МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛЕНКА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ И УЛУЧШЕННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ КОНТАКТОМ
MULTILAYER FILM WITH ELECTRICALLY SWITCHABLE OPTICAL PROPERTIES AND IMPROVED ELECTRICAL CONTACT

Изобретение относится к многослойной пленке с электрически переключаемыми оптическими свойствами, стеклопакету, включающему такую многослойную пленку, и к способу их изготовления и их применению.
Остекление с электрически переключаемыми оптическими свойствами известно. Такое остекление включает функциональный элемент, в котором обычно имеется активный слой, расположенный между поверхностными электродами. Оптические свойства активного слоя могут быть изменены посредством прикладываемого к поверхностным электродам напряжения. В частности, к применяемым в области автомобилестроения электрически переключаемым функциональным элементам относятся функциональные PDLC-элементы (polymer dispersed liquid crystal, диспергированные в полимере жидкие кристаллы), активный слой которых включает встроенные в полимерную матрицу жидкие кристаллы. Функциональные PDLC-элементы известны, например, из DE 102008026339 А1. Другим примером являются функциональные SPD-элементы (suspended particle device, устройство со взвешенными частицами), известные, например, из EP 0876608 B1 и WO 2011033313 A1. Посредством прикладываемого напряжения можно регулировать пропускание света функциональными PDLC- или SPD-элементами в видимом диапазоне. Остекление с такими функциональными элементами, следовательно, может обеспечивать комфортабельное электрически регулируемое затемнение.
Электрически переключаемые функциональные элементы часто изготавливают в форме многослойных пленок. При этом, собственно функциональный элемент расположен между двумя полимерными пленками-подложками. Благодаря подобным многослойным пленкам возможно упрощение изготовления электрически переключаемого остекления. Обычно многослойную пленку ламинируют надлежащим способом между двумя листами стекла, при этом образуется стеклопакет с электрически переключаемыми оптическими свойствами. В частности, могут быть приобретены выпускаемые серийно многослойные пленки, так что производитель остекления не должен сам изготавливать переключаемый функциональный элемент.
Для осуществления операции переключения функциональный элемент должен иметь электропроводный контакт, посредством которого внешний источник напряжения соединен с поверхностными электродами функционального элемента. Для осуществления требуемого контакта поверхностный электрод, прежде всего, должен быть высвобожден из многослойной пленки. При этом на первой стадии пленку-подложку многослойной пленки, включающей находящийся на пленке-подложке поверхностный электрод, обрезают. Открывающийся при этом активный слой удаляют, например, путем механического стирания с использованием растворителя. После удаления активного слоя появляется прилегающий поверхностный электрод, с которым может быть осуществлен электропроводный контакт. Этот процесс включает множество выполняемых вручную операций, которые не могут быть автоматизированы, или автоматизация дает недостаточный результат. В частности, критической считают стадию смывания с целью удаления активного слоя. С одной стороны, для обеспечения хорошего контакта нужно полностью удалить активный слой. С другой стороны, чтобы уменьшить возможное повреждение поверхностного электрода, нужно свести к минимуму механическое воздействие. Такое повреждение может быть нанесено уже самими частицами активного слоя. Содержащихся в PDLC-слое кристаллов достаточно, например, чтобы при стирании PDLC-слоя поцарапать поверхностный электрод. Царапины ведут к локальному увеличению потребляемой мощности, вызываемому этим нагреванию и, в конце концов, к отказу этого компонента.
Известны многослойные пленки, содержащие активный слой, который контролируется двумя прилегающими к нему поверхностными электродами соответственно на пленке-подложке. Формирование структуры таких многослойных пленок возможно путем введения в поверхностные электроды лишенных покрытия разделительных линий, при этом в области разделительных линий электропроводный слой, который служит в качестве поверхностного электрода, удален или разрушен. Согласно WО 2014/072137 особенно выгодно осуществлять это при помощи лазера, который сквозь пленки-подложки фокусируют на соответствующем поверхностном электроде.
В US 2018/0031933 раскрывается оптический дисплей, включающий жидкокристаллические слои. В краевой области дисплея в области вне жидкокристаллического слоя размещено контактное отверстие, заполненное электропроводным материалом.
В US 2003/0019859 А1 раскрывается окно транспортного средства с подогревом, снабженное электропроводным покрытием. Электропроводное покрытие соединено со сборной шиной (также именуемой busbar), при этом описан эффект, заключающийся в том, что при нагревании сборных шин часть электропроводного материала сборных шин проникает в слои электропроводного покрытия.
В US 5888627 описаны печатные платы, в подложке которых имеются контактные отверстия, при этом контактные отверстия заполнены электропроводной смолой.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение многослойной пленки с электрически переключаемыми оптическими свойствами, характеризующейся улучшенным электрическим контактом, стеклопакета, включающего такую многослойную пленку, а также экономичного способа их изготовления. Способ должен обеспечивать возможность автоматизированного электрического контакта многослойной пленки при исключении недостатков известного уровня техники.
Задача настоящего изобретения решается посредством многослойной пленки с электрически переключаемыми оптическими свойствами, стеклопакета, включающего такую многослойную пленку, способа их изготовления и их применения в соответствии с пунктами 1, 12, 13 и 15 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения явствуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Соответствующая изобретению многослойная пленка с электрически переключаемыми оптическими свойствами включает по меньшей мере первую пленку-подложку с первым электропроводным слоем, активный слой, второй электропроводный слой и вторую пленку-подложку. При этом первый электропроводный слой расположен на первой пленке-подложке, тогда как второй электропроводный слой находится на поверхности второй пленки-подложки. Первый и второй электропроводные слои расположены в пакете слоев рядом с активным слоем многослойной пленки и служат в качестве поверхностных электродов. Соответствующая изобретению многослойная пленка имеет по меньшей мере первый вырез, который в форме сквозного отверстия проходит через все слои многослойной пленки. Первый вырез заполнен электропроводным наполнителем. Электропроводный наполнитель вступает в электропроводный контакт с первым электропроводным слоем внутри первого выреза. На боковой поверхности выреза электропроводный наполнитель находится в непосредственном контакте с поперечным сечением слоя и, таким образом, также по меньшей мере с первым электропроводным слоем, благодаря чему реализуется соответствующий электрический контакт. Первая сборная шина размещена на одной из наружных поверхностей первой или второй пленки-подложки в области первого выреза и вступает в электропроводный контакт с электропроводным наполнителем. Таким образом, посредством первой сборной шины к первому электропроводному слою может быть приложено напряжение. Соответствующая изобретению структура многослойной пленки обеспечивает улучшенный электрический контакт, поскольку электропроводный слой не подвергается риску повреждения при требующемся согласно известному уровню техники удалению вручную активного слоя. Кроме этого, благодаря соответствующей изобретению структуре процесс производства может быть в значительной степени автоматизирован.
