필름(F1)을 마련하는 단계,
- 가변 쐐기각을 구비한 제2열가소성 필름(F2)을 제조하는 단계로서, 제2열가소성 필름(F2)의 3차원 형상은 몰드(4)에서의 성형 단계를 통해 획득되는 단계, 및
- 제1열가소성 필름(F1) 및 제2열가소성 필름(F2)을 접합하는 단계를 적어도 포함한다.

Description

열가소성 조합필름의 제조 방법
본 발명은 복합유리판에 적합한 열가소성 조합필름을 제조하기 위한 방법, 열가소성 조합필름, 복합유리판 및 그것의 제조를 위한 방법 및 그것의 사용에 관한 것이다.
복합유리판은 현재 많은 분야, 특히 차량 분야에서 사용된다. 여기서 "차량"이라는 용어는 광범위하게 해석되며, 그 중에서도 자동차, 항공기, 선박, 농기계 또는 작업 장비와도 관련된다.
복합유리판은 다른 분야에서도 사용된다. 이것은 예를 들어, 박물관 또는 광고 디스플레이와 같은 정보 디스플레이뿐만 아니라 건축 글레이징을 포함한다.
복합유리판은 일반적으로 중간층으로 적층되는 2개의 유리면들을 갖는다. 유리면들은 만곡될 수 있고 일반적으로 두께가 일정하다. 중간층은 일반적으로 미리 정해진 두께, 예를 들어 0.76 mm의 열가소성 물질, 일반적으로 폴리비닐 부티랄(PVB)을 포함한다.
복합유리판은 일반적으로 관찰자에 대해 기울어져 있기 때문에, 이중 이미지가 발생한다. 이러한 이중 이미지는 입사광이 일반적으로 두 유리면을 완전히 통과하지 않고, 대신 빛의 적어도 일부가 먼저 반사되고 그 이후에 제2유리면만을 통과함으로써 발생한다.
이중 이미지는, 특히 어두운 곳에서, 특히 예를 들어 접근하는 차량의 헤드 라이트와 같이 강하게 방출되는 광원에서 두드러진다.
이중 이미지는 주의를 매우 분산시킨다. 특히 카메라 창 분야에서 이러한 이중 이미지는 잘못된 정보를 발생시킨다. 카메라 창은 주변의 이미지를 표시하는 카메라가 그 뒤에 설치되는 판유리의 영역이다. 이러한 카메라 창은 예를 들어 자율 주행 분야에서 더 중요하게 여겨진다.
흔히, 복합유리판은 정보를 표시하기 위한 헤드업 디스플레이(Head-Up Display)로도 자주 사용된다. 이 경우, 이미지가 투영장치에 의해 복합유리판 상에 투영되어 관찰자의 시야에 데이터를 삽입한다. 차량 부문에서, 투영장치는 예를 들어 대시보드에 배치되어, 투영된 이미지가 관찰자의 방향으로 기울어진 복합유리판의 가장 근접한 유리면에 반사되도록 한다.
그러나, 광의 일부는 다시 복합유리판으로 진입하고, 이후 예를 들어 관찰자 및 중간층의 시점에서 더 멀리 있는 유리면의 내부 경계층에서 반사되고, 이후 복합유리판에 오프셋(offset)을 남긴다.
여기에서도, 표시될 이미지에 대한 고스트 이미지의 효과와 유사한 효과가 발생한다.
일정한 쐐기각(wedge angle)을 구비한 쐐기 필름에 의한 종래의 단순한 고스트 이미지 보상은 투과시 관찰되는 이중 이미지에 대해 과잉 보상하게 된다. 이것은 각각의 관찰자를 혼란스럽게 하거나 최악의 경우 잘못된 정보를 수신하게 한다. 현재까지, 판유리의 표면을 서로 평행하게 배치하지 않고 고정된 각도로 배치함으로써 이 문제를 해결하려는 시도가 있었다. 이것은, 예를 들어 중간층이 선형 및/또는 비선형적으로 증가 및/또는 감소하는 두께를 구비함으로써 달성된다. 자동차 분야에서, 두께는 통상 변경되어 가장 작은 두께가 엔진실을 향하는 복합판유리의 하단에 마련되는 반면, 천장을 향하는 방향으로는 두께가 증가한다. 즉, 중간층은 쐐기형이다.
쐐기형 중간층을 갖는 이러한 형식의 복합유리판과, 이것이 기초로 하는 광학 원리는 그 자체로 공지되어 있으며, 예를 들어 국제 특허 출원 WO 2015/086234 A1, WO 2015/086233 A1, 및 WO 2009/071135 A1, 미국 특허 US 8,451,541 B2, US 7,060,343 B2, US 6,881,472 B2, US 6,636,370 B2 및 US 5,013,134 또는 독일 공개 특허 출원 DE 196 11 483 A1 및 DE 195 35 053 A1에 개시된다.
중간층의 필요한 쐐기각 진행(progression) 및 결과적인 두께 프로파일(thickness profile)은 각각의 판유리 형상에 대해 별도로 계산되어야 한다. 현재까지, 본 발명에 따른 두께 프로파일은 필름을 압출하는 동안 대응되는 슬롯 노즐을 사용하거나, 적절한 온도 프로파일로 가열된 필름을 선택적으로 연신함으로써 달성된다. 이러한 방법들은 또한, 예를 들어 압출하는 동안 대응되는 슬롯 노즐을 사용하여 한 방향으로 두께 프로파일을 생성하고 이어서 다른 방향으로 필름을 대응되게 신장함으로써 조합될 수 있다.
