МНОГОСЛОЙНОЕ СТЕКЛО С ОСВЕЩЕНИЕМ
LAMINATED GLASS WITH LIGHTING

Изобретение касается многослойного стекла, в частности бокового оконного стекла транспортного средства, имеющего освещаемый край, а также способа его изготовления и его применения.
Многослойные стекла состоят из по меньшей мере одного наружного стекла, одного внутреннего стекла и одного клейкого промежуточного слоя, который соединяет наружное стекло с внутренним стеклом. При этом характерными промежуточными слоями являются поливинилбутиральные пленки, которые, наряду с их клейкими свойствами, обладают высокой вязкостью и высоким акустическим демпфированием. Промежуточный слой препятствует распаду многослойного стекла при повреждении. Многослойное стекло только растрескивается, но сохраняет свою форму.
Многослойные стекла обладают заметными преимуществами по сравнению с однослойными безопасными стеклами: так, с помощью многослойного стекла может достигаться высокая акустическая изоляция, что, например, особенно предпочтительно для отделения внутренних помещений транспортного средства от их наружного окружения. Поэтому, наряду с ветровыми стеклами, из многослойного стекла также все чаще изготавливаются боковые стекла автомобилей. В то же время многослойное стекло имеет более высокую прочность на пробой, чем однослойное безопасное стекло, и поэтому устойчивее к проникновению инородных тел или попыткам взлома.
В основе настоящего изобретения лежит задача создания улучшенного многослойного стекла, имеющего по меньшей мере на отдельных участках освещаемый край. Освещение должно обладать возможностью простого и экономичного интегрирования в многослойное стекло.
Задача настоящего изобретения решается в соответствии с изобретением с помощью многослойного стекла по п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло, включающее в себя по меньшей мере:
- одно наружное стекло и одно внутреннее стекло, которые соединены друг с другом с помощью промежуточного слоя, при этом промежуточный слой по меньшей мере на отдельных участках имеет срез относительно кромки наружного стекла и/или внутреннего стекла, и
-по меньшей мере одно светорассеивающее стекловолокно, причем это стекловолокно по меньшей мере частично расположено в области среза между наружным стеклом и внутренним стеклом.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемое изобретением многослойное стекло представляет собой ламинированное боковое стекло, которое предусмотрено для предпочтительно открываемого бокового окна транспортного средства. Под открываемым боковым окном понимается боковое окно, которое может открываться и снова закрываться путем по существу вертикального смещения бокового стела внутрь двери кузова.
Термины «наружное стекло» и «внутреннее стекло» служат только для того, чтобы различать первое стекло и второе стекло. В случае применения многослойного стекла в качестве стекла транспортного средства или в качестве стекла здания наружное стекло предпочтительно, но не обязательно, обращено к наружному пространству многослойного стекла, а внутреннее стекло - к внутреннему пространству.
Предлагаемое изобретением стекловолокно представляет собой светорассеивающее стекловолокно, которое путем рассеивания испускает свет через свою боковую стенку по длине своего распространения. Такие стекловолокна обычно состоят из по меньшей мере одной сердцевины стекловолокна, которая окружена одним или несколькими слоями, в форме оболочки расположенными вокруг сердцевины стекловолокна. При этом оболочковые слои обычно имеют множество центров рассеивания, например, нано-поры или нано-частицы. Надлежащие светорассеивающие стекловолокна хорошо известны специалисту. Только в качестве примера сошлемся здесь, например, на стекловолокна, названные в US 20111/0122646A1 или US 2015/0131955A1. Толщина стекловолокна составляет, характерным образом, от 5 мкм до 300 мкм, предпочтительно от 100 мкм до 250 мкм. Разумеется, что стекловолокно вследствие надлежащего изготовления или обработки может также иметь светорассеивающие области только на отдельных участках. Стекловолокно имеет по меньшей мере один участок стекловолокна или, соответственно, область стекловолокна, которая выполнена так, что при рассеивании свет может испускаться или, соответственно, испускается через боковую стенку стекловолокна по длине распространения этого участка стекловолокна или, соответственно, области стекловолокна. Стекловолокно может быть, в частности, выполнено так, чтобы свет мог испускаться или, соответственно, испускался через боковую стенку по всей длине его распространения. Под термином «светорассеивающее стекловолокно» в рамках настоящего изобретения следует также понимать пучок или сплетение нескольких отдельных стекловолокон, которые расположены в области среза в виде одного узла.
