WO2025201723A1 - Fahrzeug-seitenscheibe mit aerogel-lage und vakuumisolierung - Google Patents

Fahrzeug-seitenscheibe mit aerogel-lage und vakuumisolierung

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WO2025201723A1
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pane
layer
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aerogel
insulating glazing
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PCT/EP2025/053612
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French (fr)
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Marine ZILLER
Siyamak MEMAR JAVID
Yahya MOTEMANI SHARABIANI
Valentin SCHULZ
Wirich FREPPEL
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Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/24—Structural elements or technologies for improving thermal insulation
    • Y02A30/249—Glazing, e.g. vacuum glazing

Definitions

  • the invention relates to a vehicle side window equipped with an aerogel layer and vacuum insulating glazing, and to the use thereof.
  • the energy input through the glazing is a problem for vehicle glazing.
  • the total solar energy radiated is made up of the direct energy radiated and the indirect energy radiated as thermal radiation after the pane components have heated up. This is typically characterized as the TTS value.
  • the high energy consumption is particularly critical for electric vehicles because it leads to a shortened running time until the battery is next charged.
  • the waste heat from a combustion engine cannot be used for heating, so the heating must also be operated electrically. Vehicle manufacturers therefore strive to minimize energy input or heat loss through the glazing as much as possible and thereby improve thermal comfort in the vehicle interior.
  • WO2019110172A1 discloses a composite pane with a sun protection coating (for example, on the interior-facing surface of the outer pane) and an emissivity-reducing coating (on the interior-facing surface of the inner pane). Aerogels are highly porous solids known for their very low thermal conductivity and thermal insulation properties.
  • WO2012154602A1 discloses an insulating glazing unit with an aerogel layer.
  • US2010146880A1 discloses a building roof panel consisting of two glass panes and an aerogel layer between them.
  • CN102839893A and CN208267668U disclose a type of insulating glazing in which two glass panes are connected by a spacer. The space between them is filled with aerogel and evacuated.
  • the present invention is based on the object of providing an improved vehicle side window which reduces the thermal energy input into the vehicle interior in summer and the heat loss out of the vehicle interior in winter.
  • the vacuum insulating glazing comprises a first glass layer and a second glass layer, which are spaced apart by spacers, forming a gap between the first and second glass layers.
  • the first glass layer of the vacuum insulating glazing faces the first pane of the vehicle side window, while the second glass layer faces away from the first pane and toward the second pane.
  • the gap between the first and second glass layers is evacuated.
  • the second pane is connected to the first pane or the vacuum insulating glazing via a frame-like spacer. This creates a cavity defined by the first pane or the vacuum insulating glazing, the second pane, and the spacer. According to the invention, an aerogel layer is arranged in this cavity.
  • the second pane is connected to the first pane via the frame-like spacer.
  • the first pane and the second pane are connected to each other via the spacer.
  • the vacuum insulating glazing and the aerogel layer are arranged in this cavity.
  • the second pane is connected to the vacuum insulating glazing via the frame-like spacer. This creates a cavity defined by the vacuum insulating glazing, the second pane, and the spacer.
  • the aerogel layer is arranged in this cavity.
  • the vehicle side window according to the invention is intended to separate a vehicle interior from the external environment in a side window opening of a vehicle.
  • the first and second panes form the external panes of the vehicle's side window.
  • the vacuum insulating glazing and the aerogel layer are arranged between the first and second panes.
  • the first pane is the pane of the side window facing the vacuum insulating glazing.
  • the second pane is the pane of the side window facing the aerogel layer.
  • first pane - vacuum insulating glazing - aerogel layer - second pane does not indicate the orientation relative to the vehicle's external environment or the vehicle interior. Both panes can form the outer pane or the inner pane of the vehicle's side window.
  • the inner pane refers to the pane facing the interior.
  • the outer pane refers to the pane facing the exterior environment.
  • the outer pane and the inner pane each have an outer and an interior surface and a circumferential side edge surface running between them.
  • the outer surface refers to the main surface which is intended to face the exterior environment in the installed position.
  • the interior surface refers to the Main surface, which is intended to face the interior in the installed position.
  • the interior-facing surface of the outer pane and the exterior-facing surface of the inner pane face each other and are connected to each other.
  • the first pane forms the outer pane of the side window, and the second pane forms the inner pane. In an alternative embodiment, the first pane forms the inner pane of the side window, and the second pane forms the outer pane.
  • the vehicle side window according to the invention is preferably an openable, in particular a raising and lowering side window.
  • a side window has a section adjacent to the lower edge (pointing downwards in the installed position), which is always arranged within the vehicle body (typically a vehicle door), and which is adjoined by a section that projects into the window opening and closes it (when closed).
  • the side window can be lowered completely or partially into the vehicle body (typically a vehicle door), thereby opening the side window.
  • the section of the side window permanently located within the vehicle body is connected to a mechanism for raising and lowering the side window, which mechanism is arranged within the vehicle body (typically within a vehicle door) and is driven electrically (typically triggered by a vehicle occupant pressing a push button) or mechanically (typically by a vehicle occupant pressing a crank).
  • the vacuum insulating glazing and the aerogel layer are separate components.
  • the vacuum insulating glazing has a smaller distance to the first pane than the aerogel layer and a larger distance to the second pane.
  • the aerogel layer has a smaller distance to the second pane than the vacuum insulating glazing and a larger distance to the first pane.
  • the vacuum insulating glazing can face the outside environment and away from the vehicle interior and thus have a smaller distance to the outside environment and a larger distance to the vehicle interior than the aerogel layer, which then faces the interior and away from the environment and has a larger distance to the environment and a smaller distance to the interior than the first pane - namely when the first pane forms the outer pane of the side window.
  • the aerogel layer is then on the interior side of the Vacuum insulating glazing is arranged, and the vacuum insulating glazing is arranged on the outside of the aerogel layer.
  • the vacuum insulating glazing can also face the vehicle interior and away from the outside environment, and thus have a shorter distance from the vehicle interior and a greater distance from the outside environment than the aerogel layer, which then faces the environment and away from the interior and has a greater distance from the interior and a shorter distance from the environment than the first pane – namely when the first pane forms the inner pane of the side window.
  • the vacuum insulating glazing is then arranged on the interior side of the aerogel layer, and the aerogel layer is arranged on the outside of the vacuum insulating glazing.
  • the aerogel layer is connected to the second pane via a connecting layer. In an alternative advantageous embodiment, the aerogel layer is produced on the surface of the second pane.
  • the vacuum insulating glazing and the aerogel layer are preferably fixed in the cavity between the first and second panes.
  • the vacuum insulating glazing and the aerogel layer are mechanically connected directly or indirectly to at least one of the panes, or are directly or indirectly attached to at least one of the panes.
  • numerous variations are possible with regard to the design of this attachment.
  • the aerogel layer can be attached to both the second pane and the vacuum insulating glazing, in particular via the aforementioned connection mechanisms, which can be selected independently of each other for connection to the second pane on the one hand and the vacuum insulating glazing on the other.
  • This means that the aerogel layer can be attached to the second pane and the vacuum insulating glazing via a connecting layer, or the aerogel layer can be produced on the vacuum insulating glazing or the second pane and connected to the other pane via a connecting layer.
  • the aerogel layer is attached to the second pane.
  • Three variants are possible:
  • the aerogel layer is connected to the second pane via a connecting layer.
  • the aerogel layer is preferably provided as a prefabricated block or plate and then connected to the surface of the second pane via the connecting layer.
  • it can, for example, be produced on a carrier film.
  • the carrier film can then be removed or remain permanently in the side window.
  • the carrier film is a connecting layer, for example a thermoplastic film (such as PVB film) or an OCA film.
  • the aerogel layer can then be connected to the pane surface via the carrier film.
  • the aerogel layer is attached to the second pane, the following options are possible for attaching the vacuum insulating glazing:
  • the vacuum insulating glazing (more precisely, its second glass layer) can be attached to the aerogel layer, in particular, bonded to the aerogel layer via a bonding layer. If the aerogel layer is bonded to the second pane via a bonding layer, the aerogel layer can alternatively be formed on the vacuum insulating glazing.
  • the aerogel layer can be attached to the second pane.
  • the aerogel layer can be bonded to the second pane via a bonding layer, or the aerogel layer can be created directly on the surface of the second pane.
  • the aerogel layer can be attached to the vacuum insulating glazing (more precisely to its second glass layer).
  • the aerogel layer can be connected to the vacuum insulating glazing or the aerogel layer can be produced directly on the surface of the second glass layer.
  • the aerogel layer can be attached to both the second pane and the vacuum insulating glazing, in particular via the aforementioned connection mechanisms, which can be selected independently of each other for connection to the second pane on the one hand and the vacuum insulating glazing on the other.
  • This means that the aerogel layer can be attached to the second pane and the vacuum insulating glazing via a connecting layer, or the aerogel layer can be produced on the vacuum insulating glazing or the second pane and connected to the other pane via a connecting layer.
  • the connecting layers in question serve to adhesively bond the components between which they are arranged.
  • Each connecting layer is preferably designed as a thermoplastic layer.
  • the thermoplastic layer can also be referred to as a thermoplastic layer.
  • the thermoplastic layers are preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethylene-vinyl acetate (EVA) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably based on PVB.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the layer predominantly contains the said polymer (a proportion greater than 50 wt%).
  • the layer may contain further additives, for example, plasticizers, UV absorbers, or stabilizers.
  • Each thermoplastic layer is preferably formed from at least one thermoplastic film. The thickness of each film is preferably between 0.2 mm and 1 mm. For example, PVB films with standard thicknesses of 0.38 mm or 0.76 mm can be used.
  • the first disc and the second disc are independently preferred as
  • the glass panes can be made of soda-lime glass, quartz glass, borosilicate glass or aluminosilicate glass, for example.
  • Thermally toughened and non-toughened glass panes are preferably made of soda-lime glass, as is common for window panes.
  • Their thickness is preferably from 0.5 mm to 5 mm, more preferably from 1 mm to 4 mm, most preferably from 1.5 mm to 4 mm, or even from 1.5 mm to 3 mm.
  • outer pane and inner pane are particularly preferred:
  • Inner pane non-tempered glass pane
  • Inner pane chemically toughened glass pane
  • Inner pane chemically toughened glass pane
  • Inner pane plastic pane
  • Thermally or chemically toughened glass panes exhibit increased breakage resistance.
  • Thermally toughened glass panes shatter into a large number of small, non-sharp-edged shards when broken, posing only a low risk of injury.
  • Non-toughened glass panes shatter into large, sharp-edged shards when broken. If the aerogel layer is bonded to the second pane via a bonding layer, the glass shards of the second pane are held by the bonding layer in the event of glass breakage and pose no risk of injury. The same applies to the first pane if the vacuum insulating glazing has a bonding layer is connected to it.
  • non-tempered panes can therefore also be used for the respective pane without any problem.
  • Panes that are not provided with a bonding layer and are nevertheless to be designed as non-tempered glass panes are preferably provided with a splinter-binding film. This applies, for example, to a second pane on which the aerogel layer is produced directly or to a second pane if the aerogel layer is not attached to it (but to the vacuum insulating glazing) and/or to a first pane if the vacuum insulating glazing is not attached to it (but to the aerogel layer).
  • the splinter-binding film fixes the shards in place in the event of glass breakage and thus reduces the risk of injury.
  • the spacer is preferably connected to the first pane and the second pane via a connecting layer each, and in variant B, it is preferably connected to the vacuum insulating glazing (more precisely, its second glass layer) and the second pane via a connecting layer each.
  • the connecting layers can again be designed, for example, as a thermoplastic layer or as an adhesive layer, in particular an OCA layer. If, in variant A, the vacuum insulating glazing is connected to the first pane via a connecting layer, the spacer is preferably connected to the first pane via the same connecting layer.
  • the connecting layer via which the spacer is connected to the vacuum insulating glazing can optionally also be present between the aerogel layer and the vacuum insulating glazing and connect them to one another.
  • the spacer is preferably connected to the second pane via the same connecting layer (variants A and B). If the aerogel layer is applied directly to the second pane and a bonding layer is to be arranged between the aerogel layer and the vacuum insulating glazing, the spacer can also be bonded to the second pane using the same bonding layer (variants A and B). In principle, it is also conceivable for the spacer material itself to exhibit adhesive properties toward the panes and, for example, to be bonded directly to them by heating, without the use of bonding layers.
  • the spacer is designed to prevent moisture from penetrating the cavity containing the aerogel layer.
  • the spacer (together with any bonding layers) thus creates a watertight seal.
  • the spacer is preferably made of a polymer, in particular a transparent polymer.
  • the spacer can be made of transparent polycarbonate, PMMA, PET, polyvinyl chloride (PVC), or polystyrene.
  • the height of the spacer is defined as the dimension between the first pane (variant A) or vacuum insulating glazing (variant B) and the second pane.
  • the height of the spacer in addition to the thickness of the bonding layers used to attach it to the pane surfaces, determines the distance between the first pane (variant A) or vacuum insulating glazing (variant B) and the second pane, and thus the thickness of the cavity. It can be selected according to the requirements of the specific application.
  • the spacer can be solid or hollow, having an inner cavity surrounded by walls made of the spacer material.
  • a transparent spacer is ideal because it is not noticeable in the typically completely transparent side window.
  • non-transparent spacers can also be used.
  • Metal or wooden spacers can be used, with the required watertightness being ensured by a polymer or metallic film if necessary.
  • Non-transparent spacers can, for example, serve as design elements for the side window or be concealed by opaque prints on the first and/or second pane.
  • the thickness of the aerogel layer can be selected according to the requirements of the specific application.
  • the aerogel layer preferably has a thickness in the range of 0.1 mm to 10 mm, more preferably 0.2 mm to 8 mm, most preferably 0.5 mm to 6 mm, and especially 1 mm to 4 mm. This achieves good results in typical applications.
  • the aerogel layer covers the entire area of the side window enclosed by the spacer. Then, the aerogel layer is in direct contact with the spacer. This is particularly preferred because it prevents the formation of a thermal bridge in areas without an aerogel layer.
  • a gap may be present between the aerogel layer and the spacer, particularly for production-related reasons.
  • the gap between the aerogel layer and the spacer should be no more than 2 mm, preferably no more than 1 mm, and particularly preferably no more than 0.5 mm.
  • the aerogel layer can extend to the vacuum insulating glazing (more precisely, its second glass layer) and be in direct contact with it. This is particularly preferred with regard to optimal thermal insulation.
  • the aerogel layer and the vacuum insulating glazing is preferably at most 1 mm, more preferably at most 0.5 mm, and most preferably at most 0.2 mm.
  • aerogels are not gels, but highly porous solids.
  • the name derives from the fact that aerogels are typically produced from gels, whereby the liquid component of the gel is replaced by a gas without collapsing the gel structure, for example, through supercritical drying or freeze-drying.
  • aerogels consist of a branching of particle chains (dendritic structure) with very many interstices (pores), particularly in the form of open pores. Particle chains have contact points with each other, so that the aerogel can be viewed as a stable, sponge-like network.
  • the particle chains themselves often result from the fusion of, for example, spherical particles.
  • a very high volume fraction of the aerogels consists of pores, particularly open pores.
  • aerogels have a very low density.
  • the aerogel layer according to the invention is therefore lightweight, so that the weight of the side window is not significantly increased even by comparatively thick aerogel layers. Aerogels can also exhibit high optical transparency, which is particularly advantageous for applications in glazing. Aerogels can be produced, for example, using sol-gel processes.
  • porosity refers to the proportion of the pore volume to the total volume of the aerogel.
  • the aerogel layer according to the invention is preferably formed from or based on an aerogel having a porosity of 50% to 99.98%, particularly preferably 80% to 99%, and most preferably 85% to 98%.
  • the porosity can be determined by gas sorption measurement using nitrogen as the measurement gas, in particular using carbon dioxide (CO2) as the measurement gas at a temperature of 273 K.