그러나, 이러한 방식의 제조 과정에서 문제가 발생한다.
제조된 필름 웹(film webs)이 보관 및 운송을 위해 롤로 감겨질 때, 롤은 점점 원뿔 모양으로 되어 롤의 취급 및 운송에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 피하기 위해, 전체 폭의 적어도 20%의 폭으로 양쪽 에지에 균일한 두께 프로파일을 구비하는 필름 웹 및 각각의 경우에 필름 웹의 중심까지 연장되는 후속 쐐기형 두께 프로파일을 제조하는 것이 유럽 특허 EP 0 647 329 B1에 개시된다.
유럽 특허 EP 1 063 205 B1에는 복합유리를 위한 중간층 필름을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 여기서, 중간층 필름을 위한 출발 조성물은 압출기, 압출 다이(die), 제1냉각 압축롤러, 및 제2냉각 압축롤러를 포함하는 생산 시스템으로 공급되는데, 2개의 압축롤러는 각각의 경우에 제조될 중간층 필름의 원하는 단면 프로파일에 따라 조정되는 뚜렷한 폭을 갖는다. 그러나, 이 방법을 사용하면 열가소성 재료가 냉각 압축롤러에서 과도하게 냉각되어 만족스럽지 않은 결과가 발생할 위험이 있다.
이전에 공지된 쐐기형 열가소성 필름의 추가적인 단점은, HUD를 보는 창에서 쐐기형 프로파일의 면적이 고스트 이미지를 최적으로 억제하기 위해 필요한 것보다 훨씬 크다는 것이다. 또한, 예를 들어, HUD 영역 및 카메라 창을 갖는 복합유리판에 적용하기 위해 필요한 것처럼, 쐐기각의 상이한 변형을 구비한 2개의 영역을 갖도록 제조하는 것은 매우 어렵다. 유럽 특허 EP 2 883 693 A1은 HUD 영역에 마련된 섹션을 필름으로부터 절단하고, 이후 이것을 쐐기형 프로파일을 갖는 영역으로 대체하도록 제안한다. 그러나, 쐐기형 프로파일을 생성하기 위한 제안은 없었다.
본 발명의 목적은 다양한 쐐기각을 구비한 적어도 하나의 영역을 갖는 열가소성 필름을 제조하도록 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항 1에 따른 방법에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속항들로부터 명백해진다.
본 발명은 복합유리판에 적합한 열가소성 조합필름을 제조하는 방법을 제공한다. 열가소성 조합필름은 카메라 창 또는 HUD(헤드업 디스플레이) 영역에 마련되는 적어도 하나의 정의된 영역을 포함한다. 이 정의된 영역에는 가변 쐐기각이 구비된다. 열가소성 조합필름은 제1열가소성 필름과 제2열가소성 필름을 함께 결합시킴으로써 획득된다. 제1열가소성 필름은 종래 기술의 방법에 의해 제조된다. 쐐기각이 가변적인 제2열가소성 필름은 몰드에서 성형함으로써 획득된다. 제2열가소성 필름의 3차원 형상은 몰드에 의해 미리 결정된다. 몰드를 사용한 결과, 시뮬레이션 몰드를 사용하여 미리 계산된 쐐기각 프로파일을 제2열가소성 필름으로 정확하게 전달할 수 있다. 이것은 종래 기술의 방법으로는 정밀하게 제조될 수 없는 보다 복잡한 쐐기각 프로파일의 경우에 특히 유리하다.
쐐기각은 한 지점에서 측정된 필름 표면들 사이의 각도이다.
제2열가소성 필름의 두께는 일정하지 않고 가변적이다. 정의된 영역에서의 쐐기각은 가변적이고 위치에 따라 변화되는 것이 바람직하다. 쐐기각은 서로에 대해 직교하여 연장되는 두 방향으로 변화되는 것이 바람직하다(양방향 쐐기). 차앞유리에서 후자를 사용하는 경우, 두 방향은 수직 방향(천장 에지에서 엔진 에지까지, 즉 위에서 아래로)과 수평 방향(오른쪽에서 왼쪽으로)에 해당한다.