Предлагаемый изобретением промежуточный слой по меньшей мере на отдельных участках имеет срез (подрезано) относительно кромки стекла. Под срезом здесь следует понимать каждый отступ или, соответственно, каждое укорочение промежуточного слоя относительно кромки стекла. То есть, в частности, также промежуточный слой, который технологически изготавливается таким образом, что он имеет отступ относительно кромки стекла (без необходимости быть при этом непременно срезанным). В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла ширина r среза составляет от 0,1 мкм до 2 мм и предпочтительно от 0,1 мм до 1 мм. Это особенно предпочтительно, так как благодаря этому осуществляется хорошая фиксация стекловолокна на многослойном стекле. Если боковая кромка наружного стекла расположена не заподлицо с боковой кромкой внутреннего стекла, то ширина r среза относится к боковой кромке стекла, которое сдвинуто назад по сравнению с другим стеклом.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла ширина r среза составляет от 10% диаметра d стекловолокна до 400% диаметра d и предпочтительно от 50% диаметра d до 200% диаметра d, особенно предпочтительно от 70% диаметра d до 150% диаметра d. Это особенно предпочтительно, так как благодаря этому становится возможной хорошая фиксация стекловолокна на многослойном стекле. В частности, в предпочтительных пределах r=от 100% d до 150% d стекловолокно почти полностью защищено наружным стеклом и внутренним стеклом. В частности, ширина r среза составляет от 100% d до 150% d, так что стекловолокно полностью расположено в области среза.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла стекловолокно вклеено в область среза с помощью клеящего средства и таким образом прочно соединено с внутренней поверхностью II наружного стекла, наружной поверхностью III внутреннего стекла и/или боковой кромкой промежуточного слоя. Это имеет то особое преимущество, что стекловолокно прочно соединено с многослойным стеклом.
Особенно предпочтительными клеящими средствами являются клеи, особенно предпочтительно акрилатные клеи, метилметакрилатные клеи, цианакрилатные клеи, полиэпоксиды, силиконовые клеи и/или полимерные клеи с силановой сшивкой, их смеси и/или сополимеры.
В одном из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла стекловолокно закреплено в области среза путем зажатия между наружным стеклом и внутренним стеклом. Это имеет то особое преимущество, что нет необходимости ни в каком в клеящем средстве и ни в каком особом шаге технологического процесса для фиксации стекловолокна в многослойном стекле.
Наружное стекло и/или внутреннее стекло содержат предпочтительно стекло, в частности кальций-натриевое стекло, или синтетические материалы, предпочтительно жесткие синтетические материалы, в частности поликарбонат или полиметилакрилат. Толщина стекол может широко варьироваться и таким образом очень хорошо адаптироваться к требованиям в данном отдельном случае. Предпочтительно толщины наружного стекла и внутреннего стекла составляют от 0,5 мм до 10 мм и предпочтительно от 1 мм до 5 мм, совсем особо предпочтительно от 1,4 мм до 3 мм.
Наружное стекло, внутреннее стекло и промежуточный слой могут быть светопрозрачными и бесцветными, а также тонированными, матированными или окрашенными. Наружное стекло и внутреннее стекло могут состоять из не напряженного, частично напряженного или напряженного стекла.