  • the pore size of the aerogel is preferably between 1 nm and 50 nm, particularly preferably between 10 nm and 40 nm. This refers in particular to the diameter of the typically approximately spherical pores.
  • the pore size can also be determined using the aforementioned gas sorption measurement.
  • the density of the aerogel is preferably from 0.16 mg/cm 3 to 500 mg/cm 3 , particularly preferably from 10 mg/cm 3 to 300 mg/cm 3 . This refers to the bulk density based on the volume including the pore spaces, whereby the air in the pores is not included in the mass.
  • the particles that make up the network of particle chains typically have a size of 1 nm to 10 nm.
  • Aerogels can be formed from various materials (material of the particle chains).
  • the aerogel of the aerogel layer according to the invention is preferably made of silicate, a polymer, carbon, cellulose, or a metal oxide.
  • silicate aerosols do not have the chemical composition of a silicate, but rather SiO(OH) y (OR)z, where R is an organic radical and the parameters y and z depend on the manufacturing process. Nevertheless, they are generally referred to as such, and the term silicate is used accordingly in the context of the present invention.
  • silica aerogel is also commonly used (i.e., SiO2 aerogel). Silicate aerogels, polymer aerogels, and cellulose aerogels are particularly preferred for the aerogel layer according to the invention. These aerogels are well researched and already commercially available in large numbers.
  • the aerogel layer is preferably transparent so that it does not restrict visibility through the side window.
  • the aerogel layer preferably has a light transmission of more than 70%, particularly preferably more than 80%.
  • the aerogel layer is preferably colorless.
  • the vehicle side window is also equipped with vacuum insulating glazing, which, together with the aerogel layer, provides the thermal insulation properties.
  • the vacuum insulating glazing comprises a first glass layer and a second glass layer, which are spaced apart from each other by spacers, so that an evacuated space is formed between the first glass layer and the second glass layer.
  • the first glass layer and the second glass layer have a thickness of, for example, 0.3 mm to 5 mm, preferably 0.3 mm to 3 mm, particularly preferably 0.5 mm to 2 mm, very particularly preferably 0.5 mm to 1.5 mm, in particular 0.5 mm to 1 mm, for example 0.5 mm to 0.7 mm.
  • the first glass layer and the second glass layer are preferably thinner than the first pane and the second pane of the side pane.
  • the first glass layer and the second glass layer are preferably made of glass. Soda-lime glass can also be used.
  • the first and second glass layers are preferably chemically toughened, especially if they are implemented as very thin glass layers (e.g., with thicknesses of 0.5 mm to 1 mm). They are then particularly preferably made of aluminosilicate glass, which is very easy to chemically toughen.
  • the gap between the first and second glass layers preferably has a thickness of 0.1 mm to 1 mm, particularly preferably 0.2 mm to 0.5 mm. This achieves good thermal insulation without requiring excessive increases in the thickness of the sides.
  • the thickness of the gap corresponds to the distance between the facing surfaces of the first and second glass layers.
  • the intermediate space is evacuated, resulting in a vacuum insulating glazing unit consisting of the first glass layer and the second glass layer spaced apart from it.
  • a negative pressure prevails in the intermediate space, i.e., a pressure that is lower than the ambient pressure.
  • the pressure in the intermediate space is preferably at most 100 mbar, particularly preferably at most 10 mbar.
  • the pressure can, for example, be from 0.01 mbar to 100 mbar, preferably from 0.1 mbar to 10 mbar.
  • the spacing means preferably comprise a plurality of spacer columns.
  • the spacer columns are distributed (preferably evenly) over the surface of the first and second glass layers.
  • the number of spacer columns and their spacing from one another depend on the thickness of the glass layers and the negative pressure prevailing in the space between them. The thinner the glass layers (and the lower the pressure in the space between them), the more likely they are to deform, necessitating a larger number of spacer columns.
  • the spacer columns are preferably transparent so as not to significantly impair visibility through the side window. They are preferably made of glass or plastic.
  • the spacing means particularly preferably also comprise a circumferential spacer in an edge region between the first and second glass layers.
  • the circumferential spacer runs circumferentially in an edge region between the first and second glass layers.
  • the evacuated space is delimited by the first glass layer, the second glass layer, and the circumferential spacer.
  • the spacer is made, for example, of glass, plastic, metal, or a metal alloy, preferably of transparent glass or plastic.
  • the first pane, the second pane and any connecting layers may be provided with customary coatings or prints.
  • an IR-reflective coating is applied to the interior-side surface of the outer pane (i.e., the pane selected from the first pane and the second pane that forms the outer pane of the vehicle's side window) facing the aerogel layer and the vacuum insulating glazing.
  • This coating can also be referred to as a solar control coating.
  • an IR-reflective coating is applied to the outer surface of the inner pane facing the aerogel layer and the vacuum insulating glazing (i.e., the pane selected from the first pane and the second pane that forms the inner pane of the vehicle side window).
  • This coating can also be referred to as an emissivity-reducing coating (LowE coating).
  • the sun protection coating and the emissivity-reducing coating are preferably thin-film stacks, i.e., sequences of thin individual layers.
  • the sun protection coating and the emissivity-reducing coating each comprise at least one IR-reflecting layer.
  • the IR-reflecting layer is preferably a metallic layer, particularly preferably based on silver.
  • the IR-reflecting layer preferably contains at least 90 wt.% silver, particularly preferably at least 99 wt.% silver, very particularly preferably at least 99.9 wt.% silver.
  • the silver layer can contain dopants, for example, palladium, gold, copper, or aluminum.
  • the thickness of the silver layer is typically between 5 nm and 20 nm.
  • dielectric layers or layer sequences are typically present. Dielectric layers or layer sequences are also referred to below as dielectric layer modules.
  • the solar control coating and the emissivity-reducing coating each comprise n metallic layers and (n+1) dielectric layer modules.
  • the dielectric layer modules and the metallic layers are arranged alternately, so that each metallic layer is arranged between two dielectric layer modules, and one layer module is arranged between adjacent metallic layers.
  • the number n is a natural number greater than or equal to 1 (n > 1).
  • the layer modules can be used independently of each other as individual dielectric layers or as dielectric layer sequences (i.e. a plurality of consecutive dielectric layers).
  • dielectric layer sequences i.e. a plurality of consecutive dielectric layers.
  • Common dielectric layers of such a thin-film stack are, for example:
  • the first pane and the second pane are substantially congruent, and the spacer extends circumferentially in an edge region of both the first and second panes.
  • the side pane is formed over substantially its entire surface by the composite according to the invention comprising the outer pane, inner pane, vacuum insulating glazing, and aerogel layer.
  • the side window does not have any such passages.
  • at least one retaining element preferably at least two retaining elements, in particular exactly two retaining elements, is attached to the lower edge of the side window.
  • the retaining elements are provided for connecting the side window to the raising and lowering mechanism in the vehicle body.
  • Each retaining element has at least one contact section, which is attached to an external surface of the side window in an area adjacent to the lower edge, in particular via an adhesive layer.
  • Each retaining element also has a fastening section adjoining the contact section, which is arranged outside the surface of the side window and serves to connect to the raising and lowering mechanism. This fastening section is preferably provided with a passage.
  • a clamping element is preferably clamped into the passage or a screw element is screwed into the passage.
  • Typical retaining elements which are also preferred within the scope of the present invention, are Y-shaped and have two parallel contact sections, each contact section being attached (in particular glued) to one of the external surfaces of the side pane, and a fastening section adjoining the contact sections.
  • the side window according to the invention is transparent, allowing for a view through it.
  • the side window preferably has a light transmission of at least 70%. This allows the side window to be easily used as a front side window (side window of the driver and passenger seats), for which legal minimum requirements regarding light transmission exist.
  • Light transmission refers to the total transmission, determined by the method for testing the light transmission of motor vehicle windows specified in ECE-R 43, Annex 3, Section 9.1.
  • the aerogel layer can be provided as a prefabricated block or plate and also connected to the second pane via a connecting layer. If the aerogel layer is connected to the second pane via a connecting layer, the connecting layer is preferably the same connecting layer with which the spacer is connected to the second pane. Alternatively, the aerogel layer can be produced directly on the second pane, so that the second pane is already provided with the aerogel layer adhered to it and is then connected to the first pane or the vacuum insulating glazing via the spacer. In this case, the connecting layer with which the spacer is connected to the second pane can optionally also extend between the aerogel layer and the vacuum insulating glazing.
  • connection is carried out by known lamination processes, for example autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calender processes, vacuum laminators or Combinations thereof. Lamination is typically performed using heat, vacuum, and/or pressure.
  • the invention further encompasses the use of a vehicle side window according to the invention as a side window of a motor vehicle, preferably a passenger car or truck, in particular as a raising and lowering side window.
  • the side window is particularly advantageously used in electric vehicles, where the reduced energy consumption it brings about leads to a longer battery life.
  • the invention further encompasses a vehicle equipped with the vehicle side window according to the invention.
  • the side window is preferably a raising and lowering side window.
  • the vehicle can, in principle, be any land, air, or water vehicle.
  • the vehicle is preferably a motor vehicle or rail vehicle, particularly preferably a passenger car or truck, in particular an electric vehicle (electric passenger car).
  • the invention is explained in more detail with reference to a drawing and exemplary embodiments.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. It shows:
  • Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the vehicle side window according to the invention.
  • Fig. 2 shows a cross-section along X-X’ through the vehicle side window from Figure 1,
  • Fig. 3 a cross-section through the vacuum insulating glazing of the vehicle side window from Figure 1,
  • Fig. 4 shows a cross section along X-X’ through a further embodiment of the vehicle side window according to the invention
  • Fig. 5 is a plan view of a further embodiment of the vehicle side window according to the invention.
  • Fig. 6 a cross-section along Y-Y’ through the vehicle side window from Figure 5,
  • Figure 1, Figure 2 and Figure 3 each show a detail of an embodiment of the vehicle side window S according to the invention.
  • the side window S is intended as an openable (i.e., raiseable and lowerable) side window for the front side window of a passenger car.
  • the side window S comprises a first pane 1 and a second pane 2, between which a frame-like spacer 4 is arranged circumferentially in an edge region of the side window S, and an aerogel layer 3 and a vacuum insulating glazing 8 are arranged.
  • the spacer 4 and the vacuum insulating glazing 8 are connected to the first pane 1 via a first connecting layer 5a.
  • the spacer 4 and the aerogel layer 3 are connected to the second pane 2 via a second connecting layer 5b.
  • the first pane 1 forms the outer pane of the side window S and therefore faces the exterior of the vehicle when installed.
  • the second pane 2 forms the inner pane of the side window S and therefore faces the vehicle interior when installed.
  • the first pane 1 and the second pane 2 are thermally toughened glass panes made of soda-lime glass, each 2.1 mm thick.
  • the connecting layers 5a, 5b are thermoplastic layers and are each formed as 0.76 mm thick PVB films.
  • the aerogel layer 3, for example, has a thickness of 2 mm and is made of a transparent
  • the spacer 4 is made of polymer aerogel.
  • the spacer 4 is made of transparent polycarbonate (PC). It has a width of 5 mm and a height (dimension between the first pane 1 and the second pane 2) of 3.7 mm. The height of the spacer 4 corresponds approximately to the combined thickness of the aerogel layer 3 and the vacuum insulating glazing 8.
  • the vacuum insulating glazing 8 which is shown in detail in Figure 3, is formed from a first glass layer 8a and a second glass layer 8b, which are connected to one another and kept at a distance by a circumferential spacer 8d in the edge region and by spacer columns 8e evenly distributed over the surface. This creates an evacuated gap 8c between the first glass layer 8a and the second glass layer 8b.
  • the first glass layer 8a faces the first pane 1 of the side pane S, and the second glass layer 8b faces the aerogel layer 3.
  • the first glass layer 8a and the second glass layer 8b are each made of chemically toughened aluminosilicate glass and each have a thickness of 0.7 mm.
  • the gap 8c has a thickness of 0.3 mm.
  • the spacer columns 8e are made of glass or a transparent plastic.
  • the surrounding spacer 8d is made of a plastic material. Furthermore, the surrounding spacer 8d is equipped with an edge seal (not shown) that seals the gap 5c in a gas-tight manner.
  • the aerogel layer 3 and the vacuum insulating glazing 8 have thermally insulating properties, so that heat conduction through the side window S is reduced.
  • the second pane 2 and the vehicle interior are thus heated less when exposed to sunlight.
  • heat loss from the interior through the side window S is reduced.
  • the aerogel layer 3 and the vacuum insulating glazing 8 thus increase thermal comfort in the vehicle interior.
  • the aerogel layer 3 and the vacuum insulating glazing 8 are lightweight, so that the overall weight of the side window S also remains low.
  • the aerogel layer 3 also has acoustically insulating properties, so that disturbing outside noise is shielded.
  • An IR-reflecting coating 6 is applied as a sun protection coating to the surface of the first pane 1 (outer pane) facing the vacuum insulating glazing 8 and the second pane 2.
  • An IR-reflecting coating 6 is applied to the surface of the second pane 2 (inner pane) facing the aerogel layer 3 and the first pane 1.
  • Coating 7 is applied as an emissivity-reducing coating. The IR-reflecting coating 6 is intended in particular to reflect infrared components of solar radiation and to reduce heating of the layers of the side window and the vehicle interior behind it as a result of this direct solar radiation.
  • the IR-reflecting coating 7 is intended in particular to reflect the thermal radiation of the heated first pane 1, vacuum insulating glazing 8, and aerogel layer 3 at high outside temperatures and to reflect the thermal radiation emanating from the vehicle interior at lower outside temperatures.
  • the IR-reflecting coatings 6, 7 further improve the thermal comfort in the vehicle interior.
  • the IR-reflecting coatings 6, 7 are each thin-film coatings with two silver layers each, each silver layer being embedded between two dielectric layer sequences, so that a dielectric layer sequence is arranged above the uppermost silver layer, below the lowermost silver layer and between the two silver layers.
  • the side pane S is completely transparent with a light transmission of over 70%.
  • the outer pane 1, the inner pane 2, the aerogel layer 3, the vacuum insulating glazing 8, the spacer 4, and the connecting layers 5a, 5b are clear, untinted, and colorless.
  • Two retaining elements 10 are attached to the lower edge of the side window S, which faces downwards in the installed position. These serve to connect the side window S to the mechanism for raising and lowering the side window S in the vehicle body.
  • the retaining elements 10 are Y-shaped and have two parallel contact sections, one contact section being adhesively bonded to the external surface of the first window 1 and the other contact section being bonded to the external surface of the second window 2.
  • the retaining elements also have a fastening section adjoining the contact sections.
  • the fastening section is provided with a passage 11, which can be connected to the raising and lowering mechanism by means of a component clamped or screwed therein.
  • FIG 4 shows a cross-section through a further embodiment of the vehicle side window from Figure 1.
  • the vacuum insulating glazing 8 has essentially the same area as the first pane 1 and is connected to it via a connecting layer 5a.
  • the second Pane 2 is connected to the vacuum insulating glazing 8 via the spacer 4.
  • the cavity is defined by the vacuum insulating glazing 8, the second pane 2, and the spacer 4.
  • the aerogel layer 3 is arranged in this cavity.
  • connection between spacer 4 and second pane 2 is achieved via a connecting layer 5b, which also connects the aerogel layer 3 to the second pane 2.
  • the connection between spacer 4 and vacuum insulating glazing 8 is achieved via a connecting layer 5c, which also connects the aerogel layer 3 to the vacuum insulating glazing 8.
  • the first pane 1 with the IR-reflecting coating 6 and the second pane 2 with the IR-reflecting coating 7 are designed exactly as in Figure 2.
  • the aerogel layer 3, the vacuum insulating glazing 8 (apart from its base area) and the spacer 4 (apart from its height) are also designed exactly as in Figure 2.
  • the connecting layers 5a, 5b, 5c are thermoplastic layers and each designed as 0.38 mm or 0.76 mm thick PVB films.
  • the connecting layer 5c between the aerogel layer 3 and the vacuum insulating glazing 8 is optional. Alternatively, it could also be present only in the edge area between the spacer 4 and the vacuum insulating glazing 8.