Форма выреза соответствует форме обычного цилиндра с двумя противолежащими поверхностями оснований и боковой поверхностью. Поверхности основания могут иметь круглую, эллиптическую или многоугольную форму. Предпочтительно, поверхности оснований имеют круглую, эллиптическую или четырехугольную форму, при этом, и, по существу, многоугольное основание может иметь скругленные углы. Скругленные или круглые формы особенно предпочтительны. Пакет слоев многослойной пленки, как правило, характеризуется большой жесткостью. Благодаря скругленным углам или круглым вырезам возможно упрощенное удаление из выреза отделенных частей, при этом, такая форма позволяет избежать повышенного давления в области углов и возможных при этом повреждений. Кроме этого, круглая или скругленная геометрия благоприятна с точки зрения обеспечения возможности сплошного заполнения выреза электропроводным наполнителем. В этом отношении, вырезы с круглыми или эллиптическими поверхностями основания следует рассматривать как особенно пригодные. Точно так же, в контексте упрощения изготовления две поверхности основания выреза, предпочтительно, выполняют конгруэнтными. Вырез расположен внутри поверхности многослойной пленки. Таким образом, вырез не граничит с периферической кромкой многослойной пленки и окружен вдоль своей стенки (боковой поверхности) многослойной пленкой. Вырез, таким образом, представляет собой полое пространство, которое по меньшей мере на одной из поверхностей основания открыто к поверхности одной из пленок-подложек, обращенной от электропроводного слоя. Это описание геометрии по меньшей мере первого выреза справедливо не только для него самого, но и для других первых вырезов, а также вторых или дополнительных вырезов.
Электропроводный контакт второго электропроводного слоя может быть выполнен аналогично контакту первого электропроводного слоя или, в качестве альтернативы, известным специалистам способом.
Предпочтительно, электрический контакт второго поверхностного электрода многослойной пленки выполняют аналогично контакту первого поверхностного электрода. При этом, внутри поверхности многослойной пленки имеется по меньшей мере второй вырез в форме сквозного отверстия, проходящего через все слои многослойной пленки, при этом, второй вырез также заполнен электропроводным наполнителем. Электропроводный наполнитель вступает в электропроводный контакт со вторым электропроводным слоем внутри второго выреза. При этом вторая сборная шина на наружной поверхности первой или второй пленки-подложки находится в электропроводном контакте с электропроводным наполнителем второго выреза. Таким образом, может быть простым образом осуществлен электрический контакт обоих поверхностных электродов (электропроводных слоев) многослойной пленки.
Первый и второй вырезы имеют форму сквозных отверстий. В качестве альтернативы, также возможны частичные вырезы, однако, их намного сложнее выполнить. По меньшей мере один первый вырез и по меньшей мере один второй вырез по этой причине выполнены в форме сквозных отверстий, проходящих сквозь все слои многослойной пленки. Таким образом, они являются непрерывными между наружной поверхностью первой пленки-подложки, обращенной наружу, и наружной поверхностью второй пленки-подложки, обращенной наружу. Это особенно выгодно потому, что сквозное отверстие может быть выполнено простыми техническими средствами, и часть многослойной пленки, подлежащая удалению, может быть вынута с малым усилием. Напротив, если вырез не сквозной, подлежащая удалению часть многослойной пленки на внутреннем основании выреза прилипает к оставшимся компонентами пленки.
Электропроводное соединение сборной шины и электропроводного слоя, контакт с которым должен быть обеспечен, согласно изобретению устанавливается исключительно посредством наполнителя внутри выреза. Непосредственный поверхностный контакт сборной шины и соответствующего ей электропроводного слоя отсутствует. Таким образом, можно обойтись без удаления пленок-подложек.
Если оба выреза выполнены как проходящие через все слои многослойной пленки сквозные отверстия, следует исключить короткое замыкание между поверхностными электродами многослойной пленки. Для этого первый электропроводный слой и второй электропроводный слой электрически изолируют друг от друга. Это можно осуществить различными способами. Например, в соответствующих областях выреза может быть размещена самоклеящаяся изоляционная пленка. Предпочтительно, однако, в первый электропроводный слой вводят по меньшей мере одну разделительную линию, не имеющую покрытия, и во второй электропроводный слой вводят по меньшей мере одну разделительную линию, не имеющую покрытия. По меньшей мер, одна разделительная линия, не имеющая покрытия, внутри первого электропроводного слоя отделяет электрически изолированную краевую область, включающую по меньшей мере один второй вырез или по меньшей мер, один первый вырез, от основной поверхности первого электропроводного слоя. По меньшей мере одна разделительная линия, не имеющая покрытия, внутри второго электропроводного слоя отделяет один из по меньшей мере первого выреза или по меньшей мере второго выреза от основной поверхности второго электропроводного слоя, который еще не отделен разделительной линией в первом электропроводном слое от основной поверхности первого электропроводного слоя. Таким образом, и во втором электропроводном слое образуется электрически изолированная краевая область, включающая по меньшей мере один вырез. Поскольку разделительная линия во втором электропроводном слое выбрана вблизи выреза (или группы вырезов), вокруг которого внутри первого электропроводного слоя разделительная линия не проходит, гарантируется, что непосредственный контакт первого и второго электропроводных слоев отсутствует, и короткое замыкание поверхностных электродов исключено.