두 방향으로 가변되는 쐐기각을 사용하면 이중 이미지와 고스트 이미지를 특히 효과적으로 회피하거나 줄일 수 있다. 쐐기각 진행(progression)과 고스트 이미지 및 이중 이미지의 방지 및 감소와의 관계는 종래 기술에 공지되어 있으며, 예를 들어 WO2015086234A1 및 WO2015086233A1에 개시되어 있다. 최적의 쐐기각 진행은 이중 이미지 및 고스트 이미지를 방지하기 위해 시뮬레이션 몰드를 사용하여 미리 최적화되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 두 필름의 접합 및 제2열가소성 필름의 제조는 동시에 수행된다. 제2열가소성 필름은 제1열가소성 필름 상에 사출 성형되거나 주조될 수 있다. 결과적으로, 두 필름 사이의 가시적 천이(transiton)가 감소되고, 추가적인 접착제로 인한 재료의 불친화성(incompatibilities)이 회피된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 몰드에서의 성형 단계는 다음의 단계들로 나누어진다: 먼저, 중합체 용융물은, 예를 들어 플라스틱 분말을 가열함으로써 획득된다. 이후, 이 중합체 용융물은 몰드로 주입된다. 중합체 용융물은 노즐을 통해 몰드 내로 고압에서 주입되는 것이 바람직하다. 이 방법은 당업자에게 사출 성형으로 공지되어 있다. 바람직한 대안으로서, 중합체 용융물은 대기압에서 몰드로 주입될 수도 있다. 몰드에서 중합체 용융물이 냉각된 후, 완성된 제2열가소성 필름이 몰드로부터 탈거된다. 이 방법은 다양한 첨가제가 첨가될 수 있는 분말이 사용될 수 있기 때문에 출발 물질의 관점에서 사용하기에 특히 유연성이 있다. 이에 따라, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름의 재료 사이에서 특히 정확하게 조정(coordination)할 수 있다. 이것은 제1 및 제2열가소성 필름이 서로 접하는 영역에서 불리한 광학적 충격을 감소시키게 된다. 특히, HUD 분야에서, 제1열가소성 필름과 제2열가소성 필름 사이의 가시적 천이는 매우 주의를 분산시키게 한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에서, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름을 접합시키는 단계는 적어도 다음 단계들을 포함한다
- 제1열가소성 필름 상에 제2열가소성 필름을 배치하는 단계, 및
- 접착 및/또는 레이저 용접 및/또는 냉간 용접 및/또는 초음파 본딩하는 단계.
이 방법은 특정영역의 위치를 쉽게 변경할 수 있으므로 사용하기에 특히 유연성이 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에서, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름을 접합시키는 단계는 복합유리판을 제조하는 동안 발생한다. 이를 위해, 두 필름은 하나가 다른 것의 위에 배치되고 두 개의 유리판들 사이에 위치되며, 이후 적층되어 복합유리판을 형성한다. 적층 작업 동안 접합시킨 결과, 특히 양호한 광학 결과가 획득된다. 오토클레이브 방법 또는 진공백 방법과 같은 적절한 적층 방법은 당업자에게 공지되어 있다.
제1열가소성 필름은 실질적으로 일정한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 제1열가소성 필름의 두께는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 2000 ㎛, 특히 바람직하게는 300 ㎛ 내지 850 ㎛, 및 통상적으로 380 ㎛ 내지 760 ㎛이다. 본 발명에 따른 방법으로 인해, 이 비교적 저렴한 필름들에는 쐐기각 프로파일이 필요에 따라 조절되는 하나 또는 복수의 특정영역이 마련될 수 있다. 제1열가소성 필름은 하나 또는 심지어 복수의 중첩된, 평평한 또는 쐐기형, 특히 평평한 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 제1열가소성 필름은 일정한 쐐기각을 가지며, 이에 따라 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다. 이러한 필름의 제조는 공지되어 있고, 예를 들어 특별히 조절된 노즐을 통한 압출에 의해 수행된다. 예를 들어 패턴화된 영역에서 고스트 이미지를 감소시키기에 적합한, 이러한 필름에는 본 발명에 따른 방법의 과정 중에 카메라 창에서 제2열가소성 필름이 마련될 수 있으며, 제2열가소성 필름의 쐐기각 진행은 투과시 이중 이미지의 방지에 최적화된다.
제1열가소성 필름은 복합유리판에서 사용될 때, 판유리의 전체면에 걸쳐 연장된다. 제1열가소성 필름의 치수는 각각의 의도된 용도 및 후속 복합유리판의 크기에 의해 좌우된다. 치수는 0.25 m 내지 5 m의 길이와 0.25 m 내지 4 m의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
제2열가소성 필름은 카메라 창 또는 HUD 영역에 마련되는 적어도 특정영역을 포함한다. 바람직하게는, 제2열가소성 필름은 실질적으로 특정영역에만 걸쳐 연장된다. 이에 따라, 제2열가소성 필름의 치수는 제1열가소성 필름의 치수보다 작다.
가장 두꺼운 지점에서의 제2열가소성 필름의 두께는 바람직하게는 0.10 mm 내지 0.25 mm, 특히 바람직하게는 0.12 mm 내지 0.2 mm이다. 두께에서의 이러한 최소 차이로 인해, 복합유리판은 임계 응력을 발생시키지 않으면서 우수하게 적층될 수 있다.
HUD 영역에 대한 특정영역은 바람직하게는 10,000 mm² 내지 200,000 mm²의 영역에 걸쳐 연장된다. 차량용 차앞유리에서 HUD 영역은 운전자 측에 배치되는 것이 바람직하다.
HUD 영역은 일반적으로 복합유리판의 쓰루-비젼(through-vision) 영역에서 운전자 측에 위치된다. 조합필름을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법으로 인해, 대응하여 최적화된 제2열가소성 필름을 적절한 측면에 배치함으로써 우측 운전 차량 또는 좌측 운전 차량에 적합한 필름을 용이하게 제조할 수 있다. "쓰루-비젼 영역"이라는 용어는 쓰루-비젼을 위해 마련되고 이에 적합한 판유리의 영역을 지칭한다. 판유리의 쓰루-비젼 영역은, 특히 투명하고 에지 영역에서의 주위 마스킹 스크린 프린트에서 통상 그러하듯이 불투명한 인쇄 영역을 갖지 않는다. 본 발명에서, "투명한"은 가시 스펙트럼 범위에서 투과율이 70%를 초과하는 판유리를 의미한다.