  • the aerogel layer 3 is already fixed to the second pane 2, so an additional connection to the vacuum insulating glazing 8 is not absolutely necessary.
  • Figure 5 and Figure 6 each show a detail of a further embodiment of the vehicle side window S according to the invention.
  • the side pane S can be conceptually divided into a window area D and a connecting area A.
  • the side pane S comprises a first pane 1 (outer pane) and a second pane 2 (inner pane), between which a frame-like spacer 4 is arranged circumferentially in an edge area of the window area D, a vacuum insulating glazing 8 and an aerogel layer 3.
  • the first pane 1 is a thermally toughened soda-lime glass pane with a thickness of 2.1 mm.
  • the second pane 2 is a chemically toughened glass pane. Made of aluminosilicate glass with a thickness of 0.6 mm.
  • the aerogel layer 3 is produced on the surface of the second pane 2 facing the outer pane 1 and therefore adheres to it.
  • the spacer 4 is connected to the first pane 1 via a connecting layer 5a.
  • the vacuum insulating glazing 8 is also connected to the first pane 1 via the same connecting layer 5a.
  • the vacuum insulating glazing 8 is designed exactly as in the embodiment of Figures 1 and 2.
  • the spacer 4 is connected to the second pane 2 via a further connecting layer 5c.
  • the connecting layers 5a, 5b, 5c are thermoplastic layers, each made of a 0.38 mm thick PVB film.
  • the aerogel layer 3, for example, has a thickness of 2 mm and is made of a transparent polymer aerogel.
  • the spacer 4 is made of transparent polycarbonate (PC). It has a width of 5 mm and a height (dimension between outer pane 1 and inner pane 2) of 3.7 mm.
  • An IR-reflective coating 6 is applied as a sun protection coating to the surface of the outer pane 1 facing the aerogel layer 3 and the inner pane 2.
  • An IR-reflective coating 7 is applied as an emissivity-reducing coating to the surface of the inner pane 2 facing the aerogel layer 6 and the outer pane 1.
  • the IR-reflective coatings 6, 7 are designed exactly as in the configuration shown in Figures 1 and 2.
  • the connecting section A is formed only by the first disc 1 (outer disc), which extends beyond the second disc 2. Near the lower edge, the first disc 1 has two passages 11, which are used for the connection with the mechanism for Serving to raise and lower the side window S in the vehicle body. A component can be clamped or screwed into the openings 11 for this purpose.
  • the aerogel layer 3 be arranged on the interior side of the vacuum insulating glazing 8.
  • the vacuum insulating glazing 8 can be arranged on the interior side of the aerogel layer 3.
  • the first pane 1 forms the inner pane and the second pane 2 forms the outer pane of the side pane S.
  • the energy input through the side window S was determined through simulations. To characterize this, the so-called thermal transmittance coefficient, commonly referred to as the ll value, was determined. The lower the ll value, the lower the thermal transmittance.
  • Aerogel layer 3 a 3 mm thick vacuum insulating glazing 8 (pressure 50 Pa), an IR-reflecting coating 6 on the interior surface of the outer pane and an IR-reflecting coating 7 on the exterior surface of the inner pane;
  • the simulated U-value was 5.9 W/(m 2 K), while in the inventive example, it was only 1.15 W/(m 2 K).
  • the aerogel layer 3, the vacuum insulating glazing 8, and the IR-reflecting coatings 6 and 7 therefore lead to a significant reduction in the thermal transmittance.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Seitenscheibe (S), umfassend eine erste Scheibe (1), eine zweite Scheibe (2), eine Vakuumisolierverglasung (8) und eine Aerogel-Lage (3), wobei die Vakuumisolierverglasung (8) zwischen der ersten Scheibe (1) und der zweiten Scheibe (2) angeordnet ist und eine erste Glasschicht (8a) und eine über Abstandsmittel (8d, 8e) von der ersten Glasschicht (8a) beabstandete zweite Glasschicht (8b) umfasst, wobei der Zwischenraum (8c) zwischen der ersten Glasschicht (8a) und der zweiten Glasschicht (8b) evakuiert ist, und wobei die zweite Scheibe (2) über einen rahmenartigen Abstandshalter (4) mit der ersten Scheibe (1) oder der Vakuumisolierverglasung (8) verbunden ist, so dass ein von der ersten Scheibe (1) beziehungsweise der Vakuumisolierverglasung (8), der zweiten Scheibe (2) und dem Abstandshalter (4) begrenzter Hohlraum ausgebildet wird, und wobei in dem Hohlraum die Aerogel-Lage (3) angeordnet ist.

Description

Fahrzeug-Seitenscheibe mit Aerogel-Lage und Vakuumisolierung
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Seitenscheibe, die mit einer Aerogel-Lage und einer Vakuumisolierverglasung ausgestattet ist, sowie deren Verwendung.
Bei Fahrzeug-Verglasungen stellt der Energieeintrag durch die Verglasung ein Problem dar. Die insgesamt eingestrahlte Sonnenenergie setzt sich zusammen aus der direkt eingestrahlten Energie und der indirekt als Wärmestrahlung nach Aufheizung von Scheibenbestandteilen eingestrahlten Energie. Sie wird typischerweise als TTS-Wert charakterisiert. Heizt sich der Innenraum des Fahrzeugs zu stark auf, muss dem mit einer Klimaanlage begegnet werden, was nicht im Sinne eines energiesparenden Betriebs ist. Bei niedrigen Außentemperatur geht Wärme über die Verglasung verloren, so dass der Innenraum beheizt werden muss, was ebenfalls energieintensiv ist. Der hohe Energieverbrauch ist bei Elektrofahrzeugen besonders kritisch, weil er zu einer verkürzten Laufzeit bis zum nächsten notwendigen Batterieladevorgang führt. Zudem kann für die Heizung nicht die Abwärme eines Verbrennungsmotors genutzt werden, so dass auch die Heizung elektrisch betrieben werden muss. Die Fahrzeughersteller sind daher bemüht, den Energieeintrag beziehungsweise Wärmeverlust durch die Verglasung möglichst zu minimieren und dadurch den thermischen Komfort im Fahrzeug-Innenraum zu verbessern.
Fahrzeugscheiben sind häufig als Verbundscheiben ausgebildet, umfassend eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander laminiert sind. Bei solchen Verbundscheiben kann der thermische Komfort durch IR-reflektierende Beschichtungen verbessert werden. So sind Sonnenschutzbeschichtungen (solar control coatings) bekannt, welche IR-reflektierende Silberschichten umfassen, um die IR-Anteile der Sonnenstrahlung zu reflektieren. Es sind auch emissivitätsmindernde Beschichtungen (low E coatings) bekannt mit reflektierenden Eigenschaften im mittleren IR- Bereich, welche im Sommer die von der erwärmten Scheibe ausgehende Wärmestrahlung reflektieren und im Winter die vom Innenraum ausgehende Wärmestrahlung. Lediglich beispielhaft sein auf W02019110172A1 verwiesen, wo eine Verbundscheibe offenbart ist mit einer Sonnenschutzbeschichtung (beispielsweise auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe) und einer emissivitätsmindernden Beschichtung (auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe). Aerogele sind hochporöse Festkörper, welche sich bekanntermaßen durch eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit und wärmedämmende Eigenschaften auszeichnen. Aus WO2012154602A1 ist eine Isolierverglasung mit Aerogel-Lage bekannt. Aus US2010146880A1 ist eine Gebäude-Dachscheibe bekannt aus zwei Glasscheiben und einer dazwischenliegenden Aerogel-Lage.
EP3381881A1 offenbart eine Fahrzeugscheibe aus zwei Glasscheiben und einer dazwischenliegenden thermisch isolierenden Schicht, die als Aerogel-Lage ausgebildet sein kann. Über die Seitenkante dieser Verbundscheibe kann allerdings Feuchtigkeit eindringen, wodurch die typischerweise feuchtigkeitsemfindliche Aerogel-Lage beschädigt und/oder verschmutzt werden kann. Dies trifft insbesondere für heb- und senkbare Seitenscheiben zu, bei denen im geöffneten (gesenkten) Zustand ein Teil der Seitenkante (Oberkante) frei liegt und nicht durch die Fahrzeugkarosserie geschützt wird.
Um eine thermische Isolierung bereitzustellen, ist es auch bekannt, eine Verglasung als Vakuumisolierverglasung (VIG, vacuum insulating glazing) auszubilden. Dabei sind zwei Glasscheiben über Abstandshalter voneinander beabstandet, wobei der Scheibenzwischenraum evakuiert ist. Solche Verglasungen für Gebäude sind beispielsweise aus EP1978199A1 und W09804802A1 bekannt. Aus EP3878827A1 ist eine Fahrzeugscheibe bekannt, die als Vakuumisolierverglasung ausgebildet ist.
Aus CN102839893A und CN208267668U ist eine Art Isolierverglasung bekannt, wobei zwei Glasscheiben über einen Abstandshalter miteinander verbunden sind. Der Zwischenraum ist mit Aerogel gefüllt und evakuiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Fahrzeug- Seitenscheibe bereitzustellen, welche im Sommer den thermischen Energieeintrag in den Fahrzeuginnenraum hinein und im Winter den Wärmeverlust aus dem Fahrzeuginnenraum heraus verringert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeug-Seitenscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der Unteransprüchen hervor. Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Seitenscheibe umfasst eine erste Scheibe, eine zweite Scheibe, eine Vakuumisolierverglasung und eine Aerogel-Lage. Die Vakuumisolierverglasung (und auch die Aerogel-Lage) ist zwischen der ersten und der zweiten Scheibe angeordnet.
Die Vakuumisolierverglasung umfasst ihrerseits eine erste Glasschicht und eine zweite Glasschicht, welche über Abstandsmittel voneinander beabstandet sind, so dass ein Zwischenraum zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht ausgebildet wird. Die erste Glasschicht der Vakuumisolierverglasung ist der ersten Scheibe der Fahrzeug- Seitenscheibe zugewandt, die zweite Glasschicht von der ersten Scheibe abgewandt und der zweiten Scheibe zugewandt. Der Zwischenraum zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht ist evakuiert.
Die zweite Scheibe ist über einen rahmenartigen Abstandshalter mit der ersten Scheibe oder der Vakuumisolierverglasung verbunden. Dadurch wird ein von der ersten Scheibe beziehungsweise der Vakuumisolierverglasung, der zweiten Scheibe und dem Abstandshalter begrenzter Hohlraum ausgebildet. In diesem Hohlraum sind erfindungsgemäß eine Aerogel- Lage angeordnet.
Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Seitenscheibe zeichnet sich dadurch aus, dass sie sowohl mit einer Vakuumisolierverglasung als auch mit einer Aerogel-Lage ausgestattet ist. Durch die Kombination einer Aerogel-Lage und einer Vakuumisolierverglasung weist die erfindungsgemäße Fahrzeug-Seitenscheibe hervorragende thermische Isolationseigenschaften auf. Beide wirken wirkt als wärmedämmende Schichten, welche den Wärmedurchtritt durch die Seitenscheibe reduzieren, insbesondere die Wärmeleitung durch die Seitenscheibe. Dadurch erwärmt sich der Fahrzeuginnenraum bei hohen Außentemperaturen (im Sommer) weniger stark und kühlt bei niedrigen Außentemperaturen (im Winter) weniger stark aus. Die Seitenscheibe weist also verbesserte thermische Isolationseigenschaften auf. Die Aerogel-Lage hat außerdem akustisch isolierende Eigenschaften, was zur Abschirmung störender äußerer Geräusche vorteilhaft ist. Die Aerogel-Lage und die Vakuumisolierverglasung weisen nur ein sehr geringes Gewicht auf, so dass das Gesamtgewicht der Seitenscheibe ebenfalls vergleichsweise gering ist. Der rahmenartige Abstandshalter verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzungen in den Hohlraum und schützt dadurch die Aerogel-Lage vor Degeneration. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist grundsätzlich in zwei Varianten realisierbar:
- In einer ersten Variante („Variante A“) ist die zweite Scheibe über den rahmenartigen Abstandshalter mit der ersten Scheibe verbunden. Anders ausgedrückt sind die erste Scheibe und die zweite Scheibe über den Abstandshalter miteinander verbunden. Dadurch wird ein von der ersten Scheibe, der zweiten Scheibe und dem Abstandhalter begrenzter Hohlraum ausgebildet. In diesem Hohlraum sind die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage angeordnet.
- In einer zweiten Variante („Variante B“) ist die zweite Scheibe über den rahmenartigen Abstandshalter mit der Vakuumisolierverglasung verbunden. Dadurch wird ein von der Vakuumisolierverglasung, der zweiten Scheibe und dem Abstandhalter begrenzter Hohlraum ausgebildet. In diesem Hohlraum ist die Aerogel-Lage angeordnet.
Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Seitenscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Seitenfenster- Öffnung eines Fahrzeugs einen Fahrzeug-Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen.
Die erste und die zweite Scheibe bilden die externen Scheiben der Fahrzeug-Seitenscheibe. Zwischen der ersten und der zweiten Scheibe sind die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage angeordnet. Die erste Scheibe ist im Sinne der Erfindung diejenige Scheibe der Seitenscheibe, welcher die Vakuumisolierverglasung zugewandt ist. Die zweite Scheibe ist im Sinne der Erfindung diejenige Scheibe der Seitenscheibe, welcher die Aerogel-Lage zugewandt ist. Es tritt also folgende Reihenfolge der Schichten auf: erste Scheibe - Vakuumisolierverglasung - Aerogel-Lage - zweite Scheibe. Die Bezeichnung als erste beziehungsweise zweite Scheibe sagt aber nicht über die Orientierung gegenüber der äußeren Umgebung des Fahrzeugs und dem Fahrzeug-Innenraum aus. Beide Scheiben können die Außenscheibe beziehungsweise die Innenscheibe der Fahrzeug-Seitenscheibe bilden.
Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und miteinander verbunden.
In einer Ausgestaltung bildet die erste Scheibe die Außenscheibe der Seitenscheibe und die zweite Scheibe die Innenscheibe. In einer alternativen Ausgestaltung bildet die erste Scheibe die Innenscheibe der Seitenscheibe und die zweite Scheibe die Außenscheibe.
Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Seitenscheibe ist bevorzugt eine zu öffnende, insbesondere heb- und senkbare Seitenscheibe. Eine solche Seitenscheibe weist einen an die Unterkante (in Einbaulage nach unten weisend) angrenzenden Abschnitt auf, der stets innerhalb der Fahrzeugkarossiere (typischerweise einer Fahrzeugtür) angeordnet ist und an den sich ein Abschnitt anschließt, der in die Fensteröffnung hineinragt und diese (im geschlossenen Zustand) verschließt. Die Seitenscheibe kann vollständig oder teilweise in die Fahrzeugkarossiere (typischerweise Fahrzeugtür) abgesenkt werden, wodurch das Seitenfenster geöffnet wird. Der dauerhaft innerhalb der Fahrzeugkarosserie befindliche Abschnitt der Seitenscheibe ist dazu mit einem Mechanismus zum Heben und Senken der Seitenscheibe verbunden, welcher innerhalb der Fahrzeugkarosserie (typischerweise innerhalb einer Fahrzeugtür) angeordnet ist und elektrisch (typischerweise ausgelöst durch Betätigung eines Druckknopfes durch einen Fahrzeuginsassen) oder mechanisch (typischerweise durch Betätigung einer Kurbel durch einen Fahrzeuginsassen) angetrieben wird.