Первая сборная шина и вторая сборная шина независимо друг от друга могут быть по выбору размещены на наружной поверхности первой пленки-подложки, второй пленки-подложки или соответственно одна сборная шина на первой и второй пленке-подложке. При этом наружной поверхностью пленок-подложек называют поверхность, на которой нет электропроводного слоя, и которая обращена от активного слоя многослойной пленки. Поскольку вырезы выполнены в форме сквозных отверстий, та поверхность, на которой размещены сборные шины, может быть выбрана произвольно, так как электропроводный наполнитель внутри вырезов доступен с обеих поверхностей пленки. Если бы вырезы были не сквозными, то, разумеется, соответствующая сборная шина должна была бы быть размещена на той поверхности, с которой доступен электропроводный наполнитель.
Удаление покрытия на отдельных разделительных линиях в электропроводном слое осуществляют, предпочтительно, при помощи лазерного луча. Способ структурирования тонких металлических пленок известен, например, из EP 2 200 097 A1 или EP 2 139 049 A1. Ширина удаления покрытия составляет, предпочтительно, от 10 мкм до 1000 мкм, особенно предпочтительно, от 30 мкм до 200 мкм, в частности, от 70 мкм до 140 мкм. В этом диапазоне происходит особенно чистое, без остатка удаление покрытия при помощи лазерного луча. Удаление покрытия при помощи лазерного луча особенно предпочтительно, так как не имеющие покрытия линии оптически чрезвычайно малозаметны, и лишь незначительно влияют на внешний вид и сквозной обзор.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения в многослойной пленке выполнено по меньшей мере по два первых выреза и по меньшей мере по два вторых выреза. При этом речь идет о двух группах вырезов, которые отличаются тем, с каким из электропроводных слоев устанавливается электрический контакт посредством электропроводного наполнителя. При применении нескольких первых или вторых вырезов электрический контакт электропроводных слоев устанавливается не в одной единственной точке контакта. Таким образом, может быть достигнуто более равномерное протекание тока по поверхностным электродам и, следовательно, улучшенные параметры переключения активного слоя многослойной пленки.
Предпочтительно, в многослойной пленке выполнено несколько первых вырезов и несколько вторых вырезов. Первые вырезы, при этом, расположены, по существу, вдоль первой сборной шины, тогда как вторые вырезы расположены, по существу, вдоль второй сборной шины. Таким образом, вдоль сборной шины имеется несколько точек электрического контакта между поверхностными электродами и сборной шиной, благодаря чему достигается более симметричная схема электрических соединений.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения вырезы расположены вдоль всей длины сборной шины, при этом, расстояние между двумя соседними первыми вырезами вдоль первой сборной шины и/или расстояние между двумя соседними вторыми вырезами вдоль второй сборной шины составляет от 10 мм до 50 мм. Этот диапазон оказался особенно предпочтительным с точки зрения гомогенности параметров переключения.
В ходе экспериментов по осуществлению контакта в переключаемых многослойных пленках было показано, что как правило, даже посредством единственного первого выреза и единственного второго выреза может быть установлен достаточно хороший контакт. В таком случае, все электропитание подводится через единственный вырез, при этом, может возникать нежелательное локальное нагревание. Этого можно избежать, если предусмотреть наличие нескольких первых вырезов и нескольких вторых вырезов, чтобы подводимое электропитание распределялось на несколько точек контакта (вырезов), и нагревание каждой точки контакта было, соответственно, меньше. Кроме этого, при увеличении числа вырезов можно ожидать повышения гомогенности подвода электропитания по поверхности многослойной пленки. В том случае, когда многослойная пленка представляет собой элемент PDLC, это выражается, например, в том, что при переключении в прозрачное состояние уменьшается мутность. В элементах PDLC жидкие кристаллы, присутствующие в активном слое многослойной пленки, при приложении напряжения ориентируются параллельно друг другу, благодаря чему пропускание света многослойной пленкой повышается. Мутность при переключении в такое прозрачное состояние нежелательна. При использовании множества точек контакта (вырезов) на одну сборную шину наличие нежелательной остаточной мутности может быть исключено.
Однако, с точки зрения себестоимости производства, количество вырезов должно быть насколько возможно небольшим. Авторами изобретения обнаружено, что при наличии по меньшей мере одного выреза на 200 мм длины, на которой должен быть установлен контакт с целью переключения многослойной пленки, могут быть получены хорошие результаты. Особенно предпочтительно, на длине 100 мм предусматривается наличие от 1 до 10, в частности, от 2 до 8, например, 6 вырезов.
Электропроводный наполнитель представляет собой металлическую пасту, содержащую по меньшей мере один электропроводный металл или электропроводный металлический сплав. Предпочтительно, электропроводная металлическая паста представляет собой серебряную пасту. В контексте изобретения в качестве электропроводного наполнителя пригодны выпускаемые серийно серебряные пасты для трафаретной печати, предназначенные для применения на стекле. Они достаточно известны специалистам.
Первый электропроводный слой и второй электропроводный слой содержат, по меньшей мере, один металл, металлический сплав или прозрачный электропроводный оксид, предпочтительно, прозрачный электропроводный оксид и имеют толщину от 10 нм до 2 мкм. Электропроводные слои, предпочтительно, прозрачные. Понятие «прозрачный» означает в данном случае пропускающий электромагнитное излучение, предпочтительно, электромагнитное излучение с длиной волны от 300 нм до 1300 нм, в частности, видимый свет. Соответствующие изобретению электропроводные слои известны, например, из DE 20 2008 017 611 U1, EP 0 847 965 B1 или WO 2012/052315 A1. Они обычно содержат один или несколько, например, два, три или четыре отдельных электропроводных функциональных слоя. Отдельные функциональные слои содержат, предпочтительно по меньшей мере один металл, например, серебро, золото, медь, никель и/или хром, или один металлический сплав. Особенно предпочтительно, отдельные функциональные слои содержат, по меньшей мере, 90% вес. металла, в частности по меньшей мере 99,9% вес. металла. Отдельные функциональные слои могут состоять из металла или металлического сплава. Особенно предпочтительно, отдельные функциональные слои содержат серебро или содержащий серебро сплав. Такие отдельные функциональные слои характеризуются особенно предпочтительной электропроводностью при одновременном высоком пропускании в видимом диапазоне спектра. Толщина отдельного функционального слоя составляет, предпочтительно, от 5 нм до 50 нм, особенно предпочтительно, от 8 нм до 25 нм. В этом диапазоне толщины достигается благоприятно высокое пропускание в видимом диапазоне спектра и особенно высокая электропроводность.