Промежуточный слой образуется по меньшей мере одной термопластичной соединительной пленкой. Термопластичная соединительная пленка содержит по меньшей мере один термопластичный полимер, предпочтительно этиленвинилацетат (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ) или полиуретан (ПУ) или их смеси или сополимеры или дериваты. Толщина промежуточного слоя и, в частности, термопластичной соединительной пленки составляет предпочтительно от 0,2 мм до 2 мм, особенно предпочтительно от 0,3 мм до 1 мм, например, 0,38 мм или 0,76 мм.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемое изобретением многослойное стекло имеет средства нагрева для электрического обогрева многослойного стекла. При этом предпочтительными средствами нагрева являются проводящие проволоки и/или один или несколько электрически обогреваемых, прозрачных, электропроводящих слоев.
Предлагаемое изобретением боковое стекло, наряду с осуществляемой средствами нагрева функцией нагрева, может иметь другие функциональные возможности. В одном из предпочтительных вариантов осуществления многослойное стекло имеет отражающее покрытие для инфракрасного диапазона. Такое покрытие может быть нанесено на поверхность наружного стекла или на поверхность внутреннего стекла, предпочтительно на поверхность, обращенную к промежуточному слою, чтобы защищать покрытие от коррозии и механического воздействия. Альтернативно покрытие может быть введено в многослойную конструкцию в виде снабженной покрытием термопластичной пленки, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). В этом случае снабженная покрытием пленка расположена предпочтительно между первой и второй термопластичной соединительной пленкой. Отражающие инфракрасное излучение покрытия характерным образом имеют по меньшей мере один электропроводящий слой. Покрытие может дополнительно иметь диэлектрические слои, которые, например, служат для регулирования сопротивления слоя, для защиты от коррозии или для уменьшения отражения. Проводящий слой содержит предпочтительно серебро или электропроводящий оксид (англ. transparent conductive oxide, TCO), такой как оксид индия-олова (англ. indium tin oxide, ITO). Проводящий слой имеет предпочтительно толщину от 10 нм до 200 нм. Для улучшения проводимости при одновременно высокой прозрачности покрытие может иметь несколько электропроводящих слоев, которые отелены друг от друга по меньшей мере одним диэлектрическим слоем. Проводящее покрытие может, например, содержать два, три или четыре электропроводящих слоя. Характерные диэлектрические слои содержат оксиды или нитриды, например, нитрид кремния, оксид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, оксид цинка или оксид титана. Разумеется, что эти электропроводящие, прозрачные покрытия могут также служить для электрического обогрева стекла. Покрытие имеет предпочтительно меньшую площадь, чем боковое стекло, так что окружная краевая область, имеющая ширину предпочтительно от 0,5 мм до 10 мм, не снабжена этим покрытием. Тем самым проводящее покрытие защищено внутри промежуточного слоя от контакта с окружающей атмосферой, что предпочтительно с точки зрения предотвращения коррозии. Многослойное стекло может также содержать другие не снабженные покрытием области, например, окна для передачи данных или коммуникационные окна.
Другим аспектом изобретения является система многослойного стекла, включающая в себя:
- одно предлагаемое изобретением многослойное стекло и
- одно осветительное средство для ввода света в стекловолокно.
Осветительное средство расположено предпочтительно на боковой кромке многослойного стекла. В случае подвижного многослойного стекла, такого как открываемое боковое стекло, осветительное средство предпочтительно соединено с многослойным стеклом и тоже установлено подвижно. Разумеется, что осветительное средство может быть также инсталлировано независимо от многослойного стекла и быть соединено с предлагаемым изобретением светорассеивающим стекловолокном с помощью не светорассеивающего стекловолокна.
Предпочтительными осветительными средствами являются, например, лазерные диоды, светодиоды (СИД) или лампы накаливания, при этом изобретение включает в себя всякий вид источника света, который пригоден для данного применения. Предлагаемые изобретением осветительные средства включают в себя также системы линз, системы зеркал, системы отражателей или другие световоды, которые могут служить для ввода света в предлагаемое изобретением стекловолокно.
Осветительные средства могут быть цветными или белыми. Осветительные средства могут также выпускать свет в ультрафиолетовом диапазоне, если стекловолокно или его окружение могут преобразовывать ультрафиолетовый свет в видимый свет. Предпочтительными цветами света являются красный (в связи с выраженным сигнальным действием), зеленый (в связи с высокой чувствительностью человеческого глаза к спектру зеленого цвета) и синий (в связи с его особенно эстетичным и мало ослепляющим действием).