Die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage sind separate Bauteile. Die Vakuumisolierverglasung weist einen geringeren Abstand zur ersten Scheibe auf als die Aerogel-Lage und einen größeren Abstand zur zweiten Scheibe. Umgekehrt weist die Aerogel-Lage eine einen geringeren Abstand zur zweiten Scheibe auf als die Vakuumisolierverglasung und einen größeren Abstand zur ersten Scheibe. Die Vakuumisolierverglasung kann der äußeren Umgebung zugewandt und vom Fahrzeug- Innenraum abgewandt sein und folglich einen geringeren Abstand zur äußeren Umgebung und einen größeren Abstand zum Fahrzeug-Innenraum aufweisen als die Aerogel-Lage, welche dann dem Innenraum zugewandt und von der Umgebung abgewandt ist und einen größeren Abstand zur Umgebung und einen geringeren Abstand zum Innenraum aufweist als die erste Scheibe - nämlich dann, wenn die erste Scheibe die Außenscheibe der Seitenscheibe bildet. Anders ausgedrückt ist die Aerogel-Lage dann innenraumseitig der Vakuumisolierverglasung angeordnet und die Vakuumisolierverglasung außenseitig der Aerogel-Lage. Die Vakuumisolierverglasung kann aber auch dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt und von der äußeren Umgebung abgewandt sein und folglich einen geringeren Abstand zum Fahrzeug-Innenraum und einen größeren Abstand zur äußeren Umgebung aufweisen als die Aerogel-Lage, welche dann der Umgebung zugewandt und vom Innenraum abgewandt ist und einen größeren Abstand zum Innenraum und einen geringeren Abstand zur Umgebung aufweist als die erste Scheibe - nämlich dann, wenn die erste Scheibe die Innenscheibe der Seitenscheibe bildet. Anders ausgedrückt ist die Vakuumisolierverglasung dann innenraumseitig der Aerogel-Lage angeordnet und die Aerogel-Lage außenseitig der Vakuumisolierverglasung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vakuumisolierverglasung über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden. In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aerogel-Lage auf der Oberfläche der zweiten Scheibe erzeugt.
Die Möglichkeiten der Verbindung der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Seitenscheibe werden im Folgenden weiter ausgeführt.
Bei Variante A (erste und zweite Scheibe über den Abstandshalter verbunden, Vakuumisolierverglasung und Aerogel-Lage im Hohlraum angeordnet) sind die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage bevorzugt im Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Scheibe fixiert. Dazu sind die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage direkt oder indirekt mit zumindest einer der Scheiben mechanisch verbunden beziehungsweise direkt oder indirekt an zumindest einer der Scheibe befestigt. Hinsichtlich der Ausgestaltung dieser Befestigung sind aber zahlreiche Varianten realisierbar.
In einer Ausgestaltung ist die Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt ihre erste Glasschicht, die der ersten Scheibe zugewandt ist) über eine Verbindungschicht mit der ersten Scheibe verbunden. Hinsichtlich der Befestigung der Aerogel-Lage sind dann folgende Varianten möglich: - Die Aerogel-Lage kann an der zweiten Scheibe befestigt sein. Dazu kann die Aerogel-Lage über eine Verbindungschicht mit der zweiten Scheibe verbunden sein oder die Aerogel- Lage kann direkt auf der Oberfläche der zweiten Scheibe erzeugt sein.
- Die Aerogel-Lage kann an der Vakuumisolierverglasung befestigt sein (genauer gesagt an deren zweiter Glasschicht). Dazu kann die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der Vakuumisolierverglasung verbunden sein oder die Aerogel-Lage kann direkt auf der Oberfläche der zweiten Glasschicht erzeugt sein.
- Die Aerogel-Lage kann sowohl an der zweiten Scheibe als auch an der Vakuumisolierverglasung befestigt sein, insbesondere über die vorstehend genannten Verbindungsmechanismen, die zur Anbindung an die zweite Scheibe einerseits und die Vakuumisolierverglasung andererseits unabhängig voneinander gewählt werden können. Das heißt die Aerogel-Lage kann über jeweils eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe und der Vakuumisolierverglasung befestigt sein oder die Aerogel-Lage kann auf der Vakuumisolierverglasung oder der zweiten Scheibe erzeugt sein und mit der anderen Scheibe über eine Verbindungsschicht verbunden sein.
In einer Ausgestaltung ist die Aerogel-Lage an der zweiten Scheibe befestigt. Hierbei sind drei Varianten möglich:
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden. Die Aerogel-Lage wird in dieser Ausgestaltung bevorzugt als vorgefertigter Block beziehungsweise Platte bereitgestellt und anschließend über die Verbindungsschicht mit der Oberfläche der zweiten Scheibe verbunden. Um die Herstellung der Aerogel-Lage zu erleichtern, kann sie beispielsweise auf einer T rägerfolie erzeugt werden. Die Trägerfolie kann anschließend entfernt werden oder dauerhaft in der Seitenscheibe verbleiben. So ist es beispielsweise möglich, die von der Trägerfolie abgewandte Oberfläche oder die Trägerfolie selbst über die Verbindungsschicht mit der Scheibenoberfläche zu verbinden. Verfahrenstechnisch besonders vorteilhaft ist es, wenn die Trägerfolie eine Verbindungsschicht ist, beispielsweise eine thermoplastische Folie (wie PVB-Folie) oder eine OCA-Folie. Dann kann die Aerogel-Lage über die Trägerfolie mit der Scheibenoberfläche verbunden werden.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aerogel-Lage auf der Oberfläche der zweiten Scheibe (beziehungsweise einer etwaigen darauf aufgebrachten Beschichtung) erzeugt, welche dem Hohlraum zugewandt ist. Das Erzeugen beziehungsweise Herstellen der Aerogel-Lage auf der Oberfläche erfolgt bevorzugt über einen Sol-Gel-Prozess. Sie haftet dann an der besagten Oberfläche an, ohne dass eine Verbindungsschicht notwendig wäre.
Wenn die Aerogel-Lage an der zweiten Scheibe befestigt ist, dann sind hinsichtlich der Befestigung der Vakuumisolierverglasung folgende Varianten möglich:
- Die Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt deren erste Glasschicht) kann an der ersten Scheibe befestigt sein, insbesondere über eine Verbindungschicht mit der ersten Scheibe verbunden sein.
- Die Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt deren zweite Glasschicht) kann an der Aerogel-Lage befestigt sein, insbesondere über eine Verbindungschicht mit der Aerogel- Lage verbunden sein. Falls die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden ist, kann die Aerogel-Lage alternativ auf der Vakuumisolierverglasung erzeugt sein.
- Die Vakuumisolierverglasung kann sowohl an der ersten Scheibe als auch an der Aerogel- Lage befestigt sein. Dazu ist die Vakuumisolierverglasung insbesondere über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden und über eine weitere Verbindungsschicht mit der Aerogel-Lage. Genauer gesagt ist die erste Glasschicht über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden und die zweite Glasschicht über eine weitere Verbindungsschicht mit der Aerogel-Lage. Falls die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden ist, kann die Aerogel-Lage alternativ auf der Vakuumisolierverglasung erzeugt sein.
Bei Variante B (Vakuumisolierverglasung und zweite Scheibe über den Abstandshalter verbunden, Aerogel-Lage im Hohlraum angeordnet) ist die Vakuumisolierverglasung insbesondere über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden. Die Aerogel- Lage ist bevorzugt im Hohlraum zwischen der Vakuumisolierverglasung und der zweiten Scheibe fixiert. Dazu ist die die Aerogel-Lage mit zumindest der zweiten Glasschicht der Vakuumisolierverglasung oder der zweiten Scheibe verbunden beziehungsweise an dieser befestigt. Hinsichtlich der Ausgestaltung dieser Befestigung sind wiederum mehrere Varianten realisierbar:
- Die Aerogel-Lage kann an der zweiten Scheibe befestigt sein. Dazu kann die Aerogel-Lage über eine Verbindungschicht mit der zweiten Scheibe verbunden sein oder die Aerogel- Lage kann direkt auf der Oberfläche der zweiten Scheibe erzeugt.
- Die Aerogel-Lage kann an der Vakuumisolierverglasung befestigt sein (genauer gesagt an deren zweiter Glasschicht). Dazu kann die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der Vakuumisolierverglasung verbunden sein oder die Aerogel-Lage kann direkt auf der Oberfläche der zweiten Glasschicht erzeugt sein.
- Die Aerogel-Lage kann sowohl an der zweiten Scheibe als auch an der Vakuumisolierverglasung befestigt sein, insbesondere über die vorstehend genannten Verbindungsmechanismen, die zur Anbindung an die zweite Scheibe einerseits und die Vakuumisolierverglasung andererseits unabhängig voneinander gewählt werden können. Das heißt die Aerogel-Lage kann über jeweils eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe und der Vakuumisolierverglasung befestigt sein oder die Aerogel-Lage kann auf der Vakuumisolierverglasung oder der zweiten Scheibe erzeugt sein und mit der anderen Scheibe über eine Verbindungsschicht verbunden sein.
Bei beiden Varianten A und B ist es besonders vorteilhaft hinsichtlich der Stabilität der Seitenscheibe, wenn die Vakuumisolierverglasung an der ersten Scheibe befestigt ist und die Aerogel-Lage an der zweiten Scheibe befestigt ist. Dabei sind die folgenden Varianten besonders bevorzugt:
- Die Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt ihre erste Glasschicht) ist über eine erste Verbindungschicht mit der ersten Scheibe verbunden und die Aerogel-Lage ist über eine zweite Verbindungschicht mit der zweiten Scheibe verbunden. Optional kann eine weitere Verbindungsschicht zwischen der Vakuumisolierverglasung und der Aerogel-Lage vorhanden sein, welche diese miteinander verbindet, um die Stabilität des Gesamtverbunds weiter zu erhöhen.
- Die Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt ihre erste Glasschicht) ist über eine erste Verbindungschicht mit der ersten Scheibe verbunden und die Aerogel-Lage ist auf der Oberfläche der zweiten Scheibe erzeugt. Optional kann eine weitere Verbindungsschicht zwischen der Vakuumisolierverglasung und der Aerogel-Lage vorhanden sein, welche diese miteinander verbindet, um die Stabilität des Gesamtverbunds weiter zu erhöhen.
Die besagten Verbindungschichten haben die Aufgabe, diejenigen Bauteile, zwischen denen sie angeordnet sind, adhäsiv miteinander zu verbinden. Jede Verbindungsschicht ist bevorzugt als thermoplastische Lage ausgebildet. Die thermoplastische Lage kann alternativ auch als thermoplastische Schicht bezeichnet werden.
Die thermoplastischen Lagen sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylen- Vinylacetat (EVA) oder Polyurethan (PU) ausgebildet oder aus Gemischen oder Copolymeren oder Derivaten davon, besonders bevorzugt auf Basis von PVB. Damit ist gemeint, dass die Lage größtenteils das besagte Polymer enthält (Anteil größer als 50 Gew.-%). Die Lage kann außer dem Polymer weitere Zusätze enthalten, beispielsweise Weichmacher, UV-Absorber oder Stabilisatoren. Jede thermoplastische Lage ist bevorzugt aus mindestens einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke jeder Folie beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 1 mm. Beispielsweise können PVB-Folien mit den Standarddicken von 0,38 mm oder 0,76 mm verwendet werden.
Die Verbindungsschichten können alternativ beispielsweise als Klebstoffschicht ausgebildet sein. Bevorzugt sind dabei sogenannte optisch klare Klebstoffe (optically clear adhesives, OCA). OCAs sind dem Fachmann als solche bekannt. Sie zeichnen sich insbesondere durch eine hohe optische Qualität aus. Sie sind insbesondere dort gebräuchlich, wo die hohe optische Qualität notwendig ist, so dass die Klebstoffschicht quasi unsichtbar ist, beispielsweise bei Displays oder Touch Panels. Optisch klare Klebstoffe zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Lichttransmission aus und die Tatsache, dass eine verzerrungsarme Durchsicht möglich ist. Der optisch klare Klebstoff ist bevorzugt ein 2- Komponenten-Pulyurethan-Klebstoff, ein 1-Komponenten-Acrylat-Klebstoff, ein 1- Komponenten Silikon-Klebstoff oder ein 1-Komponenten-Acrylat-Hybrid-Klebstoff. Die OCA- Schicht wird bevorzugt aus einem hochviskosen OCA erzeugt, so dass sie folienartig als vorgefertigte Schicht (OCA-Folie) bereitgestellt werden kann. Die Dicke einer solchen OCA- Folie beträgt bevorzugt von 0,1 mm bis 1 ,8 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 0,8 mm.
Sind mehrere Verbindungsschichten vorhanden, so ist auch eine Kombination denkbar, wobei mindestens eine Verbindungsschicht als thermoplastische Lage und mindestens eine Verbindungsschicht als Klebstoffschicht ausgebildet ist.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe sind unabhängig voneinander bevorzugt als
- thermisch vorgespannte Glasscheibe,
- nicht vorgespannte Glasscheibe,
- chemisch vorgespannte Glasscheibe oder
- Kunststoffscheibe ausgebildet.
Die Glasscheiben können dabei beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas, Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas gefertigt sein. Thermisch vorgespannte und nicht vorgespannte Glasscheiben sind bevorzugt aus Kalk- Natron-Glas gefertigt, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Ihre Dicke beträgt bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 4 mm, ganz besonders bevorzugt von 1 ,5 mm bis 4 mm oder sogar von 1 ,5 mm bis 3 mm.
Chemisch vorgespannte Glasscheiben weisen bevorzugt eine Dicke von 0,3 mm bis 1 mm auf, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 0,7 mm. Sie sind bevorzugt aus Aluminosilikatglas gefertigt, welches sich besonders zur chemischen Vorspannung eignet.
Kunststoffscheiben sind bevorzugt aus starren klaren Kunststoffen gefertigt, beispielsweise Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylenterephthalat (PET). Ihre Dicke beträgt bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 4 mm, ganz besonders bevorzugt von 1 ,5 mm bis 4 mm oder sogar von 1 ,5 mm bis 3 mm.
Die folgenden Kombinationen von Außenscheibe und Innenscheibe sind besonders bevorzugt:
1. Außenscheibe: thermisch vorgespannte Glasscheibe,
Innenscheibe: thermisch vorgespannte Glasscheibe;
2. Außenscheibe: nicht vorgespannte Glasscheibe,
Innenscheibe: nicht vorgespannte Glasscheibe;
3. Außenscheibe: chemisch vorgespannte Glasscheibe,
Innenscheibe: chemisch vorgespannte Glasscheibe
4. Außenscheibe: thermisch vorgespannte Glasscheibe,
Innenscheibe: chemisch vorgespannte Glasscheibe
5. Außenscheibe: thermisch vorgespannte Glasscheibe,
Innenscheibe: Kunststoffscheibe
Thermisch oder chemisch vorgespannte Glasscheiben weisen eine erhöhte Bruchfestigkeit auf. Thermisch vorgespannte Glasscheiben zerfallen bei Glasbruch in eine große Zahl kleine, nicht scharfkantiger Scherben, von denen nur eine geringe Verletzungsgefahr ausgeht. Nicht vorgespannte Glasscheiben zerfallen dagegen bei Glasbruch in große, scharfkante Scherben. Ist die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden, so werden im Falle eines Glasbruchs die Glasscherben der zweiten Scheibe durch die Verbindungsschicht gehalten und es geht keine Verletzungsgefahr von ihnen aus. Dasselbe gilt hinsichtlich der ersten Scheibe, wenn die Vakuumisolierverglasung über eine Verbindungsschicht mit dieser verbunden ist. In diesen Fällen können daher auch nicht vorgespannte Scheiben problemlos eingesetzt für die jeweilige Scheibe eingesetzt werden. Scheiben, welche nicht mit einer Verbindungsschicht versehen sind und die dennoch als nicht vorgespannte Glasscheiben ausgebildet werden sollen, sind bevorzugt mit einer splitterbindenden Folie versehen. Dies gilt beispielsweise für eine zweite Scheibe, auf der die Aerogel-Lage direkt erzeugt ist oder für eine zweite Scheibe, wenn die Aerogel-Lage nicht an dieser befestigt ist (sondern an der Vakuumisolierverglasung) und/oder für eine erste Scheibe, wenn die Vakuumisolierverglasung nicht an dieser befestigt ist (sondern an der Aerogel- Lage). Die splitterbindende Folie fixiert bei Glasbruch die Scherben und reduziert dadurch das Verletzungsrisiko.