В принципе, электропроводным слоем может являться любой слой, с которым может быть осуществлен электрический контакт.
Предпочтительно, первая пленка-подложка и/или вторая пленка/подложка содержит, по меньшей мере, один полимер, который полностью не расплавляется в процессе автоклавирования, предпочтительно, полиэтилентерефталат (РЕТ). Особенно предпочтительно, первая и вторая пленки-подложки состоят из РЕТ пленки. Соответствующие изобретению пленки-подложки, предпочтительно, являются прозрачными. Толщина пленок-подложек составляет, предпочтительно, от 0,025 мм до 0,400 мм, в частности, от 0,050 мм до 0,200 мм. Соответствующие изобретению электропроводные слои расположены, предпочтительно, на одной поверхности пленки-подложки, то есть, именно на одной из двух сторон пленки-подложки (на ее передней стороне или задней стороне). При этом, пленки-подложки таким образом расположены в пакете слоев многослойной пленки, что электропроводные слои находятся возле активного слоя и выполняют роль поверхностных электродов.
В зависимости от выполнения активного слоя, многослойная пленка может образовывать различные известные специалистам электрически переключаемые функциональные элементы. Активный слой представляет собой, предпочтительно, SPD-, PDLC-, электрохромный или электролюминесцентный слой.
Функциональный SPD-элемент (suspended particle device, устройство со взвешенными частицами) включает активный слой, содержащий взвешенные частицы, при этом, поглощение света активным слоем может быть изменено путем приложения напряжения к поверхностным электродам. Изменение поглощения основано на выравнивании стержнеобразных частиц в электрическом поле под действием приложенного напряжения. Функциональные SPD-элементы известны, например, из EP 0876608 B1 и WO 2011033313 A1.
Функциональный PDLC-элемент (polymer dispersed liquid crystal, диспергированные в полимере жидкие кристаллы) включает активный слой, содержащий жидкие кристаллы, встроенные в полимерную матрицу. Если напряжение к поверхностным электродам не приложено, жидкие кристаллы ориентированы неупорядоченно, что вызывает сильное рассеяние проходящего через активный слой света. Когда к поверхностным электродам прикладывают напряжение, жидкие кристаллы ориентируются в одном направлении, и пропускание света через активный слой увеличивается. Такой функциональный элемент известен, например, из DE 102008026339 А1.
В электрохромном функциональном элементе активный слой представляет собой электрохимически активный слой. Пропускание видимого света зависит от количества ионов, которые могут удерживаться активным слоем, при этом, источником ионов является, например, аккумулирующий ионы слой, расположенный между активным слоем и поверхностным электродом. На пропускание можно влиять посредством приложенного к поверхностным электродам напряжения, которое вызывает миграцию ионов. Надлежащие функциональные слои содержат, например, по меньшей мере оксид вольфрама или оксид ванадия. Электрохромные функциональные элементы известны, например, из WO 2012007334 A1, US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 и EP 1862849 A1.
В электролюминесцентных функциональных элементах активный слой включает электролюминесцентные материалы, в частности, органические электролюминесцентные материалы, люминесценция которых возбуждается путем приложения напряжения. Электролюминесцентные функциональные элементы известны, например, из US 2004227462 A1 и WO 2010112789 A2. Электролюминесцентный функциональный элемент может быть использован в качестве простого источника света или дисплея, пригодного для отображения любого изображения.
Кроме этого, изобретение относится к стеклопакету, включающему по меньшей мере соответствующую изобретению многослойную пленку. При этом многослойная пленка посредством первой термопластичной пленки и второй термопластичной пленки ламинирована между первым стеклом и вторым стеклом. Термопластичные пленки, при этом обеспечивают соединение пленки-подложки многослойной пленки со стеклами стеклопакета.
Первая термопластичная пленка и вторая термопластичная пленка благодаря свойству термопластичности пригодны для адгезионного соединения друг с другом и прилегающими стеклами и/или прилегающими функциональными элементами. В процессе ламинирования термопластичные пленки под действием нагревания начинают растекаться, благодаря чему приклеиваются к прилегающим элементам и соединяются с ними и друг с другом. Первая и вторая термопластичные пленки содержат, предпочтительно, поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат (EVA) и/или полиуретан (PU), особенно предпочтительно PVB. Эти материалы являются общеупотребительными в качестве термопластичного промежуточного слоя стеклопакетов и обеспечивают адгезионное сцепление со стеклом. Таким образом, гарантируется надежное соединение.
Первое стекло и/или второе стекло содержат, предпочтительно, стекло, особенно предпочтительно, листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, известково-натриевое стекло или прозрачные пластмассы, предпочтительно, жесткие прозрачные пластмассы, в частности, поликарбонат и/или полиметилметакрилат или их смесь. Первое стекло и/или второе стекло, предпочтительно, являются прозрачными, в частности, в случае применения стекла в качестве ветрового стекла или заднего стекла транспортного средства или в других вариантах применения, где желательно высокое светопропускание. Под прозрачным в контексте настоящего изобретения понимается стекло, пропускание которого в видимом диапазоне спектра составляет более 70%. Для стекол, которые не находятся в поле зрения водителя, существенном для наблюдения за движением, например, стекол для крыши, пропускание может быть меньше, например, более 5%. На наружных поверхностях первого и второго стекла, в принципе, могут находиться любые другие стекла, присоединенные путем ламинирования посредством термопластичных пленок или проставок в случае изолирующего остекления.
Толщина первого стекла и/или второго стекла составляет от 0,3 мм до 25 мм, при этом, толщина стекла жестко зависит от варианта применение стекла.
При применении в области остекления зданий толщина стекла может лежать, например, в диапазоне от 2 мм до 10 мм.