Другим аспектом изобретения является способ изготовления многослойного стекла, предлагаемого изобретением, по меньшей мере включающий в себя:
(a) расположение термопластичного промежуточного слоя между наружным стеклом и внутренним стеклом, при этом промежуточный слой имеет по меньшей мере один срез относительно боковых кромок стекол;
(b) соединение наружного стекла с внутренним стеклом с помощью промежуточного слоя путем ламинирования;
(c) вклеивание светорассеивающего стекловолокна в область среза с помощью клеящего средства.
Разумеется, что шаги b) и c) способа могут также меняться местами.
Этот способ может совершенствоваться следующим альтернативным способом изготовления многослойного стекла, предлагаемого изобретением, который включает в себя по меньшей мере:
(a) расположение термопластичного промежуточного слоя между наружным стеклом и внутренним стеклом;
(b) соединение наружного стекла с внутренним стеклом с помощью промежуточного слоя путем ламинирования;
(c) срезание по меньшей мере на отдельных участках термопластичного промежуточного слоя между наружным стеклом и внутренним стеклом с помощью режущего инструмента;
(d) вклеивание светорассеивающего стекловолокна в область среза с помощью клеящего средства.
Изготовление многослойного стекла путем ламинирования осуществляется общепринятыми, собственно известными специалисту методами, например, способом автоклавирования, способом вакуумного мешка, способом вакуумного кольца, способом каландрирования, с помощью вакуумных ламинаторов или их комбинаций. При этом соединение наружного стекла и внутреннего стекла осуществляется обычно под воздействием тепла, вакуума и/или давления.
Предлагаемый изобретением режущий инструмент представляет собой, например, лезвие ножа, в частности V-образное лезвие, которое ведется по боковой кромке между наружным стеклом и внутренним стеклом и удаляет промежуточный слой в некоторой узкой области в виде среза.
Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемого изобретением многослойного стекла в средствах передвижения для движения по земле, в воздухе или по воде, в частности в поездах, судах и автомобилях, например, в качестве ветрового стекла, заднего стекла, бокового стекла и/или крышного стекла, в зданиях, в частности в области входа, области окон, области крыши или области фасада, в качестве встраиваемого конструктивного элемента в мебели и приборах.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло особенно предпочтительно представляет собой безрамное на отдельных участках остекление, при этом предлагаемое изобретением светорассеивающее стекловолокно расположено на безрамных боковых кромках. Тем не менее, светорассеивающее стекловолокно может быть также расположено на внутренней боковой кромке, например, в области вырезанного из остекления выреза, такого как стеклянный люк в крышном стекле.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло выполнено предпочтительно в виде неподвижного остекления, то есть это остекление установлено неподвижно относительно своего окружения и, например, зафиксировано с помощью крепления на отдельных участках, например, в виде ветрового стекла в транспортном средстве или в виде разделительного стекла в здании или предмете мебели.
Альтернативно предлагаемое изобретением многослойное стекло выполнено в виде подвижного остекления, то есть это остекление установлено подвижно относительно своего окружения, например, в виде остекления, подвижно установленного в двери, такого как боковое стекло в автомобильной двери.
Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемого изобретением осветительного средства в системе многослойного стекла для обозначения какой-либо электрической функции, предпочтительно функции нагрева, движения предлагаемого изобретением многослойного стекла, предпочтительно открывающегося или закрывающегося бокового окна и/или в качестве функции предупреждения, предпочтительно у безрамного бокового стекла в открытой автомобильной двери.
Далее изобретение поясняется подробнее с помощью чертежа и примеров осуществления. Чертеж является схематичным изображением и выполнен без соблюдения масштаба. Чертеж никоим образом не ограничивает изобретение.
Показано:
фиг.1A: вид в плане одного из вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы многослойного стекла;
фиг.1B: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения многослойного стекла с фиг.1A;
фиг.2: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла в соответствии с фиг.1A;
фиг.3: блок-схема одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа.