Der Abstandshalter ist in Variante A bevorzugt über jeweils eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe verbunden und in Variante B bevorzugt über jeweils eine Verbindungsschicht mit der Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt ihrer zweiten Glasschicht) und der zweiten Scheibe verbunden. Die Verbindungsschichten können wieder beispielsweise als thermoplastische Lage oder als Klebstoffschicht, insbesondere OCA- Schicht ausgebildet sein. Ist bei Variante A die Vakuumisolierverglasung über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden, so ist der Abstandshalter bevorzugt mittels derselben Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden. Bei Variante B kann die Verbindungsschicht, über welche der Abstandshalter mit der Vakuumisolierverglasung verbunden ist, optional auch zwischen der Aerogel-Lage und der Vakuumisolierverglasung vorhanden sein und diese miteinander verbinden. Ist die Aerogel-Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden, so ist der Abstandshalter bevorzugt mittels derselben Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden (Variante A und B). Ist die Aerogel-Lage direkt auf der zweiten Scheibe erzeugt und soll eine Verbindungsschicht zwischen Aerogel-Lage und Vakuumisolierverglasung angeordnet sein, so kann der Abstandshalter ebenfalls mittels derselben Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden sein (Variante A und B). Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Material des Abstandshalters selbst adhäsive Eigenschaften gegenüber den Scheiben aufweist und beispielsweise durch Erwärmen direkt mit diesen verbunden werden kann, ohne Verwendung von Verbindungsschichten.
Der Abstandshalter ist dazu geeignet, das Eindringen von Feuchtigkeit in den Hohlraum mit der Aerogel-Lage zu verhindern. Der Abstandshalter (zusammen mit den etwaigen Verbindungsschichten) schließt den Hohlraum also wasserdicht ab. Der Abstandshalter ist bevorzugt aus einem Polymer ausgebildet, insbesondere einem transparenten Polymer. Beispielsweise kann der Abstandshalter auf Basis von transparentem Polycarbonat, PMMA, PET, Polyvinylchlorid (PVC) oder Polystyrol ausgebildet sein.
Der Abstandshalter kann mit einer wasserdichten Folie versehen sein. Ebenso ist es möglich, dass eine Dichtmasse an der vom Hohlraum abgewandten Seite des Abstandshalters vorhanden sein, um die Wasserdichtigkeit des Hohlraums zu verbessern.
Der Abstandshalter weist eine rahmenartig-umlaufende Form auf. Unter der Länge des Abstandshalters wird die Dimension in der rahmenartig-umlaufenden Erstreckungsrichtung des Abstandshalters verstanden. Die Länge des Abstandshalters richtet sich nach der Grundfläche der Seitenscheibe beziehungsweise des vom Abstandshalter umschlossenen Bereichs der Seitenscheibe. Unter der Breite des Abstandshalters wird die Dimension senkrecht zur Längendimension verstanden, bestimmt in einer Ebene parallel zu den Oberflächen der ersten und der zweiten Scheibe. Die Breite des Abstandshalters beträgt bevorzugt von 3 mm bis 10 mm. Damit wird eine stabile Verbindung zwischen erster und zweiter Scheibe erreicht und eine wasserdichte Versiegelung des Hohlraums, ohne dass der Abstandshalter zu viel Fläche in Anspruch nehmen würde, die dann nicht mehr für die Aerogel-Lage (und die Vakuumisolierverglasung in Variante A) zur Verfügung stünde. Unter der Höhe des Abstandshalters wird die Dimension zwischen erster Scheibe (Variante A) beziehungsweise Vakuumisolierverglasung (Variante B) und zweiter Scheibe verstanden. Die Höhe des Abstandshalters bestimmt neben der Dicke der Verbindungsschichten, mit denen er an den Scheibenoberflächen befestigt ist, den Abstand zwischen erster Scheibe (Variante A) beziehungsweise Vakuumisolierverglasung (Variante B) und zweiter Scheibe und damit die Dicke des Hohlraums. Sie kann den Erfordernissen im konkreten Anwendungsfall entsprechend gewählt werden.
Der Abstandshalter kann massiv ausgebildet sein oder als Hohlprofil, wobei er einen inneren Hohlraum aufweist, der von aus dem Material des Abstandshalters gebildeten Wänden umgeben wird.
Ein transparenter Abstandshalter ist ideal, weil er in der typischerweise vollständig durchsichtigen Seitenscheibe nicht störend auffällt. Grundsätzlich können aber auch nicht transparente Abstandshalter eingesetzt werden. So können beispielsweise auch Abstandshalter aus Metall oder Holz eingesetzt werden, wobei die erforderliche Wasserdichtigkeit bei Bedarf durch eine polymere oder metallene Folie gewährleistet werden kann. Nicht transparente Abstandshalter können beispielsweise als Designelemente der Seitenscheibe dienen oder durch opake Abdeckdrucke auf der ersten Scheibe und/oder der zweiten Scheibe kaschiert werden.
Die Dicke der Aerogel-Lage kann den Erfordernissen des konkreten Anwendungsfalls entsprechend gewählt werden. Bevorzugt weist die Aerogel-Lage eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm auf, besonders bevorzugt von 0,2 mm bis 8 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 6 mm, insbesondere von 1 mm bis 4 mm. Damit werden bei typischen Anwendungen gute Ergebnisse erzielt.
Die Aerogel-Lage belegt die vom Abstandshalter umschlossene Fläche der Seitenscheibe idealerweise vollflächig. Dann steht die Aerogel-Lage in direktem Kontakt zum Abstandshalter. Das ist besonders bevorzugt, weil die Ausbildung einer Art Wärmebrücke in Bereichen ohne Aerogel-Lage vermieden wird. Es kann jedoch eine Lücke zwischen Aerogel- Lage und Abstandshalter vorhanden sein, insbesondere aus produktionstechnischen Gründen. Die Lücke zwischen Aerogel-Lage und Abstandshalter sollte höchstens 2 mm betragen, bevorzugt höchstens 1 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,5 mm.
Wenn die Aerogel-Lage nur an der zweiten Scheibe befestigt ist (über eine Verbindungsschicht oder direkt erzeugt auf der betreffenden Oberfläche) kann sich die Aerogel-Lage bis zur Vakuumisolierverglasung (genauer gesagt deren zweiter Glasschicht) erstrecken und mit dieser in direktem Kontakt stehen. Das ist besonders bevorzugt hinsichtlich einer optimalen Wärmedämmung. Es kann jedoch alternativ eine Lücke zwischen der Aerogel-Lage und der Vakuumisolierverglasung vorhanden sein. Die Lücke zwischen der Aerogel-Lage und der Vakuumisolierverglasung beträgt bevorzugt höchstens 1 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt höchstens 0,2 mm.
Anders als der Name zunächst vermuten lässt sind Aerogele keine Gele, sondern hochporöse Festkörper. Der Name rührt daher, dass Aerogele typischerweise aus Gelen hergestellt werden, wobei die flüssige Komponente des Gels durch ein Gas ersetzt wird, ohne dass die Gelstruktur kollabiert, beispielsweise durch superkritische Trocknung oder Gefriertrocknung. Aerogele bestehen strukturell aus einer Verästelung von Partikelketten (dendritische Struktur) mit sehr vielen Zwischenräumen (Poren), insbesondere in Form offener Poren. Die Partikelketten weisen Kontaktstellen zueinander auf, so dass das Aerogel als stabiles, schwammartiges Netz aufgefasst werden kann. Die Partikelketten selbst ergeben sich häufig durch die Fusion von beispielsweise sphärischen Partikeln. Ein sehr hoher Volumenanteil der Aerogele besteht aus Poren, insbesondere offenen Poren. Daher weisen Aerogele eine sehr geringe Dichte auf. Die erfindungsgemäße Aerogel-Lage hat daher ein geringes Gewicht, so dass das Gewicht der Seitenscheibe selbst durch vergleichsweise dicke Aerogel-Lagen nicht wesentlich erhöht wird. Aerogele können darüber hinaus eine hohe optische Transparenz aufweisen, was für Anwendungen in Verglasungen besonders vorteilhaft ist. Aerogele können beispielsweise durch Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden.
Es können Einlagerungen in den Poren vorhanden, beispielsweise um die mechanischen, thermischen oder optischen Eigenschaften der Aerogel-Lage zu beeinflussen. Die Poren sind typischerweise luftgefüllt, abgesehen von etwaigen Einlagerungen. Die erfindungsgemäße Aerogel-Lage kann auch Aerogel-Schicht bezeichnet werden oder als Lage oder Schicht aus einem Aerogel oder auf Basis eines Aerogels.
Unter der Porosität wird im Sinne der Erfindung der Anteil des Volumens der Poren am Gesamtvolumen des Aerogels bezeichnet. Die erfindungsgemäße Aerogel-Lage ist bevorzugt aus einem Aerogel beziehungsweise auf Basis eines Aerogels ausgebildet, welches eine Porosität von 50% bis 99,98% aufweist, besonders bevorzugt von 80% bis 99%, ganz besonders bevorzugt von 85% bis 98%. Die Porosität kann durch Gassorptionsmessung mit Stickstoff als Messgas bestimmt werden, insbesondere mit Kohlendioxid (CO2) als Messgas bei einer Temperatur von 273 K.
Die Porengröße des Aerogels beträgt bevorzugt von 1 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 10 nm bis 40 nm. Damit ist insbesondere der Durchmesser der typischerweise näherungsweise kugelförmigen Poren gemeint. Auch die Porengröße kann mit der besagten Gassorptionsmessung bestimmt werden.
Die Dichte des Aerogels beträgt bevorzugt von 0,16 mg/cm3 bis 500 mg/cm3, besonders bevorzugt von 10 mg/cm3 bis 300 mg/cm3. Damit ist die Rohdichte gemeint basierend auf dem Volumen einschließlich der Porenräume, wobei die Luft in den Poren nicht in die Masse eingerechnet wird. Die Partikel, welches das Netzwerk an Partikelketten aufbauen, weisen typischerweise eine Größe von 1 nm bis 10 nm auf.
Aerogele können aus verschiedenen Materialien gebildet werden (Material der Partikelketten). Das Aerogel der erfindungsgemäßen Aerogel-Lage ist bevorzugt aus Silikat, aus einem Polymer, aus Kohlenstoff, aus Cellulose oder aus einem Metalloxid ausgebildet. Grundsätzlich sind sämtliche Polymere und Metalloxide geeignet. Beispiele sind Polyimid für ein Polymer und Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid für Metalloxide. Silikat-Aerosole besitzen streng genommen nicht die chemische Zusammensetzung eines Silikats, sondern etwa SiO(OH)y(OR)z, wobei R ein organischer Rest ist und die Parameter y und z vom Herstellungsprozess abhängig sind. Sie werden dennoch allgemein derart bezeichnet und der Ausdruck Silikat auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend benutzt. Im Englischen ist auch die Bezeichnung „silica aerogel“ gebräuchlich (also SiO2-Aerogel). Für die erfindungsgemäße Aerogel-Lage sind Silikat-Aerogele, Polymer-Aerogele und Cellulose- Aerogele besonders bevorzugt. Diese Aerogele sind gut erforscht und bereits in großer Zahl kommerziell erhältlich.
Die Aerogel-Lage ist bevorzugt transparent, so dass sie die Durchsicht durch die Seitenscheibe nicht einschränkt. Die Aerogel-Lage weist bevorzugt eine Lichttransmission von mehr als 70% auf, besonders bevorzugt mehr als 80%. Die Aerogel-Lage ist bevorzugt farblos.
Die Fahrzeug-Seitenscheibe ist erfindungsgemäß außerdem mit einer Vakuumisolierverglasung ausgestattet, welche gemeinsam mit der Aerogel-Lage die wärmedämmenden Eigenschaften bereitstellt. Die Vakuumisolierverglasung umfasst eine erste Glasschicht und eine zweite Glasschicht, welche über Abstandsmittel voneinander beabstandet sind, so dass ein Zwischenraum zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht ausgebildet wird, welcher evakuiert ist.
Die erste Glasschicht und die zweite Glasschicht weisen eine Dicke von beispielsweise 0,3 mm bis 5 mm auf, bevorzugt von 0,3 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 2 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 ,5 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 1 mm, beispielsweise von 0,5 mm bis 0,7 mm. Die erste Glasschicht und die zweite Glasschicht sind bevorzugt dünner ausgebildet als die erste Scheibe und die zweite Scheibe der Seitenscheibe. Die erste Glasschicht und die zweite Glasschicht sind bevorzugt aus Glas gefertigt. Es kann ebenfalls Kalk-Natron-Glas eingesetzt werden. Die erste und die zweite Glasschicht sind bevorzugt chemisch vorgespannt, insbesondere wenn sie als sehr dünne Glasschichten (beispielsweise mit Dicken von 0,5 mm bis 1 mm) realisiert sind. Sie sind dann besonders bevorzugt aus Aluminosilikatglas ausgebildet, welches sich sehr gut chemisch vorspannen lässt.
Der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm bis 1 mm auf, besonders bevorzugt von 0,2 mm bis 0,5 mm. Damit wird eine gute thermische Isolierung erreicht, ohne dass die Dicke der Seiten zu stark erhöht werden müsste. Die Dicke des Zwischenraums entspricht dem Abstand der einander zugewandten Oberflächen der ersten und der zweiten Glasschicht.
Der Zwischenraum ist erfindungsgemäß evakuiert, wodurch sich aus der ersten Glasschicht und der davon beabstandeten zweiten Glasschicht eine Vakuumisolierverglasung ergibt. Damit ist gemeint, dass im Zwischenraum ein Unterdrück herrscht, also ein Druck, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck. Der Druck im Zwischenraum beträgt bevorzugt höchstens 100 mbar, besonders bevorzugt höchstens 10 mbar. Der Druck kann beispielsweise von 0,01 mbar bis 100 mbar betragen, bevorzugt von 0,1 mbar bis 10 mbar.
Die Vakuumisolierverglasung weist Abstandsmittel auf, welche dafür sorgen, dass sich die erste und die zweite Glasschicht trotz des zwischen ihnen herrschenden Unterdrucks nicht verformen. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht wird durch die Abstandsmittel bevorzugt konstant gehalten, so dass die erste und die zweite Glasschicht parallel zueinander angeordnet sind.
Die Abstandsmittel umfassen bevorzugt eine Mehrzahl von Abstandshalter-Säulen. Die Abstandshalter-Säulen sind (bevorzugt gleichmäßig) über die Fläche der ersten und der zweiten Glasschicht verteilt. Die Anzahl der Abstandshalter-Säulen und ihr Abstand zueinander richtet sich nach der Dicke der Glasschichten sowie dem im Zwischenraum herrschenden Unterdrück. Je dünner die Glasschichten sind (und je geringer der Druck im Zwischenraum), desto eher neigen sie zur Verformung, was eine größere Anzahl von Abstandshalter-Säulen notwendig macht. Die Abstandshalter-Säulen sind bevorzugt transparent, um die Durchsicht durch die Seitenscheibe nicht wesentlich zu beeinträchtigen. Sie bestehen bevorzugt aus Glas oder Kunststoff.
Die Abstandsmittel umfassen besonders bevorzugt außerdem einen umlaufenden Abstandshalter in einem Randbereich zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht. Der umlaufende Abstandshalter verläuft umlaufend in einem Randbereich zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht. Der evakuierte Zwischenraum wird begrenzt durch die erste Glasschicht, die zweite Glasschicht und den umlaufenden Abstandshalter. Der Abstandshalter ist beispielsweise als Glas, Kunststoff, Metall oder einer Metalllegierung gefertigt, bevorzugt aus transparentem Glas oder Kunststoff.
Um das Vakuum (genauer gesagt den Unterdrück) im Zwischenraum aufrecht zu erhalten, weist die Vakuumisolierverglasung bevorzugt eine gasdichte Randversiegelung auf. Der umlaufende Abstandshalter (falls vorhanden) kann selbst als Randversiegelung wirken oder die Vakuumisolierverglasung kann mit einer zusätzlichen Randversiegelung ausgestattet sein, beispielsweise aus Glas, einem Metall oder einer Metalllegierung (beispielsweise rostfreiem Stahl, Silber oder Kupfer) oder einem gasdichten Kunststoff.