В области автомобилестроения в последние годы появилась тенденция к уменьшению толщины стекла, благодаря чему возможна экономия за счет уменьшения веса транспортного средства. Толщина стекла в остеклении автомобиля, в частности, ветрового стекла для внутреннего стекла, как правило, лежит в диапазоне от 0,3 мм до 2,5 мм, для наружного стекла - в диапазоне от 0,8 мм до 2,5 мм. Асимметричное сочетание толщины, когда толщина наружного стекла больше толщины внутреннего стекла, в частности, при меньшей общей толщине предпочтительно с точки зрения улучшения стабильности стеклопакета.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения стеклопакет представляет собой ветровое стекло, при этом, толщина наружного стекла составляет от 0,8 мм до 2,1 мм, толщина внутреннего стекла составляет от 0,5 мм до 1,6 мм.
Стеклопакет в варианте его осуществления в форме остекления транспортного средства, предпочтительно, изогнут в одном или нескольких направлениях в пространстве, что является обычным для автомобильных стекол, при этом обычная величина радиуса кривизны лежит в диапазоне, примерно, от 10 см до 40 м. Однако, стеклопакет также может быть плоским, например, когда его применяют для остекления автобусов, поездов, тракторов или зданий.
Первое стекло и/или второе стекло могут быть закаленными термически или химически, частично закаленными или не закаленными.
Стеклопакет также может обладать дополнительными функциями, если в термопластичном промежуточном слое имеются функциональные включения, например, включения со свойствами поглощения ИК-излучения, УФ-излучения, окрашивающими или акустическими свойствами. Включения, например, представляют собой органические или неорганические ионы, соединения, агрегаты, молекулы, кристаллы, пигменты или красители.
В частности, при применении соответствующего изобретению стеклопакета в транспортных средствах, например, в качестве ветрового стекла, является предпочтительным применение дополнительных функций, чтобы уменьшить негативное воздействие атмосферных условий, например, сильного солнечного излучения или обледенения. Для этого на внутреннюю сторону внутреннего стекла или наружного стекла могут быть нанесены так называемые энергосберегающие покрытия и/или обогреваемые покрытия. Надлежащие композиции материалов электрически обогреваемого покрытия, которое также выполняет функцию энергосберегающего покрытия, можно найти, например, в WO 2013/104439 и WO 2013/104438.
Изобретение также относится к способу изготовления соответствующей изобретению многослойной пленки с электрически переключаемыми оптическими свойствами. При этом, сначала предоставляют многослойную пленку, включающую расположенные плоскостно в указанном порядке первую пленку-подложку, первый электропроводный слой, активный слой, второй электропроводный слой и вторую пленку-подложку. Выполняют в многослойной пленке по меньшей мере один первый вырез в форме сквозного отверстия. Вырезы могут быть выполнены различными известными специалистам способами резки. Предпочтительно, вырезы выполнены путем высечки или лазерной резки. Заполняют по меньшей мере один вырез электропроводным наполнителем, при этом, электропроводный наполнитель заполняет вырез, по существу, полностью. Таким образом, электропроводный наполнитель находится в непосредственном контакте с первым электропроводным слоем или, когда вырез выполнен в форме сквозного отверстия, также и со вторым электропроводным слоем пакета слоев. До или после заполнения выреза электропроводным наполнителем на наружной поверхности первой пленки-подложки в области первого выреза размещают первую сборную шину. Электропроводный наполнитель, при этом, находится в электрическом контакте с первой сборной шиной.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа до, во время или после выполнения первого выреза выполняют также, по меньшей мере, один второй вырез. В области второго выреза пленки-подложки, активный слой и электропроводные слои удаляют с образованием сквозного отверстия. По меньшей мере, один второй вырез заполняют электропроводным наполнителем и размещают на наружной поверхности второй пленки-подложки в области электропроводного наполнителя вторую сборную шину, контактирующую с электропроводным наполнителем. Порядок этих двух стадий может быть изменен. Затем устанавливают контакт между, по меньшей мере, вторым электропроводным слоем и второй сборной шиной посредством электропроводного наполнителя.
Предпочтительно, сборную шину размещают до заполнения вырезов. Таким образом, в каждом случае отверстие выреза закрывается сборной шиной. При этом, заполнение электропроводным наполнителем производят через то отверстие выреза, которое не закрыто сборной шиной. Это выгодно потому, что наполнитель в неотвержденном состоянии прилипает к прилегающей сборной шине, закрывающей вырез, и, таким образом, вступает с ней в электрический контакт. Поэтому дополнительная стадия установления электрического контакта сборной шины и электропроводного наполнителя не требуется.
В качестве альтернативы, сборная шина может быть электрически соединена с наполнителем другими известными специалистам способами, например, при помощи электропроводного клеящего средства или путем соединения пайкой.
Если первый и второй вырез выполнены в соответствии с изобретением в форме сквозных отверстий, введенный в вырезы наполнитель сначала вступает в контакт с первым и вторым электропроводными слоями. В этом случае возле вырезов на одном из двух электропроводных слоев выполняют разделительную линию, не имеющую покрытия. При этом разделительные линии размещают так, что первый вырез или первые вырезы контактируют только с одним из электропроводных слоев, а второй вырез или вторые вырезы контактируют только с другим электропроводным слоем. Удаление слоя с каждой разделительной линии электропроводного слоя выполняют, предпочтительно, при помощи лазерного луча.
Разделительные линии могут быть выполнены на любой стадии способа. При этом предпочтительно разделительные линии выполняют при помощи лазера сквозь ближайшую к обрабатываемому электропроводному слою пленку-подложку. Длину волны лазерного излучения при выполнении разделительных линий на электропроводном слое выбирают так, чтобы поглощение лазерного излучения электропроводным слоем было достаточно высоким, а поглощение лазерного излучения пленкой-подложкой было достаточно небольшим. Таким образом, разделительные линии выполняют в электропроводном слое, предпочтительно, селективно, не повреждая пленку-подложку. При этом следует учитывать, что при фокусировании лазерного излучения плотность энерговыделения на электропроводном слое значительно больше, чем на пленке-подложке.
Оказалось предпочтительным, чтобы длина волны лазерного излучения при выполнении разделительных линий была выбрана в диапазоне от 150 нм до 1200 нм, предпочтительно, в диапазоне от 200 нм до 500 нм, особенно предпочтительно, в диапазоне от 250 нм до 400 нм. Было обнаружено, что этот диапазон длин волн особенно хорошо подходит при применении обычных электропроводных слоев и обычных пленок-подложек. Диапазон длин волн лазерного излучения, при этом, выбирают так, чтобы селективно выполнять разделительные линии в электропроводном слое.