На фиг.1A показан вид в плане предлагаемой изобретением системы 100 многослойного стекла, которая включает в себя предлагаемое изобретением многослойное стекло 10 и осветительное средство 20. На фиг.1B показано изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения многослойного стекла 10 с фиг.1A. Многослойное стекло 10 в этом примере выполнено в виде бокового стекла для бокового окна легкового автомобиля.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло 10 содержит наружное стекло 1, имеющее внутреннюю поверхность II, внутреннее стекло 2, имеющее наружную поверхность III, и термопластичный промежуточный слой 3, который соединяет друг с другом внутреннюю поверхность II наружного стекла 1 и наружную поверхность III внутреннего стекла 2 по поверхности стекла. Наружное стекло 1 и внутреннее стекло 2 состоят, например, из кальций-натриевого стекла и имеют, например, толщину по 2,1 мм каждое. Термопластичный промежуточный слой 3 представляет собой, например, пленку из поливинилбутирала (ПВБ) с толщиной 0,76 мм. Разумеется, что в качестве наружного стекла и внутреннего стекла могут также применяться другие стеклянные стекла или полимерные стекла. Кроме того, толщина наружного стекла 1 и внутреннего стекла 2 может быть адаптирована к данному применению.
Термопластичный промежуточный слой 3 срезан в области боковой кромки 6 по сравнению с наружным стеклом 1 или внутренним стеклом 2. В срезанную область 7 вклеено светорассеивающее стекловолокно 4, например, с помощью клеящего средства 5 из цианакрилатного клея. Светорассеивающее стекловолокно 4 имеет диаметр d 200 мкм. Ширина r среза составляет, например, 250 мкм. При этом ширина r среза примерно соответствует диаметру d светорассеивающего стекловолокна 4. На одном конце стекловолокна 4 расположено осветительное средство 20. Осветительное средство 20 состоит, например, из лазерного диода, который, например, с помощью отражателя, может вводить свет в стекловолокно 4. Тогда при подаче напряжения на лазерный диод свет вводится в стекловолокно 4. Тогда стекловолокно 4 рассеивает свет своей поверхностью по всей длине своего распространения, так что стекловолокно 4 светится по всей длине своего распространения по всей длине своего распространения.
Благодаря расположению светорассеивающего стекловолокна 4 в срезе 7 стекловолокно особенно хорошо защищено от механических нагрузок. Кроме того, стекловолокно 4 в неосвещенном состоянии почти не видимо, что особенно предпочтительно эстетически.
На фиг.2 показано изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла 10 в соответствии с фиг.1A. При этом многослойное стекло 10 с фиг.2 по материалам и по конструкции по существу соответствует многослойному стеклу 10 с фиг.1B, так что далее подробно остановимся только на различиях между двумя многослойными стеклами 10.
Многослойное стекло 10 представляет собой, например, боковое стекло автомобильной двери легкового автомобиля. Вставление бокового стекла в автомобильную дверь является предпочтительно безрамным, так что боковое стекло только своей нижней стороной проведено и заделано в автомобильную дверь. Осветительное средство 20 представляет собой здесь, например, мощный светодиод.
На фиг.2 наружное стекло 1 выдается за внутреннее стекло 2 на боковой кромке 6 на 1 мм. Ширина r среза 7 составляет примерно 100 мкм относительно отодвинутого стекла (здесь внутреннего стекла 2). Ширина r среза 7 составляет, таким образом, примерно 50% диаметра d стекловолокна 4.
Изготовленная с помощью этого многослойного стекла 10 система 100 многослойного стекла конфигурирована, например, таким образом, что осветительное средство 20 при открытии автомобильной двери активируется и освещает стекловолокно 4. Это имеет то особое преимущество, что автомобильная дверь в открытом состоянии освещена и особенно хорошо видна другим участникам движения. Видимость освещенного таким образом многослойного стекла 10 особенно повышена в темноте - в частности потому, что многослойное стекло 10 в этом примере является безрамным и закреплено в автомобильной двери только своей нижней боковой кромкой. Поэтому освещенная стекловолокном 4 боковая кромка многослойного стекла 10 свободна и беспрепятственно видна.