Die erste Scheibe, die zweite Scheibe und die etwaigen Verbindungsschichten können mit fachüblichen Beschichtungen oder Aufdrucken ausgestattet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der zur Aerogel-Lage und der Vakuumisolierverglasung hingewandten, innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe (also derjenigen Scheibe, ausgewählt aus erster Scheibe und zweiter Scheibe, welche die Außenscheibe der Fahrzeug-Seitenscheibe bildet) eine IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht. Diese Beschichtung kann auch als Sonnenschutzbeschichtung (solar control coating) bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der zur Aerogel-Lage und zur Vakuumisolierverglasung hingewandten, außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe (also derjenigen Scheibe, ausgewählt aus erster Scheibe und zweiter Scheibe, welche die Innenscheibe der Fahrzeug-Seitenscheibe bildet) eine IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht. Diese Beschichtung kann auch als emissivitätsmindernde Beschichtung (LowE coating) bezeichnet werden. Die Sonnenschutzbeschichtung und die emissivitätsmindernde Beschichtung sind bevorzugt Dünnschichtstapel, also Schichtenfolgen dünner Einzelschichten. Die Sonnenschutzbeschichtung und die emissivitätsmindernde Beschichtung umfassen jeweils mindestens eine IR-reflektierende Schicht. Die IR-reflektierende Schicht ist bevorzugt eine metallische Schicht, besonders bevorzugt auf Basis von Silber. Die IR-reflektierende Schicht enthält bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Palladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Die Dicke der Silberschicht beträgt üblicherweise von 5 nm bis 20 nm.
Außer der metallischen Schicht sind typischerweise dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen vorhanden. Dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen werden im Folgenden auch als dielektrische Schichtmodule bezeichnet. Die Sonnenschutzbeschichtung und die emissivitätsmindernde Beschichtung umfassen jeweils n metallische Schichten und (n+1) dielektrische Schichtmodule, wobei die dielektrischen Schichtmodule und die metallischen Schichten alternierend angeordnet sind, so dass jede metallische Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichtmodulen angeordnet ist und zwischen benachbarten metallischen Schichten jeweils ein Schichtmodul angeordnet ist. Die Zahl n ist hierbei eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 (n > 1).
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Sonnenschutzbeschichtung und die emissivitätsmindernde Beschichtung jeweils mindestens zwei metallische Schichten auf (n > 2), beispielsweise genau zwei metallischen Schichten (n = 2), oder sogar mindestens drei metallische Schichten (n > 3), beispielsweise genau drei metallische Schichten (n = 3). Durch eine Mehrzahl von metallischen Schichten kann die IR-reflektierende Wirkung verbessert werden, ohne die Lichttransmission zu sehr zu reduzieren, weil die einzelnen metallischen Schichten dünner ausgebildet werden können. Andererseits sollte die Anzahl der metallischen Schichten nicht zu groß werden, um den Produktionsaufwand gering zu halten. Die IR- reflektierenden metallischen Schichten weisen bevorzugt unabhängig voneinander Dicken von 5 nm bis 20 nm auf.
Die Schichtmodule können, unabhängig voneinander, als einzelne dielektrische Schichten oder als dielektrische Schichtenfolgen (also eine Mehrzahl aufeinanderfolgender dielektrische Schichten) ausgebildet sein. Gebräuchliche dielektrische Schichten eines solchen Dünnschichtstapels sind beispielsweise:
Entspiegelungsschichten, welche die Reflexion von sichtbarem Licht senken und somit die Transparenz der beschichteten Scheibe erhöhen, beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (SisN^, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Titanoxid (TiCh), Aluminiumnitrid (AIN) oderZinnoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 10 nm bis 100 nm;
- Anpassungsschichten, welche die Kristallinität der elektrisch leitfähigen Schicht verbessern, beispielsweise auf Basis von Zinkoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm;
Glättungsschichten, welche die Oberflächenstruktur für die darüberliegenden Schichten verbessern, beispielsweise auf Basis eines nichtkristallinen Oxids von Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und/oder Indium, insbesondere auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm.
Die Sonnenschutzbeschichtung und die emissivitätsmindernde Beschichtung können jeweils optional Blockerschichten umfassen, welche die metallischen Schichten vor Degeneration schützen. Blockerschichten sind typischerweise sehr dünne metallhaltige Schichten auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom, Zirkonium oder Legierungen davon mit Schichtdicken von beispielsweise 0,1 nm bis 0,5 nm.
Ist eine Verbindungsschicht zwischen Außenscheibe und der mit ihr verbundenen Aerogel- Lage beziehungsweise Vakuumisolierverglasung vorhanden, so kann die Sonnenschutzbeschichtung auch in diese Verbindungsschicht eingelagert sein, statt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht zu sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie (bevorzugt auf Basis von PET), welche zwischen zwei thermoplastische Lagen eingelegt ist. Ist eine Verbindungsschicht zwischen Innenscheibe und der mit ihr verbundenen Aerogel-Lage beziehungsweise Vakuumisolierverglasung vorhanden, so kann die emissivitätsmindernde Beschichtung auch in diese Verbindungsschicht eingelagert sein, statt auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht zu sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie (bevorzugt auf Basis von PET), welche zwischen zwei thermoplastische Lagen eingelegt ist. Die Seitenscheibe kann grundsätzlich auch eine emissivitätsmindernde Beschichtung auf der von der Aerogel-Lage abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufweisen. Eine solche emissivitätsmindernde Beschichtung ist typischerweise ein transparenter Stapel von Dünnschichten. Die emissivitätsmindernde Beschichtung weist bevorzugt mindestens eine, besonders bevorzugt genau eine elektrisch leitfähige Schicht auf, welche die IR-reflektierenden Eigenschaften bereitstellt. Die leitfähige Schicht ist bevorzugt auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO, transparent conductive oxide) ausgebildet, insbesondere Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide), alternativ Indium-Zink- Mischoxid (IZO), Gallium-dotiertes Zinnoxid (GZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, SnO2:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, SnO2:Sb) oder Niob-dotiertes Titanoxid (TiÜ2:Nb). Im Gegensatz zu Metallen sind TCOs nicht korrosionsanfällig, so dass sie auf der exponierten innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe eingesetzt werden können. Außer der leitfähigen Schicht weist die Beschichtung typischerweise dielektrische Schichten auf (beispielsweise auf Basis von Siliziumoxid oder -nitrid), die insbesondere der Optimierung der optischen Eigenschaften (beispielsweise Lichttransmission) dienen oder als Barriereschichten zur Regulierung von Sauerstoffdiffusion bei der Abscheidung der Beschichtung dienen.
Emissivitätsmindernde Beschichtungen dieser Art mit TCO-Schichten sind insbesondere für klassische Verbundscheiben gebräuchlich, bei denen die Innenscheibe infolge von Wärmeleitung erwärmt wird. Da von der erwärmten Innenscheibe eine Wärmestrahlung in Richtung des Innenraums ausgeht, ist es bei solchen Verbundscheiben erforderlich, die emissivitätsmindernde Beschichtung innenraumseitig der Innenscheibe anzuordnen, also auf der exponierten innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Bei der erfindungsgemäßen Seitenscheibe wird die Wärmeleitung durch die Aerogel-Lage wirksam verringert, so dass es nicht zwingend erforderlich ist, die emissivitätsmindernde Beschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufzubringen. Die bereits beschriebene emissivitätsmindernde Beschichtung mit der mindestens einen metallischen Schicht, insbesondere Silberschicht, auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe ist daher gegenüber einer emissivitätsmindernden Beschichtung mit einer TCO-Schicht auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe bevorzugt. Metallische Schichten erreichen ihre IR-reflektierende Wirkung mit geringeren Schichtdicken und sind kostengünstiger abzuscheiden als TCO-Schichten. Zudem würde eine Beschichtung auf der exponierten innenraumseitigen Oberfläche bei einer heb- und senkbaren Seitenscheibe mechanisch stark belastet werden, beispielsweise durch Kontakt zu Dichtlippen des Seitenfensters, welche beim Heben und Senken der Seitenscheibe über die Beschichtung reiben.
Mit Emissivität wird das Maß bezeichnet, welches angibt, wie viel Wärmestrahlung die Scheibe in Einbaulage im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (einem schwarzen Körper) in einen Innenraum abgibt. Emissivitätsmindernde Beschichtungen haben die Funktion, die Einstrahlung von Wärme in den Innenraum zu vermeiden (IR-Anteile der Sonnenstrahlung und insbesondere die thermische Strahlung der Scheibe selbst) und ebenso die Abstrahlung von Wärme aus dem Innenraum heraus. Sie weisen reflektierende Eigenschaften gegenüber infraroter Strahlung auf, insbesondere gegenüber Wärmestrahlung im Spektralbereich von 5 pm - 50 pm (vgl. auch Norm DIN EN 12898:2019-06). Dadurch wird der thermische Komfort im Innenraum wirkungsvoll verbessert. Die emissivitätsmindernden Beschichtungen können bei hohen Außentemperaturen und Sonneneinstrahlung die von der gesamten Scheibe in Richtung des Innenraums abgestrahlte Wärmestrahlung zumindest teilweise reflektieren. Bei niedrigen Außentemperaturen können sie die aus dem Innenraum abgestrahlte Wärmestrahlung reflektieren und somit die Wirkung der kalten Scheibe als Wärmesenke verringern. Durch die emissivitätsmindernde Beschichtung wird der thermische Komfort im Innenraum weiter erhöht.
Für die thermische Isolationswirkung der Seitenscheibe und den thermischen Komfort im Innenraum ist es besonders vorteilhaft, wenn die Seitenscheibe sowohl die bereits beschriebene Sonnenschutzbeschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe als auch die bereits beschriebene emissivitätsmindernde Beschichtung auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufweist. Diese Ausgestaltung ist daher besonders bevorzugt. Zusammenfassend ist also besonders bevorzugt auf den zur Aerogel- Lage und der Vakuumisolierverglasung hingewandten Oberflächen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe jeweils eine IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht (nämlich die Sonnenschutzbeschichtung auf der Außenscheibe und die emissivitätsmindernde Beschichtung auf der Innenscheibe), bevorzugt umfassend mindestens zwei Schichten auf Basis von Silber.
Die IR-reflektierenden Beschichtungen erstrecken sich bevorzugt nicht über den Abstandshalter hinaus. Stattdessen ist ein umlaufender, der äußeren Umgebung zugewandter Bereich des Abstandshalters auf einem beschichtungsfreien Randbereich der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet (Variante A). Die Beschichtungen haben dann keinen Kontakt zur umgebenden Atmosphäre und sind im Hohlraum vor Korrosion und Beschädigung geschützt. Bei Variante B gilt ebenso, dass die Sonnenschutzbeschichtung zwischen erste Scheibe und Vakuumisolierverglasung keinen Kontakt zur Atmosphäre aufweisen sollte.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Scheibe und die zweite Scheibe im Wesentlichen kongruent und der Abstandshalter verläuft umlaufend in einem Randbereich sowohl der ersten als auch der zweiten Scheibe. In dieser Ausgestaltung wird die Seitenscheibe im Wesentlichen über ihre gesamte Fläche durch den erfindungsgemäßen Verbund aus Außenscheibe, Innenscheibe, Vakuumisolierverglasung und Aerogel-Lage gebildet.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ragt ein zur Anbindung an eine Fahrzeug- Karosserie vorgesehener Anbindungsabschnitt der ersten Scheibe über die zweite Scheibe hinaus. Alternativ ragt ein zur Anbindung an eine Fahrzeug-Karosserie vorgesehener Anbindungsabschnitt der zweiten Scheibe über die erste Scheibe hinaus. Eine Scheibe ist also größer als die andere Scheibe (nämlich diejenige, welche über die andere Scheibe hinausragt) und die Seitenscheibe wird nur in einem Bereich durch den erfindungsgemäßen Verbund aus Außenscheibe, Innenscheibe, Vakuumisolierverglasung und Aerogel-Lage gebildet. Dieser Bereich wird im Sinne der Erfindung als Fensterbereich bezeichnet. Er ist dafür vorgesehen, die Fensteröffnung des Fahrzeugs im geschlossenen Zustand vollständig abzudecken (wobei er sich von dort aus in die Fahrzeugkarosserie hinein erstreckt). Der Abstandshalter verläuft umlaufend in einem Randbereich des Fensterbereichs und der kleineren Scheibe. Die Seitenscheibe weist einen weiteren Bereich auf, der nur durch die größere Scheibe gebildet wird und zur Verbindung der Seitenscheibe mit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere dem darin befindlichen Mechanismus zum Heben und Senken der Seitenscheibe, vorgesehen ist. Dieser Bereich wird im Sinne der Erfindung als Anbindungsbereich bezeichnet. Er ist in Einbaulage sowohl im geöffneten als auch im geschlossenen Zustand des Fensters stets innerhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet und somit zu keiner Zeit sichtbar.
Der Anbindungsbereich ist in (der im Wesentlichen vertikalen) Einbaulage der Seitenscheibe bevorzugt unterhalb des Fensterbereichs angeordnet, weist also einen geringen Abstand zum Erdboden auf. An der Oberkante der Seitenscheibe (in Einbaulage nach oben weisend) sowie der Vorderkante und der Hinterkante (in Einbaulage bezogen auf die Fahrtrichtung nach vorne beziehungsweise hinten weisend) sind die erste Scheibe und die zweite Scheibe bevorzugt im Wesentlichen bündig angeordnet. Der Anbindungsabschnitt enthält die Unterkante der Seitenscheibe (in Einbaulage nach unten weisend), welche mit der Unterkante der größeren Scheibe identisch ist.
In diesem Fall muss nur die größere Scheibe mit der Fahrzeugkarosserie verbunden werden, was den Vorteil hat, dass herkömmliche Anbindungsmechaniken verwendet werden können, wie sie beispielsweise auch bei Seitenscheiben aus Einzelglasscheiben zum Einsatz kommen.
Zur Anbindung von herkömmlichen Seitenscheiben an den Mechanismus zum Heben und Senken kann insbesondere auf zwei verschiedene Arten erfolgen: in einer ersten Variante weist die Seitenscheibe Durchführungen (Löcher) in der Nähe der Unterkante auf, in welche der Mechanismus beispielsweise durch ein Klemm- oder Schraubelement eingreifen kann. In einer zweiten Variante ist ein im Wesentliches Y-förmiges Halteelement vorgesehen, mit zwei parallelen Anlageabschnitten, die an jeweils einer der externen Oberflächen der Seitenscheibe befestigt, insbesondere angeklebt, werden, und einen sich mit der Seitenscheibe fluchtend von den Anlageabschnitten nach unten erstreckenden Befestigungsabschnitt, der mit dem Mechanismus zum Heben und Senken verbunden wird. Der Befestigungsabschnitt weist dazu typischerweise ebenfalls Durchführungen auf, in welche ein Klemm- oder Schreibelement eingesetzt werden kann.
Beide Varianten sind auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung anwendbar, wobei bei der Ausgestaltung mit den kongruenten Scheiben die Variante mit dem Y-förmigen Halteelement bevorzugt ist, während bei der Ausgestaltung mit dem über die kleinere Scheibe hinausragenden Anbindungsabschnitt der größeren Scheibe beide Varianten gleichermaßen anwendbar sind.