Первый и второй электропроводные слои наносят на пленки-подложки до стадии а) способа способами, которые сами по себе известны. Например, можно указать на способ катодного распыления в электромагнитном поле. Это особенно предпочтительно с точки зрения простого, быстрого, рентабельного и равномерного нанесения покрытия на подложку. Однако, электропроводное покрытие также может быть нанесено, например, путем осаждения из паровой фазы, химического осаждения из паровой фазы (chemical vapor deposition, CVD), плазменного осаждения из паровой фазы (plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) или с использованием жидких реактивов.
Способы нанесения активных слоев, например, SPD-, PDLC-, электрохромных или электролюминесцентных слоев известны специалистами и достаточно хорошо описаны в литературе.
Изготовленная соответствующим изобретению способом многослойная пленка может быть известными специалистам способами интегрирована в стеклопакет.
Первое и второе стекло стеклопакета могут быть изогнутыми, например, в случае применения для остекления транспортного средства. Стекла могут быть изогнуты по отдельности или вместе. Предпочтительно, стекла изгибают совместно и конгруэнтно (то есть, одновременно, на одном и том же оборудовании), так как в этом случае форма стекол оптимально соответствует друг другу для последующего ламинирования.
Если стеклопакет представляет собой изогнутое остекление транспортного средства, то по меньшей мере стекло, применяемое в качестве наружного, перед ламинированием подвергают сгибанию. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения стекло, применяемое в качестве внутреннего, также подвергают изгибанию. Это, в частности, предпочтительно в случае значительного изгибания в нескольких направлениях в пространстве (так называемое, трехмерное изгибание).
В качестве альтернативы, стекло, используемое в качестве внутреннего, не изогнуто. Это особенно выгодно для стекол очень малой толщины, поскольку они такие же гибкие, как пленки, и могут быть приведены в соответствие с предварительно изогнутым наружным стеклом.
Соединение первого стекла и второго стекла в стеклопакет осуществляют, предпочтительно, под действием нагревания, вакуума и/или давления. Могут быть применены известные способы изготовления стеклопакета.
Например, может быть осуществлен, так называемый, способ автоклавирования при повышенном давлении примерно от 10 бар до 15 бар и температуре от 130°С до 145°С в течении примерно 2 часов. Известные сами по себе способы вакуумного мешка или вакуумного кольца осуществляют, например, при примерно 200 мбар и температуре от 80°С до 110°С. Первое стекло, термопластичные пленки, присутствующая, по меньшей мере, на участках многослойная пленка и второе стекло также могут быть сжаты в каландре между по меньшей мере одной парой валов с получением стеклопакета. Устройства этого типа, используемые при изготовлении стекол, известны и включают, как правило, по меньшей мере, один нагревательный тоннель перед прессовой частью. Температура во время прессования составляет, например, от 40°С до 150°С. Особенно надежными на практике оказались сочетания способов каландрования и автоклавирования. В качестве альтернативы, могут быть применены вакуумные ламинаторы. Они состоят из одной или нескольких обогреваемых и вакуумируемых камер, в которых первое стекло и второе стекло ламинируют в течении, например, примерно 60 мин при пониженном давлении от 0,01 мбар до 800 мбар и температуре от 80°С до 170°С.
В другом аспекте изобретение охватывает применение соответствующего изобретению стеклопакета в зданиях, в частности, в области входа, в оконных проемах, на крыше или фасаде, в качестве встроенных деталей мебели и оборудования, в средствах транспорта, предназначенных для наземных, воздушных или водных перевозок, в частности, поездов, судов и автомобилей, например, в качестве ветрового стекла, заднего стекла, бокового стекла и/или стекла крыши.
Далее изобретение дополнительно поясняется со ссылкой на чертежи и примеры вариантов его осуществления. Чертежи представляют собой схематичное изображение и выполнены не в масштабе. Чертежи ни коим образом не ограничивают изобретение. На чертежах показано:
Фиг. 1а - вид сверху на соответствующую изобретению многослойную пленку 1 с электрически переключаемыми оптическими свойствами, при этом, электропроводные слои 3 и 4 посредством электропроводного наполнителя 8 приведены в контакт со сборными шинами 9.1 и 9.2,
Фиг. 1b - поперечное сечение многослойной пленки фиг. 1а по А-А’,
Фиг. 2 - соответствующий изобретению стеклопакет 11, включающий многослойную пленку фиг. 1а и 1b, ламинированную посредством двух термопластичных пленок 14, 15 между двумя стеклами 12, 13, показан в сечении по А-А’ фиг. 1а,
Фиг. 3 - вариант осуществления соответствующего изобретению способа.