바람직하게는, 정의된 영역의 쐐기각은 급격한 증가로 인한 이미지 왜곡을 피하기 위해 완성된 복합유리판의 하단으로부터 상측으로 천천히 증가하는 것이 바람직하다. 다음으로, 중앙 영역에서, 쐐기각은 미리 최적화된 프로파일에 대응하여 증가함으로써 고스트 이미지의 생성을 최적으로 억제하게 된다. 이후, 쐐기각이 천천히 감소하는 영역이 이어져서 제1열가소성 필름으로의 천이가 다시 한번 가능한 한 적게 보이게 된다. 이러한 쐐기각 진행은 카메라 창 및 HUD 영역에 적합하다.
카메라 창을 위한 특정영역은 2,000 mm²- 10,000 mm²의 영역에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다. 차량용 차앞유리의 경우, 카메라 창은 천장 에지 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 일반적으로 이 영역은 더 이상 쓰루-비젼 영역의 일부가 아니다. 결과적으로, 이 영역에서 제1열가소성 필름과 제2열가소성 필름 사이의 가시적 천이는 주의를 분산시키지 않는다.
다른 바람직한 실시예에서, 열가소성 조합필름은 하나 이상의 특정영역, 바람직하게는 2개의 특정영역을 포함한다. 이 경우, 제1특정영역은 HUD 영역으로서 마련되며 판유리의 쓰루-비젼 영역에 위치되고, 제2특정영역은 카메라 창으로서 마련되며 판유리의 상부 1/3에 위치된다. 본 발명에 따른 방법으로 인해, 이것은 간단히 적합한 제2열가소성 필름을 부가함으로써 구현될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름의 굴절률은 동일하다. 이것은 광학적으로 특히 양호한 결과를 도출한다. 바람직한 실시예에서, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름은 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄(PU), 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리 염화 비닐, 폴리아세탈 수지, 주조 수지, 폴리아크릴레이트, 플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체 및 이들의 공중합체와 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다. 제1열가소성 필름은 실질적으로 PVB로 제조되는 것이 특히 바람직하다. 이것은 복합유리판의 중간층으로서 특히 적합하며 양호한 결과를 도출한다.
바람직한 실시예에서, 제1열가소성 필름 및 제2열가소성 필름은 실질적으로 동일한 재료로 제조된다. 이것은 재료의 불친화성(incompatibilities)을 회피하고 광학적으로 특히 양호한 결과를 도출한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 제1열가소성 필름은 소음 저감 효과를 갖는다. 결과적으로, 조합필름이 마련된 복합판유리를 통한 소음의 전송이 유리하게 감소될 수 있으며, 이로써 주변 소음 및 차량 소음으로 인한 산만함이 감소될 수 있다. 이러한 효과는 다겹(multi-ply), 예를 들어 3겹 열가소성 필름에 의해 획득될 수 있으며, 여기서 내부층(inner ply)은 예를 들어 더 많은 함량의 가소제로 인해, 이것을 둘러싸는 외부층보다 높은 가소성 또는 탄성을 갖는다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 소음 저감 효과를 갖는 이러한 필름은 제2열가소성 필름과 쉽게 결합될 수 있어서 카메라 창 또는 HUD 영역이 통합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 열가소성 조합필름은 하나 이상의 착색 영역을 구비할 수 있다. 판유리의 상부 에지에서 이러한 착색 영역은 당업자에게, 예를 들어 "차양 밴드(shaded band)"로서 알려져 있는데, 이것은 눈부신 햇빛으로 인한 운전자의 산만함을 감소시킬 수 있다.
적어도 제1열가소성 필름은, 본 발명의 일실시예에서 태양 또는 열 차단기능을 구비할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 필름은 적외선 범위에서의 반사 코팅 또는 IR 흡수 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조된 열가소성 조합필름 및 본 발명에 따른 열가소성 조합필름을 구비한 복합유리판을 제안한다.
본 발명에 따른 복합유리판은 적어도 하나의 제1유리판/유리층, 제2유리판/유리층 및 본 발명에 따른 열가소성 조합필름을 포함하고, 열가소성 조합필름은 제1유리판/유리층 및 제2유리판/유리층 사이에 배치된다. 가변 쐐기각을 가지며 국소적으로 정의된 영역을 구비한 본 발명에 따른 복합유리판은, 필름의 두께 변화가 비교적 작은 영역에 대해서만 한정되기 때문에 특히 안정적이다. 일정한 쐐기각을 갖는 종래 기술의 필름의 경우, 두께는 판유리의 전체 높이에 걸쳐 수직 및/또는 수평방향으로 변화하여 응력을 발생시킨다. 이러한 종래 복합유리판의 두께는 하단보다 상단에서 더 크다. 또한, 이 두께의 차이는 더 두꺼운 판유리 에지가 때때로 천장 에지로 천이될 때 돌출되기 때문에 장착된 판유리에 광학적 단점을 초래한다. 일정한 두께를 갖는 제1열가소성 필름을 사용하면, 본 발명에 따른 복합유리판의 두께는 상부 및 하부 에지에서 동일하다.