In einer ersten Variante der Erfindung weist die Seitenscheibe demnach mindestens eine Durchführung auf, bevorzugt mindestens zwei Durchführungen, insbesondere genau zwei Durchführungen. Die Durchführungen sind bevorzugt in der Nähe der Unterkante angeordnet, weisen also einen geringeren Abstand zur Unterkante auf als zu allen übrigen Kanten. Die Durchführungen sind zur Verbindung der Seitenscheibe mit dem Mechanismus zum Heben und Senken in der Fahrzeugkarosserie vorgesehen und in einem an die Unterkante angrenzenden Abschnitt der Seitenscheibe angeordnet, welcher bestimmungsgemäß auch im geschlossenen Zustand des Seitenfensters stets innerhalb der Fahrzeugkarossiere angeordnet ist und nicht sichtbar ist. Zur Verbindung mit dem Hebe- und Senkmechanismus wird bevorzugt ein Klemmelement in die Durchführung eingeklemmt oder ein Schraubelement in der Durchführung verschraubt. Die Durchführung ist ein durchgehendes Loch durch die gesamte Seitenscheibe zwischen ihren externen Oberflächen. Wenn die Seitenscheibe einen Anbindungsabschnitt aufweist, der sich über den erfindungsgemäßen Verbund hinaus erstreckt und nur durch die größere Scheibe gebildet wird, erstreckt sich die Durchführung nur durch die besagte größere Scheibe. Dies ist einfach zu bewerkstelligen, weshalb die Anbindung über die Durchführung bevorzugt bei der Ausgestaltung mit dem aus der größeren Scheibe gebildeten Anbindungsabschnitt gewählt wird. Bei der Ausgestaltung mit den kongruenten Scheiben ist diese Art der Anbindung weniger bevorzugt, weil sich die Durchführung durch den gesamten Verbund aus Außenscheibe, Aerogel-Lage, Vakuumisolierverglasung und Innenscheibe erstrecken müsste, was insbesondere bei der Isolierverglasung weitere Maßnahmen zur Abdichtung um die Durchführung erforderlich machen würde.
In einer zweiten Variante der Erfindung weist die Seitenscheibe keine derartigen Durchführungen auf. Stattdessen ist mindestens ein Halteelement, bevorzugt mindestens zwei Halteelemente, insbesondere genau zwei Halteelemente an der Unterkante der Seitenscheibe angebracht. Die Halteelemente sind zur Verbindung der Seitenscheibe mit dem Mechanismus zum Heben und Senken in der Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Jedes Halteelement weist mindestens einen Anlageabschnitt auf, der in einem an die Unterkante angrenzenden Bereich an einer externen Oberfläche der Seitenscheibe angebracht ist, insbesondere über eine Klebstoffschicht. Jedes Halteelement weist außerdem einen sich an den Anlageabschnitt anschließenden Befestigungsabschnitt auf, der außerhalb der Fläche der Seitenscheibe angeordnet ist und der Verbindung mit dem Hebe- und Senkmechanismus dient. Dieser Befestigungsabschnitt ist bevorzugt mit einer Durchführung versehen. Zur Verbindung mit dem Hebe- und Senkmechanismus wird bevorzugt ein Klemmelement in die Durchführung eingeklemmt oder ein Schraubelement in der Durchführung verschraubt. Typische und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Halteelemente sind Y- artig ausgebildet und weisen zwei parallele Anlageabschnitte auf, wobei jeder Anlageabschnitt an einerder externen Oberflächen der Seitenscheibe befestigt (insbesondere angeklebt) ist, und einen sich an die Anlageabschnitte anschließenden Befestigungsabschnitt. Wenn die Seitenscheibe vollflächig aus dem erfindungsgemäßen Verbund aus Außenscheibe, Aerogel-Lage, Vakuumisolierverglasung und Innenscheibe ausgebildet ist, so sind die besagten externen Oberflächen, an denen die Anlageabschnitt befestigt sind, die von der Aerogel-Lage abgewandten Oberflächen von erster und zweiter Scheibe, also die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Wenn die Seitenscheibe einen Anbindungsabschnitt aufweist, der sich über den erfindungsgemäßen Verbund hinaus erstreckt und nur durch die größere Scheibe gebildet wird, so sind die besagten externen Oberflächen die außenseitige und die innenraumseitige Oberfläche eben jener größeren Scheibe.
Die erfindungsgemäße Seitenscheibe ist transparent, so dass eine Durchsicht möglich ist. Die Seitenscheibe weist bevorzugt eine Lichttransmission von mindestens 70% auf. Dann kann die Seitenscheibe problemlos auch als vordere Seitenscheibe eingesetzt werden (Seitenscheibe des Fahrer- und Beifahrerplatzes), für welche gesetzliche Mindestanforderungen hinsichtlich der Lichttransmission bestehen. Mit Lichttransmission ist dabei die Gesamttransmission gemeint, bestimmt durch das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben.
Die erste Scheibe, die zweite Scheibe, die Vakuumisolierverglasung und die Aerogel-Lage, die etwaigen Verbindungsschichten sowie die etwaigen Beschichtungen werden geeignet ausgebildet, um die gewünschte Lichttransmission zu gewährleisten. Die erste Scheibe, die zweite Scheibe, die Vakuumisolierverglasung die Aerogel-Lage und die etwaigen Verbindungsschichten sind bevorzugt klar und farblos. Sie können aber unabhängig voneinander geringfügige Tönungen oder Färbungen aufweisen, solange die Lichttransmission dadurch nicht zu stark herabgesetzt wird. Auch der Abstandshalter ist bevorzugt klar und transparent, zumindest dann, wenn er in Durchsicht durch die Seitenscheibe sichtbar ist und nicht etwa durch opake Abdeckdrucke verdeckt ist.
Die Seitenscheibe kann plan sein oder auch zylindrisch oder sphärisch gebogen. Im Insbesondere bei Personenkraftwagen sind sphärisch gebogene Seitenscheiben üblich.
Die erfindungsgemäße Seitenscheibe nach Variante A kann hergestellt werden, indem der Abstandshalter über Verbindungschichten mit der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe verbunden wird, wobei die Aerogel-Lage und die Vakuumisolierverglasung vom Abstandshalter umgeben wird. Die Vakuumisolierverglasung wird bevorzugt als vorgefertigtes Bauteil mit bereits evakuiertem Zwischenraum bereitgestellt und über einer Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden. Dieser Verbindungsschicht ist bevorzugt dieselbe Verbindungsschicht, mit der auch der Abstandshalter mit der ersten Scheibe verbunden wird.
Die erfindungsgemäße Seitenscheibe nach Variante B kann hergestellt werden, indem die Vakuumisolierverglasung (bevorzugt bereitgestellt als vorgefertigtes Bauteil mit bereits evakuiertem Zwischenraum) über eine Verbindungsschicht mit der ersten Scheibe verbunden wird und der Abstandshalter über Verbindungschichten mit der Vakuumisolierverglasung und der zweiten Scheibe verbunden wird, wobei die Aerogel-Lage und vom Abstandshalter umgeben wird.
Die Aerogel-Lage kann als vorgefertigter Block oder Platte bereitgestellt werden und ebenfalls über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden werden. Wird die Aerogel- Lage über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe verbunden, so ist die Verbindungsschicht bevorzugt dieselbe Verbindungsschicht, mit der auch der Abstandshalter mit der zweiten Scheibe verbunden wird. Alternativ kann die Aerogel-Lage direkt auf der zweiten Scheibe erzeugt werden, so dass die zweite Scheibe schon mit der daran anhaftenden Aerogel-Lage bereitgestellt wird und anschließend über den Abstandshalter mit der ersten Scheibe beziehungsweise der Vakuumisolierverglasung verbunden wird. In diesem Fall kann die Verbindungsschicht, mit welcher der Abstandshalter mit der zweiten Scheibe verbunden ist, sich optional auch zwischen die Aerogel-Lage und die Vakuumisolierverglasung erstrecken.
Um die Herstellung einer Aerogel-Lage als vorgefertigter Block beziehungsweise Platte zu erleichtern, kann sie beispielsweise auf einer T rägerfolie erzeugt werden. Die T rägerfolie kann anschließend entfernt werden oder dauerhaft in der Seitenscheibe verbleiben. Verfahrenstechnisch besonders vorteilhaft ist es, wenn die Trägerfolie eine Verbindungsschicht ist, beispielsweise eine thermoplastische Folie (wie PVB-Folie) oder eine OCA-Folie. Dann kann die Aerogel-Lage direkt über die Trägerfolie mit einem weiteren Element der Seitenscheibe verbunden werden
Sind die Verbindungsschichten thermoplastische Lagen, so erfolgt die Verbindung durch an sich bekannte Laminationsverfahren, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Lamination erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Fahrzeug- Seitenscheibe als Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens, insbesondere als heb- und senkbare Seitenscheibe. Die Seitenscheibe wird besonders vorteilhaft bei Elektrofahrzeugen eingesetzt, bei denen der durch sie bewirkte verringerte Energieverbrauch zu einer längeren Batterielaufzeit führt. Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug, welches mit der erfindungsgemäßen Fahrzeug- Seitenscheibe ausgestattet ist. Die Seitenscheibe ist dabei bevorzugt eine heb- und senkbare Seitenscheibe. Das Fahrzeug kann im Prinzip jedes beliebige Land-, Luft oder Wasserfahrzeug sein. Das Fahrzeug ist bevorzugt ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug, besonders bevorzugt ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, insbesondere ein Elektrofahrzeug (Elektro-Personenkraftwagen).
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeug- Seitenscheibe,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang X-X‘ durch die Fahrzeug-Seitenscheibe aus Figur 1 ,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vakuumisolierverglasung der Fahrzeug-Seitenscheibe aus Figur 1 ,
Fig. 4 einen Querschnitt entlang X-X‘ durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Seitenscheibe,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeug- Seitenscheibe,
Fig. 6 einen Querschnitt entlang Y-Y‘ durch die Fahrzeug-Seitenscheibe aus Figur 5,
Figur 1 , Figur 2 und Figur 3 zeigen je ein Detail einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Seitenscheibe S. Die Seitenscheibe S ist als zu öffnende (das heißt heb- und senkbare) Seitenscheibe für das vordere Seitenfenster eines Personenkraftwagens vorgesehen.
Die Seitenscheibe S umfasst eine erste Scheibe 1 und eine zweite Scheibe 2, zwischen denen ein rahmenartiger Abstandshalter 4 umlaufend in einem Randbereich der Seitenscheibe S und eine Aerogel-Lage 3 und eine Vakuumisolierverglasung 8 angeordnet sind. Der Abstandshalter 4 und die Vakuumisolierverglasung 8 sind über eine erste Verbindungsschicht 5a mit der ersten Scheibe 1 verbunden. Der Abstandshalter 4 und die Aerogel-Lage 3 sind über eine zweite Verbindungsschicht 5b mit der zweiten Scheibe 2 verbunden. Die erste Scheibe 1 bildet die Außenscheibe der Seitenscheibe S, ist also in Einbaulage der äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt. Die zweite Scheibe 2 bildet die die Innenscheibe der Seitenscheibe S, ist also in Einbaulage dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt.
Die erste Scheibe 1 und die zweite Scheibe 2 sind thermisch vorgespannte Glasscheiben aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von jeweils 2,1 mm. Die Verbindungsschichten 5a, 5b sind thermoplastischen Lagen und jeweils als 0,76 mm dicke PVB-Folien ausgebildet. Die Aerogel- Lage 3 weist beispielsweise eine Dicke von 2 mm auf und ist aus einem transparenten Polymer-Aerogel ausgebildet. Der Abstandshalter 4 ist aus transparentem Polycarbonat (PC) gefertigt. Er weist eine Breite von 5 mm aus und eine Höhe (Dimension zwischen erster Scheibe 1 und zweiter Scheibe 2) von 3,7 mm. Die Höhe des Abstandshalters 4 entspricht ungefähr der summierten Dicke von Aerogel-Lage 3 und Vakuumisolierverglasung 8.
Die Vakuumisolierverglasung 8, die in Figur 3 detailliert dargestellt ist, ist gebildet aus einer ersten Glasschicht 8a und einer zweiten Glasschicht 8b, welche über einen umlaufenden Abstandshalter 8d im Randbereich sowie über gleichmäßig über die Fläche verteilte Abstandshalter-Säulen 8e miteinander verbunden sind und auf Abstand gehalten werden. Dadurch wird ein Zwischenraum 8c zwischen der ersten Glasschicht 8a und der zweiten Glasschicht 8b ausgebildet, welcher evakuiert ist. Die erste Glasschicht 8a ist der ersten Scheibe 1 der Seitenscheibe S zugewandt, die zweite Glasschicht 8b der Aerogel-Lage 3. Die erste Glasschicht 8a und die zweite Glasschicht 8b sind jeweils aus chemisch vorgespanntem Aluminosilikatglas ausgebildet und weisen eine Dicke von jeweils 0,7 mm auf. Der Zwischenraum 8c weist eine Dicke von 0,3 mm auf. Die Abstandshalter-Säulen 8e sind aus Glas oder einem transparenten Kunststoff ausgebildet. Der umlaufende Abstandshalter 8d ist aus einem Kunststoff ausgebildet. Außerdem ist der umlaufende Abstandshalter 8d mit einer nicht dargestellten Randversiegelung ausgestattet, welche den Zwischenraum 5c gasdicht abschließt.
Die Aerogel-Lage 3 und die Vakuumisolierverglasung 8 weisen thermisch isolierende Eigenschaften auf, so dass eine Wärmeleitung durch die Seitenscheibe S verringert wird. Die zweite Scheibe 2 und der Fahrzeug-Innenraum werden dadurch bei Sonneneinstrahlung weniger stark erwärmt. Ebenso wird im Winter der Wärmeverlust des Innenraums über die Seitenscheibe S verringert. Die Aerogel-Lage 3 und die Vakuumisolierverglasung 8 erhöhen also den thermischen Komfort im Fahrzeug-Innenraum. Die Aerogel-Lage 3 und die Vakuumisolierverglasung 8 weisen ein geringes Gewicht auf, so dass auch das Gesamtgewicht der Seitenscheibe S gering bleibt. Die Aerogel-Lage 3 weist außerdem akustisch isolierende Eigenschaften auf, so dass störende Außengeräusche abgeschirmt werden.
Auf der zur Vakuumisolierverglasung 8 und zur zweiten Scheibe 2 hingewandten Oberfläche der ersten Scheibe 1 (Außenscheibe) ist eine IR-reflektierende Beschichtung 6 als Sonnenschutzbeschichtung aufgebracht. Auf der zur Aerogel-Lage 3 und zur ersten Scheibe 1 hingewandten Oberfläche der zweiten Scheibe 2 (Innenscheibe) ist eine IR-reflektierende Beschichtung 7 als emissivitätsmindernde Beschichtung aufgebracht. Die IR-reflektierende Beschichtung 6 ist insbesondere dafür vorgesehen, infrarote Anteile der Sonnenstrahlung zu reflektieren und eine Erwärmung der dahinter befindlichen Schichten der Seitenscheibe sowie des Fahrzeug-Innenraums infolge dieser direkten Sonneneinstrahlung zu verringern. Die IR- reflektierende Beschichtung 7 ist insbesondere dafür vorgesehen, bei hohen Außentemperaturen die Wärmestrahlung der erwärmten ersten Scheibe 1 , Vakuumisolierverglasung 8 und Aerogel-Lage 3 zu reflektieren und bei geringeren Außentemperaturen die vom Fahrzeug-Innenraum ausgehende Wärmestrahlung zu reflektieren. Durch die IR-reflektierenden Beschichtungen 6, 7 wird der thermische Komfort im Fahrzeug-Innenraum weiter verbessert.
Die IR-reflektierenden Beschichtungen 6, 7 sind jeweils Dünnschicht-Beschichtungen mit jeweils zwei Silberschichten, wobei jede Silberschicht zwischen zwei dielektrischen Schichtenfolgen eingebettet ist, so dass oberhalb der obersten Silberschicht, unterhalb der untersten Silberschicht und zwischen den beiden Silberschichten jeweils eine dielektrische Schichtenfolge angeordnet ist.
Die Seitenscheibe S ist insgesamt transparent mit einer Lichttransmission von über 70%. Die Außenscheibe 1 , die Innenscheibe 2, die Aerogel-Lage 3, die Vakuumisolierverglasung 8, der Abstandshalter 4 und die Verbindungsschichten 5a, 5b sind klar, ungetönt und farblos.