На фиг. 1а и 1b показана соответствующая изобретению многослойная пленка 1 с электрически переключаемыми оптическими свойствами. Многослойная пленка 1 включает первую пленку-подложку 5 и вторую пленку-подложку 6, при этом, на поверхности первой пленки-подложки 5 расположен первый электропроводный слой 3, тогда как на поверхности второй пленки-подложки 6 расположен второй электропроводный слой 4. Между электропроводными слоями 3, 4 находится активный слой 2. Активный слой 2 представляет собой слой PDLC. Пленки-подложки 5, 6, каждая, состоят из пленки РЕТ толщиной 200 мкм. Электропроводные слои 3, 4 представляют собой систему слоев, которая включает, например, три электропроводных серебряных слоя, отделенных друг от друга диэлектрическими слоями. Вблизи двух противолежащих кромок многослойной пленки 1 расположен ряд первых вырезов 7.1 - вдоль одной кромки - и ряд вторых вырезов 7.2 - вдоль противолежащей кромки. В области вырезов 7 пакет слов, состоящий из первой пленки-подложки 5, первого электропроводного слоя 3, активного слоя 2, второго электропроводного слоя 4 и пленки-подложки 6, полностью удален. Первые вырезы 7.1 и вторые вырезы 7.2, следовательно, выполнены в форме сквозных отверстий. Вырезы 7 имеют диаметр 6 мм и расположены вдоль, в каждом случае, сборной шины 9, по существу, параллельно близлежащей кромке многослойной пленки 1. Первые вырезы 7.1 находятся на расстоянии, примерно, 16,7 мм друг от друга (в каждом случае, от ближайшего соседнего выреза). Вторые вырезы 7.2 аналогичным образом находятся на расстоянии, примерно, 16,7 мм друг от друга. В области первых вырезов 7.1 на наружной поверхности первой пленки-подложки 5 выполнена первая сборная шина 9.1. При этом, первая сборная шина 9.1 закрывает все первые вырезы 7.1. В данном контексте наружной поверхностью пленок-подложек названа поверхность, обращенная от активного слоя. На наружной поверхности второй пленки-подложки 6 вырезы 7.1 открыты и не закрыты сборной шиной. Через это отверстие первые вырезы 7.1 заполняют электропроводным наполнителем 8, в данном случае, серебряной пастой для трафаретной печати. Электропроводный наполнитель 8 заполняет первые вырезы 7.1, по существу, полностью. При этом переход между наполнителем и поперечным сечением многослойной пленки 1 не обязательно должен быть прямолинейным. Согласно конфигурации многослойной пленки 1 и наполнителя 8, серебряная паста для трафаретной печати в многослойной пленке 1 может быть локально ограничена, например, может проникать в активный слой 2. Следовательно, имеется большая поверхность контакта между наполнителем 8 и многослойной пленкой 1, так что обеспечивается достаточное механическое и электрическое соединение. Наполнитель 8 обеспечивает электрический контакт первого электропроводного слоя 3 и второго электропроводного слоя 4 с первой сборной шиной 9.1. Аналогичным образом в области вторых вырезов 7.2 на наружной поверхности второй пленки-подложки 6 выполнена вторая сборная шина 9.2. Вторая сборная шина 9.2 закрывает все вторые вырезы 7.2. На противолежащей второй сборной шине 9.2 наружной поверхности первой пленки-подложки 5 вырезы 7.2 открыты. И в этом случае отверстие может быть использовано для введения наполнителя 8 в форме серебряной пасты для трафаретной печати. Электропроводный наполнитель 8 заполняет вторые вырезы 7.2, по существу, полностью и, как описано для первых вырезов 7.1, частично может распространяться по многослойной пленке 1. Наполнитель 8 внутри вторых вырезов 7.2 обеспечивает электрический контакт между первым электропроводным слоем 3, вторым электропроводным слоем 4 и второй сборной шиной 9.2. Чтобы исключить непосредственный электрический контакт двух сборных шин 9 и происходящее вследствие этого короткое замыкание соответственно один из электропроводных слоев электрически изолируют от соответственно одной сборной шины так, чтобы каждая сборная шина контактировала только с одним электропроводным слоем. В данном случае в первом электропроводном слое 3 выполнена разделительная линия 10, которая отделяет электрически изолированную область 16, охватывающую вторые вырезы 7.2, от остальной основной поверхности слоя 3. Таким образом, после выполнения разделительной линии 10 электрический контакт между основной поверхностью первого электропроводного слоя 3 и второй сборной шиной 9.2 отсутствует. Основная поверхность первого электропроводного слоя 3, при этом представляет собой поверхность между находящейся в нем разделительной линией 10 и первым вырезом 9.1. Аналогичным образом во втором электропроводном слое 4 выполняют разделительную линию 10, которая отделяет электрически изолированную область 16, охватывающую первые вырезы 7.1, от остальной основной поверхности электропроводного слоя 4. Таким образом, после выполнения разделительной линии 10 электрический контакт между основной поверхностью второго электропроводного слоя 4 и первой сборной шиной 9.1 отсутствует. Ширина разделительных линий 10 составляет 200 мкм. При этом, основная поверхность второго электропроводного слоя 4 представляет собой поверхность между находящейся в нем разделительной линией 10 и вторым вырезом 9.2. Вообще, при выполнении контакта с электропроводными слоями необходимо гарантировать, что каждый электропроводный слой приведен в соответствие именно с одной сборной шиной. Сборные шины могут быть по выбору расположены либо на одной и той же пленке-подложке или, как показано на фиг. 1b, на разных пленках-подложках. Сборные шины 9 имеют длину, измеренную вдоль вырезов 7, по существу, параллельно наружной кромке многослойной пленки 1, равную 200 мм. Данная многослойная пленка предназначена для применения в качестве солнцезащитной бленды в ветровом стекле транспортного средства. Сборные шины 9 расположены так, что после ламинирования многослойной пленки в стеклопакете и установки стеклопакета в качестве ветрового стекла в корпусе транспортного средства они проходят вдоль кромок стеклопакета, смежных с передними стойками. Вдоль первой сборной шины 9.1 выполнено 12 первых вырезов 7.1, вдоль второй сборной шины 9.2 аналогичным образом выполнено 12 вторых вырезов 7.2. Таким образом, обеспечивается хороший электрический контакт каждого из электропроводных слоев 3, 4, и достигается равномерное распределение тока.
Благодаря соответствующему изобретению электрическому контакту электропроводных слоев многослойной пленки по поперечному сечению слоя обеспечивается механически стабильный контакт. Кроме этого, исключается повреждение электропроводных слоев. По сравнению с этим, в предшествующем уровне техники при обрезании вручную пакета слоев в краевой области и последующем удалении активного слоя часто происходило повреждение открытого электропроводного слоя. Активный слой удаляли, как правило, путем смывания растворителем, при этом, например, присутствующие в слое PDLC жидкие кристаллы могли оставлять царапины на лежащем ниже электропроводном слое. Кроме этого, эта стадия с трудом может быть автоматизирована, поскольку требуется чрезвычайная осторожность, чтобы, с одной стороны, гарантировать полное удаление активного слоя и, в другой стороны, исключить описанное выше повреждение электропроводного слоя. Как остатки активного слоя, так и царапины существенно снижают качество контакта. Соответствующей изобретению многослойной пленке и соответствующему изобретению способу в этом отношении свойственно преимущество, поскольку гарантируется высокое качество контакта без возможного повреждения слоев, а изготовление многослойной пленки может быть без труда автоматизировано.