유리한 실시예에서, 복합유리판의 총 두께는 3.5 mm 내지 6.0 mm, 바람직하게는 4.0 mm 내지 6.0 mm, 특히 바람직하게는 4.4 mm 내지 5.6 mm이다. 이러한 두께를 갖는 복합판유리는 주변 소음에 대한 차폐 측면에서 적절한 기계적 안정성 및 강도 및 유리한 음향 특성을 갖는다. 그러나, 다른 한편으로는 통상적인 차량, 특히 자동차의 차앞유리로서 사용될 수 없을 정도로 너무 두껍고 무겁지는 않다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 일정한 두께를 가지며 실질적으로 평행한 평면인 주 표면들(primary surfaces)과 이것들을 연결하는 주위 측면 에지를 구비한다.
유리한 실시예에서, 내부 판유리의 두께는 0.3 mm 내지 3.5 mm, 바람직하게는 0.7 mm 내지 2.6 mm이다.
유리한 실시예에서, 외부 판유리의 두께는 적어도 1.8 mm, 바람직하게는 적어도 2.1 mm이다. 외부 판유리의 두께는 바람직하게는 4.5 mm 이하, 바람직하게는 3.5 mm 이하이다. 특히 유리한 실시예에서, 외부 판유리의 두께는 2.1 mm 내지 4.5 mm, 예를 들어 2.1 mm 내지 3.5 mm 또는 2.5 내지 4.5 mm, 바람직하게는 2.5 mm 내지 3.5 mm이다. 이 범위에서, 복합판유리는 유리한 기계적 안정성과 소음 차폐 특성을 갖지만, 그럼에도 불구하고 차앞유리로서 사용될 수 있을 정도로 충분히 얇고 가볍다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 유리, 특히 창에 일반적인 소다 라임 유리로 제조되는 것이 바람직하다. 그러나, 판유리는 원칙적으로 다른 종류의 유리(예를 들어, 붕규산 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리) 또는 투명한 플라스틱(예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리카보네이트)으로 제조될 수도 있다.
외부 판유리와 내부 판유리는 서로 독립적으로, 강화되지 않거나 부분적으로 강화되거나 강화될 수 있다. 적어도 하나의 판유리가 강화되어야 하는 경우, 이것은 열적으로 또는 화학적으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 복합유리판의 제조 방법을 제안한다. 제조 방법은 적어도 다음의 단계들을 구비한다:
- 제1유리층을 마련하는 단계,
- 제2유리층을 마련하는 단계,
- 본 발명에 따른 열가소성 조합필름을 제1유리층에 배치하는 단계,
- 제2유리층을 열가소성 조합필름에 배치하는 단계, 및
- 제2유리층을 열가소성 조합필름에 접합시키는 단계.
또한, 본 발명은 복합유리판의 HUD 영역을 비추기 위한 적어도 하나의 프로젝터 및 열가소성 조합필름을 구비한 본 발명에 따른 복합유리판을 포함하는 헤드업 디스플레이 장치를 제안한다. 프로젝터는 작동 중에 정의된 영역을 실질적으로 비추도록 배치된다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 카메라 및 본 발명에 따른 하나의 복합유리판을 가지는 카메라를 구비한 장치를 제안하며, 여기서 카메라는 정의된 영역을 조준하고 복합유리판을 통과하는 광선을 기록한다.
또한, 본 발명은 수상, 육상 및 공중의 운송 수단에서 헤드업 디스플레이 및/또는 카메라 창을 구비한 전면 창으로서 본 발명에 따른 복합유리판의 사용을 제안한다.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 예시로서 설명된다.
도 1은 투과시 이중 이미지가 발생하는 기본적인 상황을 도시한 것이고,
도 2는 반사시 고스트 이미지가 발생하는 기본적인 상황을 도시한 것이고,
도 3은 쐐기형 중간층을 구비한 복합유리판의 예시적인 구조를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 열가소성 조합필름의 영역을 관통하는 단면도이고,
도 5는 카메라 창을 구비한 본 발명에 따른 복합유리판의 평면도이고,
도 6은 카메라 장치의 기본 구조를 도시한 것이고,
도 7은 HUD 영역을 구비한 본 발명에 따른 복합유리판의 평면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 방법을 대략적으로 나타낸 것이다.
도 1은 빔 이미지와 관련하여 투과시 이중 이미지가 발생하는 기본적인 상황을 도시한 것이다. 만곡 판유리(1)로 가정한다. 만곡 판유리는, 만곡 유리판(1) 내로의 빔의 진입지점에서 곡률 반경(R+D)을 갖는다. 이제 빛은 광원(3)에서 방출된다. 이 빛은 판유리에 부딪치고, 제1경계면에서의 공기에서 유리로의 천이 및 제2경계면에서의 유리에서 공기로의 천이에서 공지된 굴절 법칙에 따라 굴절되고, 관찰자의 눈(2)에 도달한다. 이 빔은 실선(P)으로 도시된다. 관찰자의 관점에서, 광원(3)은 위치(3')에 위치하는 것처럼 보인다. 이것은 빔(P')로 도시된다. 그러나, 1차 빔으로 지칭되는 이 빔(P)에 추가하여, 빔은 전술한 방식으로 제2 가스/공기 경계면에서 부분적으로만 굴절된다; 더 작은 부분이 제2경계면에서 반사되고, 빔이 이제 제2경계면을 통과하기 전에 제1경계면에서 다시 한번 반사되고, 관찰자의 눈(2)에 도달한다. 소위 "2차 빔 (secondary beam)"이라고 하는 이 빔은 점선(S)으로 도시된다. 관찰자의 관점에서, 광원(3)은 위치(3")에도 위치하는 것처럼 보인다. 1차 빔(P)과 2차 빔(S)이 형성한 각도(η)는 소위 "이중 이미지 각도"이다.