An der in Einbaulage nach unten weisenden Unterkante der Seitenscheibe S sind zwei Halteelemente 10 befestigt. Diese dienen der Verbindung der Seitenscheibe S mit dem Mechanismus zum Heben und Senken der Seitenscheibe S in der Fahrzeugkarosserie. Die Halteelemente 10 sind Y-artig ausgebildet und weisen zwei parallele Anlageabschnitte auf, wobei der eine Anlageabschnitt an die externe Oberfläche der ersten Scheibe 1 angeklebt ist und der andere Anlageabschnitt an die externe Oberfläche der zweiten Scheibe 2. Die Halteelemente weisen außerdem einen sich an die Anlageabschnitte anschließenden Befestigungsabschnitt auf. Der Befestigungsabschnitt ist mit einer Durchführung 11 versehen, die mittels eines darin festgeklemmten oder darin festgeschraubten Bauteils mit dem Hebe- und Senkmechanismus verbunden werden können.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Fahrzeug-Seitenscheibe aus Figur 1. Die Vakuumisolierverglasung 8 weist im Wesentlichen die gleiche Fläche auf wie die erste Scheibe 1 und ist über eine Verbindungsschicht 5a mit dieser verbunden. Die zweite Scheibe 2 ist über den Abstandshalter 4 mit der Vakuumisolierverglasung 8 verbunden. Der Hohlraum wird begrenzt durch die Vakuumisolierverglasung 8, die zweite Scheibe 2 und den Abstandshalter 4. Die Aerogel-Lage 3 ist in diesem Hohlraum angeordnet.
Die Verbindung von Abstandshalter 4 und zweiter Scheibe 2 erfolgt über eine Verbindungsschicht 5b, welche auch die Aerogel-Lage 3 mit der zweiten Scheibe 2 verbindet. Die Verbindung von Abstandshalter 4 und Vakuumisolierverglasung 8 erfolgt über eine Verbindungschicht 5c, welche auch die Aerogel-Lage 3 mit der Vakuumisolierverglasung 8 verbindet.
Die erste Scheibe 1 mit der IR-reflektierenden Beschichtung 6 und die zweite Scheibe 2 mit der IR-reflektierenden Beschichtung 7 sind genauso ausgebildet wie in Figur 2. Auch die Aerogel-Lage 3, die Vakuumisolierverglasung 8 (abgesehen von ihrer Grundfläche) und der Abstandshalter 4 (abgesehen von seiner Höhe) sind genauso ausgebildet wie in Figur 2. Die Verbindungsschichten 5a, 5b, 5c sind thermoplastischen Lagen und jeweils als 0,38 mm oder 0,76 mm dicke PVB-Folien ausgebildet.
Die Verbindungsschicht 5c zwischen der Aerogel-Lage 3 und der Vakuumisolierverglasung 8 ist optional. Sie könnte alternativ auch lediglich im Randbereich zwischen dem Abstandshalter 4 und der Vakuumisolierverglasung 8 vorhanden sein. Die Aerogel-Lage 3 ist bereits an der zweiten Scheibe 2 fixiert, so dass eine zusätzliche Anbindung an die Vakuumisolierverglasung 8 nicht zwingend erforderlich ist.
Figur 5 und Figur 6 zeigen je ein Detail einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Seitenscheibe S.
Die Seitenscheibe S ist kann gedanklich in einen Fensterbereich D und einen Anbindungsbereich A aufgeteilt werden. Im Fensterbereich D umfasst die Seitenscheibe S eine erste Scheibe 1 (Außenscheibe) und eine zweite Scheibe 2 (Innenscheibe), zwischen denen ein rahmenartiger Abstandshalter 4 umlaufend in einem Randbereich des Fensterbereichs D, eine Vakuumisolierverglasung 8 und eine Aerogel-Lage 3 angeordnet sind.
Die erste Scheibe 1 ist eine thermisch vorgespannte Glasscheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 2,1 mm. Die zweite Scheibe 2 ist eine chemisch vorgespannte Glasscheibe aus Aluminosilikatglas mit einer Dicke von 0,6 mm. Die Aerogel-Lage 3 ist auf der zur Außenscheibe 1 hingewandten Oberfläche der zweiten Scheibe 2 erzeugt und haftet daher an dieser an. Der Abstandshalter 4 ist über eine Verbindungsschicht 5a mit der ersten Scheibe 1 verbunden. Über dieselbe Verbindungsschicht 5a ist auch die Vakuumisolierverglasung 8 mit der ersten Scheibe 1 verbunden. Die Vakuumisolierverglasung 8 ist genauso ausgebildet wie in der Ausgestaltung der Figuren 1 und 2. Der Abstandshalter 4 ist über eine weitere Verbindungsschicht 5c mit der zweiten Scheibe 2 verbunden. Zwischen der Vakuumisolierverglasung 8 und der Aerogel-Lage 3 ist einer weitere Verbindungsschicht 5b angeordnet, welche diese beiden Bauteile miteinander verbindet. Die Verbindungsschichten 5a, 5b, 5c sind thermoplastische Lagen aus jeweils einer 0,38 mm dicken PVB-Folie. Die Aerogel-Lage 3 weist beispielsweise eine Dicke von 2 mm auf und ist aus einem transparenten Polymer-Aerogel ausgebildet. Der Abstandshalter 4 ist aus transparentem Polycarbonat (PC) gefertigt. Er weist eine Breite von 5 mm aus und eine Höhe (Dimension zwischen Außenscheibe 1 und Innenscheibe 2) von 3,7 mm.
Die Verbindungsschichten 5b, 5c können alternativ auch einstückig ausgebildet sein, beispielsweise durch eine einzelne PVB-Folie, die im Bereich des Abstandshalters 4 zwischen diesem und der zweiten Scheibe 2 angeordnet ist und im Hohlraum gleichsam um die Seitenkante der Aerogel-Lage 3 herumgeführt wird und dann zwischen der Aerogel-Lage 3 und der Vakuumisolierverglasung 8 verläuft. Die Verbindungsschicht 5b ist nicht zwingend erforderlich, weil die Vakuumisolierverglasung 8 bereits über die Verbindungsschicht 5a an der ersten Scheibe 1 fixiert ist und die Aerogel-Lage 3 an der zweiten Scheibe 2. Auf sie kann demnach auch verzichtet werden.
Auf der zur Aerogel-Lage 3 und der Innenscheibe 2 hingewandten Oberfläche der Außenscheibe 1 ist eine IR-reflektierende Beschichtung 6 als Sonnenschutzbeschichtung aufgebracht. Auf der zur Aerogel-Lage 6 und der Außenscheibe 1 hingewandten Oberfläche der Innenscheibe 2 ist eine IR-reflektierende Beschichtung 7 als emissivitätsmindernde Beschichtung aufgebracht. Die IR-reflektierenden Beschichtungen 6, 7 sind genauso wie in der Ausgestaltung der Figuren 1 und 2 ausgebildet.
Der Anbindungsabschnitt A ist nur durch die erste Scheibe 1 (Außenscheibe) gebildet, welche sich über die zweite Scheibe 2 hinaus erstreckt. In der Nähe der Unterkante weist die erste Scheibe 1 zwei Durchführungen 11 auf, welche der Verbindung mit dem Mechanismus zum Heben und Senken der Seitenscheibe S in der Fahrzeugkarosserie dienen. In den Durchführungen 11 kann dazu ein Bauteil festgeklemmt oder festgeschraubt werden.
Die dargestellten Merkmalskombinationen sind lediglich beispielhaft zu verstehen und schränken die Erfindung in keiner Weise ein. So kann beispielsweise auch bei der Seitenscheibe S der Figuren 5 und 6 statt Durchführungen 11 ein Halteelement 10 wie in den Figuren 1 und 2 vorgesehen sein. Ebenso könnte die Aerogel-Lage 3 der Seitenscheibe S der Figuren 5 und 6 über eine Verbindungsschicht mit der zweiten Scheibe 2 verbunden sein, während die Aerogel-Lage 3 der Seitenscheibe S der Figuren 1 , 2 und 4 direkt auf einer Oberfläche der zweiten Scheibe 2 erzeugt sein könnte. Auch die Kombinationen von erster Scheibe 1 und von zweiter Scheibe 2 sind lediglich beispielhaft, alternativ können beispielsweise nicht vorgespannte Glasscheiben oder Kunststoffscheiben als erste Scheibe 1 und/oder zweite Scheibe 2 eingesetzt werden.
Ebenso ist es nicht zwingend, dass die Aerogel-Lage 3 innenraumseitig zur Vakuumisolierverglasung 8 angeordnet ist. Alternativ kann die Vakuumisolierverglasung 8 innenraumseitig zur Aerogel-Lage 3 angeordnet sein. Dann bildet die erste Scheibe 1 die Innenscheibe und die zweite Scheibe 2 die Außenscheibe der Seitenscheibe S.
Ebenso ist es auch möglich, dass der Anbindungsabschnitt A Teil der zweiten Scheibe 2 ist statt der ersten Scheibe 1 wie in der Ausgestaltung der Figuren 5 und 6.
Ebenso ist es auch bei einer Ausgestaltung mit einem Anbindungsabschnitt A wie in den Figuren 5 und 6 möglich, dass die zweite Scheibe 2 über den Abstandshalter 4 an der Vakuumisolierverglasung 8 befestigt ist statt an der ersten Scheibe 1.
Der Energieeintrag durch die Seitenscheibe S wurde durch Simulationen bestimmt. Zur Charakterisierung wurde der sogenannte Wärmedurchgangskoeffizient ermittelt, üblicherweise als ll-Wert bezeichnet. Je geringer der ll-Wert ist, desto geringer ist die Wärmedurchlässigkeit.
Es waren:
Beispiel eine erfindungsgemäße Seitenscheibe S mit einer 3 mm dicken
Aerogel-Lage 3, einer 3 mm dicken Vakuumisolierverglasung 8 (Druck 50 Pa), einer IR-reflektierenden Beschichtung 6 auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und einer IR- reflektierenden Beschichtung 7 auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe;
Vergleichsbeispiel eine entsprechende Seitenscheibe aus der gleichen Außenscheibe 1 , der gleichen Innenscheibe 2, allerdings ohne Aerogel-Lage 3, Vakuumisolierverglasung 8 und Abstandshalter 4 und ohne die Beschichtungen 6, 7; Außenscheibe 1 und Innenscheibe 2 waren durch eine 0,76 mm dicke PVB-Folie zu einer Verbundscheibe laminiert.
Beim Vergleichsbeispiel betrug der simulierte U-Wert 5,9 W/(m2K), beim erfindungsgemäßen Beispiel lediglich 1 ,15 W/(m2K). Da Aerogel-Lage 3, die Vakuumisolierverglasung 8 und die IR-reflektierenden Beschichtungen 6, 7 führen demnach zu einer signifikanten Verringerung des Wärmedurchgangskoeffizienten.
Bezugszeichenliste:
(5) Fahrzeug-Seitenscheibe
(1) erste Scheibe
(2) zweite Scheibe
(3) Aerogel-Lage
(4) Abstandshalter
(5a) Verbindungsschicht
(5b) Verbindungsschicht
(5c) Verbindungsschicht
(6) IR-reflektierende Beschichtung (Sonnenschutzbeschichtung)
(7) IR-reflektierende Beschichtung (emissivitätsmindernde Beschichtung)
(8) Vakuumisolierverglasung
(8a) erste Glasschicht der Vakuumisolierverglasung
(8b) zweite Glasschicht der Vakuumisolierverglasung
(8c) evakuierter Zwischenraum der Vakuumisolierverglasung 5
(8d) umlaufender Abstandshalter der Vakuumisolierverglasung 5
(8e) Abstandshalter-Säulen der Vakuumisolierverglasung 5
(10) Halteelement
(11) Durchführung
(D) Fensterbereich
(A) Anbindungsbereich
X - X' Schnittlinie
Y - Y' Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug-Seitenscheibe (S), umfassend eine erste Scheibe (1), eine zweite Scheibe (2), eine Vakuumisolierverglasung (8) und eine Aerogel-Lage (3), wobei die Vakuumisolierverglasung (8) zwischen der ersten Scheibe (1) und der zweiten Scheibe (2) angeordnet ist und eine erste Glasschicht (8a) und eine über Abstandsmittel (8d, 8e) von der ersten Glasschicht (8a) beanstandete zweite Glasschicht (8b) umfasst, wobei der Zwischenraum (8c) zwischen der ersten Glasschicht (8a) und der zweiten Glasschicht (8b) evakuiert ist, und wobei die zweite Scheibe (2) über einen rahmenartigen Abstandshalter (4) mit der ersten Scheibe (1) oder der Vakuumisolierverglasung (8) verbunden ist, so dass ein von der ersten Scheibe (1) beziehungsweise der Vakuumisolierverglasung (8), der zweiten Scheibe (2) und dem Abstandshalter (4) begrenzter Hohlraum ausgebildet wird, und wobei in dem Hohlraum die Aerogel-Lage (3) angeordnet ist.
2. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach Anspruch 1 , wobei die Vakuumisolierverglasung (8) über eine Verbindungsschicht (5a) mit der ersten Scheibe (1) verbunden ist.
3. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aerogel-Lage (3) über eine Verbindungsschicht (5b) mit der zweiten Scheibe (2) verbunden ist.
4. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aerogel-Lage (3) auf der Oberfläche der zweiten Scheibe (2) erzeugt ist.
5. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Scheibe (1) und die zweite Scheibe (2) unabhängig voneinander als
- thermisch vorgespannte Glasscheibe,
- nicht vorgespannte Glasscheibe,
- chemisch vorgespannte Glasscheibe oder
- Kunststoffscheibe ausgebildet sind.
6. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstandshalter (4) aus einem Polymer ausgebildet ist, insbesondere aus einem transparenten Polymer, bevorzugt auf Basis von Polycarbonat, PMMA, PET, PVC oder Polystyrol.
7. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstandshalter (4) eine Breite von 3 mm bis 10 mm aufweist.
8. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aerogel-Lage (3) eine Dicke von 0,1 mm bis 10 mm aufweist, bevorzugt von 0,5 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 4 mm.
9. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Aerogel-Lage (3) auf Basis eines Silikat-Aerogels, eines Polymer-Aerogels oder eines Cellulose- Aerogels ausgebildet ist.
10. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Glasschicht (8a) und die zweite Glasschicht (8b) eine Dicke von 0,3 mm bis 3 mm aufweisen, bevorzugt von 0,5 mm bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 mm, und wobei der Zwischenraum (8c) zwischen der ersten Glasschicht (8a) und der zweiten Glasschicht (8b) eine Dicke von 0,1 mm bis 1 mm aufweist, bevorzugt von 0,2 mm bis 0,5 mm.
11. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Glasschicht (8a) und die zweite Glasschicht (8b) chemisch vorgespannt sind.
12. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Abstandsmittel (8d, 8e)
- einen umlaufenden Abstandshalter (8d) in einem Randbereich zwischen der ersten Glasschicht (8a) und der zweiten Glasschicht (8b) und
- eine Mehrzahl von Abstandshalter-Säulen (8e) umfassen.
13. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei auf den zur Aerogel-Lage (3) und der Vakuumisolierverglasung (8) hingewandten Oberflächen der ersten Scheibe (1) und der zweiten Scheibe (2) jeweils eine IR-reflektierende Beschichtung (6, 7) aufgebracht ist, bevorzugt umfassend mindestens zwei Schichten auf Basis von Silber.
14. Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein zur Anbindung an eine Fahrzeug-Karosserie vorgesehener Anbindungsabschnitt (A) der ersten Scheibe (1) über die zweite Scheibe (2) hinausragt oder wobei ein zur Anbindung an eine Fahrzeug-Karosserie vorgesehener Anbindungsabschnitt der zweiten Scheibe (2) über die erste Scheibe (1) hinausragt.
15. Verwendung einer Fahrzeug-Seitenscheibe (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als heb- und senkbare Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens, insbesondere eines Elektrofahrzeugs.
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