Осветительное средство 20 может быть при этом одноцветным или обозначать разные состояния разными цветами. Так, функция предупреждения особенно актуальна для красного осветительного средства, так как красный цвет обычно ассоциируется с опасностью. Зеленые осветительные средства особенно хорошо видны в темноте, так как человеческий глаз обладает особенно хорошей чувствительностью к спектру зеленого цвета.
В другом примерном варианте осуществления осветительное средство 20 имеет, например, красный светодиод и синий светодиод. При этом система 100 многослойного стекла соединена, например, с электроникой транспортного средства таким образом, что при открытии многослойного стекла 10 с помощью электрических стеклоподъемников стекловолокно 4 освещается синим цветом, а при закрытии многослойного стекла 1 стекловолокно 4 освещается красным цветом. Это имеет то особое преимущество, что при этом становится видимым движение многослойного стекла 10 относительно рамы двери, и люди могут быстро распознавать опасность зажатия в закрывающемся окне частей тела или предметов. Разумеется, что для освещения стекловолокна 4 могут применяться и другие цвета или белый свет. Кроме того, посредством освещения многослойного стекла 10 могут также индицироваться другие функции и реализовываться особенно эстетичные подсветки.
Опционально предлагаемые изобретением многослойные стекла 10 могут иметь дополнительную электрическую функцию и, например, функцию электрического нагрева. При этом, например, не изображенные здесь средства нагрева, такие как нагревательные проволоки или нагревательные слои, могут быть расположены в области между наружным стеклом 1 и внутренним стеклом 2. Такие нагревательные проволоки состоят, например, из меди или вольфрама и имеют толщину, например, 30 мкм. В качестве нагревательных слоев известны, например, прозрачные, электропроводящие покрытия, которые в качестве примера описаны выше. Нагревательные проволоки и нагревательные слои могут, например, образовываться токособирательными шинами, например, полосками медной пленки с толщиной, например, 100 мкм и шириной, например, 7 мм. Когда на токособирательные шины подается напряжение, то ток течет через нагревательные проволоки или нагревательный слой, вследствие чего возникает нагревательное действие. Напряжение может представлять собой обычное бортовое напряжение автомобиля 14 В, или же напряжение, например, 42 В или 48 В. Разумеется, что напряжение может также представлять собой общепринятое напряжение сети, например, 110 В или 220 В, в частности при применении предлагаемого изобретением многослойного стекла 10 в технологии возведения зданий как прозрачного нагревательного элемента. Соответствующая степень обогрева многослойного стекла 10 может, в свою очередь, индицироваться посредством освещения стекловолокна 4 осветительным средством 20.
На фиг.3 показана блок-схема одного их примеров осуществления предлагаемого изобретением способа изготовления многослойного стекла 10, предлагаемого изобретением. Предлагаемый изобретением способ включает в себя, например, следующие шаги:
I. расположение термопластичного промежуточного слоя (3) между наружным стеклом (1) и внутренним стеклом (2);
II. соединение наружного стекла (1) с внутренним стеклом (2) с помощью промежуточного слоя (3) путем ламинирования;
III. срезание по меньшей мере на отдельных участках термопластичного промежуточного слоя (3) между наружным стеклом (1) и внутренним стеклом (2) с помощью режущего инструмента;
IV. вклеивание светорассеивающего стекловолокна (4) в область среза (7) с помощью клеящего средства (5).
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Наружное стекло
2 Внутреннее стекло
3 Промежуточный слой, термопластичный промежуточный слой
4 Светорассеивающее стекловолокно
5 Клеящее средство
6 Боковая кромка
7 Срез
10 Многослойное стекло
209 Осветительное средство
100 Система многослойного стекла
d Диаметр светорассеивающего стекловолокна 4
r Ширина среза 7
A-A' Линия сечения