이러한 이중 이미지를 해결하기 위해, 이제 도 1에서 실질적으로 평행한 것으로 가정된 2개의 경계층 사이에 쐐기각이 마련될 수 있다.
J.P. Aclocque의 Z.Glastechn.Ber.193(1970) pp.193-198에서 "Doppelbilder als st
Figure pct00001
render optischer Fehler der Windschutzscheibe [차앞유리에서의 방해적인 광학 오류로서의 이중 이미지]"에 따르면, 이중 이미지 각도는 다음 식에 따라 유리판의 곡률 반경과 광선의 입사각의 함수로 계산될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, η는 이중 이미지 각도, n은 유리의 굴절률, d는 유리판의 두께, R은 입사 광선의 위치에서 유리판의 곡률 반경이고, φ는 판유리 접선의 수직에 대한 광선의 입사각이다.
평평한 유리판의 경우, 이중 이미지 각도(η)는 다음 공식에 따라 유리 표면들에 의해 형성된 쐐기각(δ)의 함수이다.
Figure pct00003
이에 따라, 전술한 공식을 동일하게 설정하면 이중 이미지를 제거하는 데 필요한 쐐기각이 계산될 수 있다.
Figure pct00004
일반적으로, 이 쐐기각은 복합유리판(1)에서 쐐기형 중간층(F)이 제1유리층(GS1)과 제2유리층(GS2) 사이에 배치됨으로써 구현된다(도 3 참조). 단순화를 위해 굴절률(n)은 일정한 것으로 가정할 수 있는데, 이것은 중간층(F)과 유리판(GS1, GS2)의 굴절률의 차이가 아주 작아서 이런 작은 차이로 인한 영향이 거의 없기 때문이다.
이러한 착상은 만곡 차앞유리에도 적용될 수 있다. 일반적으로, 단순화를 위해, 입사각 및 곡률 반경은 기준 시점(reference eye point)에 대해 가정되며, 이와 함께 결정된 쐐기각은 차앞유리 전체에 사용된다.
그러나, 소위 "파노라마 판유리(panorama panes)" 및/또는 곡률이 더 큰 복합유리판(1)의 경우, 이러한 접근법은 더 이상 적합하지 않으며, 여기에서는 일반적으로 수직 방향에서의 쐐기각 진행 변수가 결정되어야 한다.
이후, 예를 들어, 복합유리판의 가상의 수직 중심선을 따른 점별(pointwise) 계산 및 가능한 보간에 의해, 보상 쐐기각 프로파일(compensation wedge-angle profile, δ)을 결정할 수 있다. 보상 쐐기각 프로파일이 결정된 이후, 대응하는 중간층(F)이 제조될 수 있다.
헤드업 디스플레이와 관련하여, 이중 이미지 현상과 유사한 문제가 발생하며 고스트 이미지라고 지칭한다.
도 2는 빔 이미지를 참조하여 반사시 고스트 이미지가 발생하는 기본적인 상황을 보여준다. 여기서, 만곡 유리판(1)으로 가정한다. 만곡 유리판(1)은 만곡 유리판(1) 내로의 빔의 진입지점에서 곡률 반경(R)을 갖는다. 이제 빛은 헤드업 디스플레이(HUD)를 나타내는 광원(3)에서 방출된다. 이 빛은 각도(θ)로 내부에서 빔(Ri)을 따라 유리판(1)에 부딪치고, 거기에서 동일한 각도(θ)로 반사된다. 반사된 빔(Rr)은 관찰자의 눈(2)에 도달한다. 이 빔 경로는 실선으로 도시된다. 관찰자의 관점에서, 광원(3)은 가상적으로 위치(3'), 즉 유리판(1)의 전방에 위치하는 것처럼 보인다. 이것은 빔(Rv)로 도시된다. 이 첫 번째 빔에 추가하여, 또다른 빔이 관찰자의 눈(2)에 도달한다. 이 빔(R'i)은 마찬가지로 광원(3)으로부터 발생된다. 그러나, 이 빔(R'i)은 공지된 굴절 법칙에 따라 내부 공기/유리 경계면에서 유리판(1) 내로 침투하고, 빔이 내부 경계면을 통과하기 전에 외부 유리/공기 경계면에서 반사되고, 관찰자의 눈(2)에 빔(R'r)으로 도달한다. 이에 따라 "내부 경계면"이란 용어는 관찰자에 더 인접하게 위치한 경계면을 지칭하는 반면, "외부 경계면"이란 용어는 관찰자로부터 더 먼 거리에 있는 경계면을 지칭한다. 이 빔 경로는 점선으로 도시된다. 관찰자의 관점에서, 광원(3)은 가상적으로 위치(3'), 즉 마찬가지로 유리판(1) 전방에 위치하는 것처럼 보인다. 이것은 빔(R'v)으로 도시된다.