Соответствующая изобретению многослойная пленка, представленная на фиг. 1а и 1b, может быть использована в обычных, известных специалистам стеклопакетах, включающих многослойные пленки с электрически переключаемыми оптическими свойствами. Размеры самой многослойной пленки, а также длина сборной шины, определяются вариантом применения. Многослойные пленки с переключаемыми оптическими свойствами применяют, например, в качестве солнцезащитных бленд в ветровых стеклах. При этом, многослойную пленку располагают только в части ветрового стекла, где нужны регулируемые оптические свойства. При применении в качестве солнцезащитной бленды это, как правило, часть стекла, смежная с верхней кромкой крыши кузова в положении установленного ветрового стекла. Высота такой солнцезащитной бленды составляет, например, 20 см. Многослойную пленку отрезают в соответствии с требующимся размером. Однако, также есть варианты применения, в которых многослойную пленку размещают на всей поверхности стеклопакета. К ним относятся, например, стеклопакеты для крыши транспортных средств. Часто в таких случаях во всей проницаемой светом области стеклопакета размещают PDLC-элемент. Во всех этих примерных вариантах своего осуществления изобретение позволяет, как было описано, улучшить электрический контакт.
На фиг. 2 показан соответствующий изобретению стеклопакет 11, при этом, многослойная пленка 1, представленная на фиг. 1а и 1b, ламинирована посредством двух термопластичных пленок 14, 15 между двумя стеклами 12, 13. Вид на фиг. 2 соответствует поперечному сечению стеклопакета, аналогичного сечению многослойной пленки по A-A‘. На первом стекле 12 расположена первая термопластичная пленка 14, за термопластичной пленкой 14 следует многослойная пленка 1, представленная на фиг. 1а и 1b. Многослойная пленка 1 покрыта второй термопластичной пленкой 15, стекло 13 завершает этот пакет слоев. Термопластичные пленки 14, 15 имеют, каждая, толщину 0,76 мм и состоят из PVB. Стекла 12 и 13 образованы из стекла. Многослойная пленка 1 может присутствовать в стеклопакете 11 также только на участках. Одним из предпочтительных вариантов применения является применение соответствующей изобретению многослойной пленки в качестве полосного фильтра ветрового стекла. В этом случае многослойная пленка 1 могла бы быть размещена в пакете слоев в смежной с обращенной к крыше кромке стеклопакета области относительно положения смонтированного остекления. В остальной области ветрового стекла стёкла 12, 13 соединены только термопластичными пленками 14, 15. Разумеется, также могут присутствовать необязательные дополнительные элементы, например, дополнительные электрически переключаемые многослойные пленки или другие функциональные элементы. Для упрощения изображения трехмерный изгиб ветрового стекла на фиг. 2 не показан. Однако, в частности, при применении стеклопакета в качестве остекления транспортного средства это, предпочтительно, имеет место. В области вырезов стекла 12, 13, необязательно, могут быть снабжены непрозрачным покрытием 17. Это позволяет замаскировать вырезы и сборные шины, и для наблюдателя они незаметны. Такая маскировка черным печатным оттиском известна специалистам.
На фиг. 3 показан предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению способа, включающего стадии, на которых:
I Обеспечивают многослойную пленку 1,
II При помощи лазера выполняют разделительную линию 10 в первом электропроводном слое 3, отделяющую электрически изолированную краевую область 16 от остальной поверхности первого электропроводного слоя 3, и
При помощи лазера выполняют разделительную линию 10 во втором электропроводном слое 4, отделяющую электрически изолированную краевую область 16 от остальной поверхности второго электропроводного слоя 4,
III Высекают множество первых вырезов 7.1 в форме сквозных отверстий в электрически изолированной области 16, которая на стадии II была образована при помощи разделительной линии 10 в первом электропроводном слое 3, и
Высекают множество вторых вырезов 7.2 в форме сквозных отверстий в электрически изолированной области 16, которая на стадии II была образована при помощи разделительной линии 10 во втором электропроводном слое 4,
IV Размещают первую сборную шину 9.1 на наружной поверхности первой пленки-подложки 5 в области первых вырезов 7.1 и закрепляют сборную шину 9.1 клеящим средством и
Размещают вторую сборную шину 9.2 на наружной поверхности второй пленки-подложки 6 в области вторых вырезов 7.2 и закрепляют сборную шину 9.2 клеящим средством,
V Заполняют первые вырезы 7.1 и вторые вырезы 7.2 электропроводным наполнителем 8.
Выполнение разделительных линий 10 согласно стадии II может осуществляться в любой момент реализации способа. Предпочтительно, разделительные линии выполняют непосредственно после обеспечения многослойной пленки, поскольку в этот момент многослойная пленка имеет совершенно плоскую поверхность и не имеет никаких дополнительных элементов, например, сборных шин. Таким образом, облегчается автоматизация лазерной обработки, прежде всего с точки зрения автоматизации перемещения пленки.
Получаемая соответствующая изобретению многослойная пленка 1 характеризуется механической стабильностью и надежным электрическим контактом электропроводных слоев 3, 4 посредством наполнителя 8. Соединение сборных шин 9.1, 9.2 со внешним источником напряжения позволяет прикладывать напряжение к электропроводным слоям 3, 4. Электропроводные слои 3, 4 выполняют роль поверхностных электродов для лежащего между ними активного слоя 2. При этом, первая сборная шина 9.1 контактирует со вторым электропроводным слоем 4, тогда как первый электропроводный слой 3 приводится в контакт посредством второй сборной шины 9.2.
Перечень ссылочных обозначений:
1 Многослойная пленка с электрически переключаемыми оптическими свойствами
2 Активный слой многослойной пленки 1
3 Первый электропроводный слой многослойной пленки 1
4 Второй электропроводный слой многослойной пленки 1
5 Первая пленка-подложка многослойной пленки 1
6 Вторая пленка-подложка многослойной пленки 1
7 Вырезы
7.1 Первые вырезы
7.2 Вторые вырезы
8 Электропроводный наполнитель
9 Сборная шина
9.1 Первая сборная шина
9.2 Вторая сборная шина
10 Разделительная линия без покрытия
11 Стеклопакет
12 Первое стекло
13 Второе стекло
14 Первая термопластичная пленка
15 Вторая термопластичная пленка
16 Электрически изолированная область
17 Непрозрачное покрытие
А-А’ Линия сечения