이 문제를 해결하기 위해, 쐐기각은 이제 외부 경계면에서 반사된 빔(R'r)과 내부 경계면에서 반사된 빔(Rr)이 관찰자의 눈(2)에 대해 중첩되도록 변경될 수 있다. 즉, 외부 경계면에서 반사된 빔이 내부 경계면에서 부딪치는 빔의 반사 지점에서 빠져 나간다.
그러나, 이것이 하나의 눈 위치에 대해서만 수행된다면, 이로부터 결정된 쐐기각은 최적이 아닌 결과를 도출할 수 있다. 이것은 무엇보다도 HUD 디스플레이가 주로 향하는 운전자의 신체 크기와 좌석 위치가 매우 달라서 아주 많은 눈 위치가 가능하다는 사실로 설명될 수 있다. 이로 인해 가상 디스플레이가 눈 위치에 따라 상이한 장소에 위치하게 되고, 이에 따라 이러한 눈 위치들 각각에 대해 상이한 값의 최적 쐐기각이 때때로 존재한다. 또한, 고스트 이미지에만 최적화된 쐐기각은 일반적으로 이중 이미지를 과도하게 보상하여 그 결과 발생하는 이중 이미지가 이중 이미지와 관련된 관찰자의 지각 및/또는 규제 시험 사양의 준수 및/또는 고객 사양의 준수와 관련하여 다시 문제가 된다.
상이한 눈의 위치와 HUD 영역에서 이중 이미지의 보상을 모두 고려한 쐐기각 프로파일은 수평 또는 수직 방향에서 일정하지 않다. 그 결과로 생기는 중간층(F)에 대한 두께 프로파일은 간단한 압출 공정으로 제조될 수 없다.
도 4는 본 발명에 따른 열가소성 조합필름(F)의 영역을 관통하는 단면도이다. 조합필름(F)은 제1열가소성 필름(F1)과 제2열가소성 필름(F2)의 두 부분으로 구성된다. 제1열가소성 필름은, 예를 들어 0.76 mm의 일정한 두께(h1)를 갖는 PVB로 제조되고, 제2 열소가성 필름(F2)도 PVB로 제조된다. 그러나, 두께는 특정 범위 K 내에서 변하며, 제2열가소성 필름의 최대 두께(hmax)는 0.18 mm이다. 값(hmax)은 제2열가소성 필름(F2)의 가장 두꺼운 지점에서 측정된다. 정의된 영역에서, 쐐기각은 초기에 제1경계영역(g1)에서 천천히 증가한다; 그리고 나서, 중앙 영역에서 미리 최적화된 프로파일에 따라 증가한다. 이후, 제1열가소성 필름(F1)으로의 천이를 가능한 한 적게 보이도록 제2경계영역(g2)에서 쐐기각이 다시 천천히 감소한다. 설치된 창유리에 대해 상하 또는 좌우로 쐐기각이 천천히 증가 또는 감소하는 2개의 경계영역을 구비한 이러한 장치는 제1열가소성 필름에서 제2열가소성 필름으로의 천이에서 불리한 광학적 충격을 최소화하는데 특히 유리하다.
도 5는 본 발명(1)에 따른 복합유리판의 평면도이다. 복합유리판은 승용차의 차앞유리로 마련된다. 도면의 상부 에지는 차량의 천장 에지와 접하고 하부 에지는 엔진 에지와 접한다. 카메라 창(K)은 쓰루-비젼 영역 외부의 복합유리판의 상부 1/3에 배치된다. 차앞유리는 상부 에지 영역에서 마스킹 프린트(9)를 갖는 것이 바람직하다. 마스킹 프린트는 중앙 시야 밖의 차량 판유리가 부착 부품을 숨기거나 차량 판유리를 차체에 연결시키는 접착제를 자외선에 대해 보호하도록 일반적으로 사용된다. 마스킹 프린트는 통상 스크린 프린팅 공정에서 도포되고 소성된 검은 색 또는 어두운 에나멜로 구성된다. 이 예에서, 마스킹 프린트(9)는 그 뒤에 위치된 카메라를 감추도록 차량 판유리의 카메라 창(K) 주위로 둘러싼다. 복합유리판은 2개의 유리층(GS1, GS2)과 이들 유리층 사이에 배치된 열가소성 조합필름(F)으로 구성된다. 유리층(GS1, GS2)은 소다 석회 유리로 제조되고 두께는 2.1 mm이다. 열가소성 조합필름(F)은 도 4에 도시된 바와 같이 형성된다. 특정영역(K)은 카메라 창을 형성한다.
도 6은 설명된 복합유리판(1) 및 카메라(7)로 구성되는 가능한 카메라 장치(6)를 도시한다. 복합유리판(1)의 유리층(GS1)은 차량의 외부를 향하고 유리층(GS2)은 내부를 향한다. 카메라(7)는 차량의 내부에 배치되고 복합유리판(1)을 외부로부터 내측으로 통과하는 광선을 기록한다. 카메라는 정의된 영역을 조준한다; 이것은 광선이 최적화된 쐐기각 프로파일을 갖는 영역을 통과하도록 카메라가 장착된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 투과시의 이중 이미지가 효율적으로 감소된다. 예를 들어, 이것은 차선 보조 시스템 분야에서 성공적으로 사용될 수 있다.
도 7은 HUD 영역을 구비한 본 발명(1)에 따른 복합유리판의 평면도이다. HUD 영역은 고스트 이미지 및 이중 이미지를 방지하도록 최적화된 쐐기각 프로파일이 배치된 정의된 영역에 위치한다. 도시된 예에서, HUD 영역은 쓰루-비젼 영역에서 차앞유리의 좌측에 위치된다. 본 발명에 따른 유리층(GS1), 유리층(GS2) 및 열가소성 조합필름(F)으로부터 복합유리판(1)를 제조하는 동안, 이러한 설계는 우측에 최적화된 쐐기각 프로파일이 있는 제2열가소성 필름(F2)을 배치함으로써 우측 운전 차량에 용이하게 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 과정을 일예로 도시한다. 단계 I에서, 중합체 용융물(8)이 획득된다. 사출 성형 작업에서, 입자상 중합체는, 예를 들어 스크류 압출기에서 고압하에 가열되고, 이후, 획득된 중합체 용융물은 노즐을 통해 몰드(4) 내로 고압에서 주입된다. 대안적으로, 중합체 용융물(8)은 대기압에서 몰드(4) 내로 주입된다. 중합체 용융물(8)은 몰드(4) 내에서 고화되고 몰드(4)의 형상을 취하여(단계 II) 제2열가소성 필름(F2)이 몰드(4)로부터 탈거될 수 있다(단계 III). 몰드(4)는 얇은 제2열가소성 필름(F2)의 탈거가 용이하도록 테프론(Teflon)으로 코팅되는 것이 바람직하다. 일정한 두께를 갖는 제1열가소성 필름(F1)이 마련된다. 제2열가소성 필름(F2)은 제1열가소성 필름(F1) 상에 배치되고 제1열가소성 필름(F1)에 결합된다.
GS1: 유리층 1, 제1유리층, 제1유리판
GS2: 유리층 2, 제2유리층, 제2유리판
F: 열가소성 조합필름, 쐐기형 중간층
K: 정의된 영역
F1: 제1열가소성 필름
F2: 제2열가소성 필름
g1: 제1경계영역
g2: 제2경계영역
h1: 제1열가소성 필름의 두께
hmax: 제2열가소성 필름의 최대 두께
1: 유리판
2: 눈
3: 광원, HUD 프로젝터
4: 몰드
5: HUD 장치
6: 카메라 장치
7: 카메라
8: 중합체 용융물
9: 마스킹 프린트

Claims (9)

  1. 복합유리판(1)에 적합한 열가소성 조합필름(F)의 제조 방법으로,
    열가소성 조합필름(F)은 가변 쐐기각을 구비한 카메라 창 또는 헤드업 디스플레이(head-up display) 영역에 마련되는 적어도 하나의 정의된 영역(K)을 포함하고,
    - 제1열가소성 필름(F1)을 마련하는 단계,
    - 가변 쐐기각을 구비한 제2열가소성 필름(F2)을 제조하는 단계로서, 제2열가소성 필름(F2)의 3차원 형상은 몰드(4)에서의 성형 단계를 통해 획득되는 단계, 및
    - 제1열가소성 필름(F1) 및 제2열가소성 필름(F2)을 접합하는 단계를 적어도 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    몰드(4)에서의 성형 단계는,
    - 중합체 용융물(8)을 획득하는 단계,
    - 중합체 용융물(8)을 몰드(4) 내로 주입하는 단계, 및
    - 몰드(4)로부터 제2열가소성 필름(F2)을 탈거하는 단계를 적어도 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1열가소성 필름(F1)을 접합시키는 단계와 제2열가소성 필름(F2)을 제조하는 단계가 동시에 수행되는, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1열가소성 필름(F1)과 제2열가소성 필름(F2)을 접합시키는 단계는,
    - 제1열가소성 필름(F1) 상에 제2열가소성 필름(F2)을 배치하는 단계, 및
    - 접착 및/또는 레이저 용접 및/또는 냉간 용접 및/또는 초음파 본딩하는 단계를 적어도 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1열가소성 필름(F1)은 일정한 두께(h1)를 구비하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1열가소성 필름(F1) 및 제2열가소성 필름(F2)은,
    폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄(PU), 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리 염화 비닐, 폴리아세탈 수지, 주조 수지, 폴리아크릴레이트, 플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체 및 이들의 공중합체와 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제1열가소성 필름(F1)은 실질적으로 PVB로 제조되는, 방법.
  8. 복합유리판(1)의 헤드업 디스플레이 영역을 비추기 위한 프로젝터(3)와, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 따라 획득된 열가소성 조합필름(F)이 설치된 복합유리판(1)을 포함하고,
    프로젝터(3)는 작동 중에 정의된 영역(K)을 실질적으로 비추는, 헤드업 디스플레이 장치(5).
  9. 카메라(7)와, 제1유리층(GS1), 제2유리층(GS2) 및 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 따라 획득된 열가소성 조합필름(F)을 적어도 포함하는 복합유리판(1)를 포함하고,
    열가소성 조합필름(F)은 제1유리층(GS1)과 제2유리층(GS2) 사이에 배치되고,
    카메라(7)는 정의된 영역(K)을 향하고 복합유리판(1)을 통과하는 광선을 기록하는, 카메라 장치(6).
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